CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL EQUIPO HIDRÁULICO PARA

MÁQUINA DE COMPACTACIÓN DE MATERIAL RECICLABLE

COMO PAPEL, CARTÓN, PLÁSTICO Y ALUMINIO

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

MÉXICO, D.F. MAYO DE 2010

DIRIGIDA POR: ING. EDUARDO RICO GONZÀLEZ

P R E S E N T A :

GUSTAVO ADRIÁN REYES JIMÉNEZ

INGENIERO MECÁNICO

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

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Índice General

Índice general. i Índice de figuras. v Índice de tablas. vii Resumen. viii Abstract. ix Objetivo General. x Objetivo Particular. x Justificación. xi 1. Introducción. 2 1.1. Proceso de Reciclaje. 2 1.2. Reciclaje de Papel y Cartón. 3 1.2.1. Categorías. 3 1.2.2. Proceso para la elaboración de Papel Reciclado. 4 1.3. Reciclaje de Vidrio. 4 1.3.1. Categorías. 4 1.3.2. Proceso para la elaboración de Vidrio Reciclado. 5 1.4. Reciclaje de Plástico. 5 1.4.1. Proceso para la elaboración de Plástico Reciclado. 5 1.5. Reciclaje de Aluminio. 6 1.5.1. Proceso para la elaboración de Aluminio Reciclado. 6 1.6. Objetivos del proyecto. 7 1.7. Sumario. 7 2. Ingeniería Básica. 9 2.1. Hidráulica. 9 2.1.1. Oleohidráulica. 10 2.1.2. Aplicaciones Industriales. 10 2.2. El principio de Pascal y sus aplicaciones. 10 2.2.1. La prensa hidráulica. Aplicación fundamental. 10 2.3. La prensa. 11 2.3.1. Aplicaciones industriales de la prensa. 11 2.3.2. Clasificación y funcionamiento de las prensas. 13 2.3.3. Principales factores en el empleo de una prensa. 14 2.4. Prensa hidráulica. 15 2.4.1. Ventajas de la prensa hidráulica. 16 2.4.2. Limitaciones de la prensa hidráulica. 17 2.4.3. Cálculos generales para una prensa hidráulica. 17 2.4.4. Parámetros de selección para una prensa hidráulica. 18 2.5. Sistema hidráulico. 19 2.5.1. Principales componentes hidráulicos. 19 2.6. Cilindros hidráulicos. 20 2.6.1. Cilindros de doble efecto. 20 2.6.2. Cálculo de la Fuerza de Empuje. 21 2.6.3. Dimensionando un Cilindro. 22 2.6.4. Dimensionamiento necesario 23 2.6.5. Cilindros de Simple Efecto. 23 2.7. Válvulas Hidráulicas. 25

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2.7.1. Válvulas distribuidoras. 26 2.7.1.1. Representación esquemática de las válvulas. 26 2.7.1.2. Accionamiento de válvulas. 27 2.7.1.3. Características de construcción de válvulas distribuidoras 27 2.7.2. Válvulas de bloqueo 27 2.7.2.1. Válvula antirretorno 27 2.7.2.2. Válvula antirretorno y de estrangulación 28 2.7.3. Válvulas reguladoras de presión 30 2.7.3.1. Válvula de regulación de presión (Válvulas manorreductoras) 31 2.7.3.2. Válvula limitadora de presión (también válvula de alivio, sobrepresión o de seguridad) 33 2.7.4. Válvulas de caudal 34 2.7.5. Válvulas de cierre. 35 2.8. Bombas Hidráulicas 35 2.8.1. Desplazamiento Volumétrico 35 2.8.2. Desplazamiento Positivo 35 2.8.3. Eficiencia Volumétrica 35 2.8.4. Especificación de una bomba hidráulica 36 2.8.5. Desplazamiento Fijo o Variable 36 2.8.6. Tipos de Bomba 36 2.8.7. Bomba de engranes. 36 2.8.8. Bomba de paletas. 38 2.8.9. Bomba de émbolos axiales. 39 2.8.9.1. Principio de Operación 40 2.8.9.2. Control del Desplazamiento 41 2.8.9.3. Desplazamiento volumétrico fijo 41 2.8.9.4. Presión de diseño 41 2.8.10. Ejemplo de cálculo 42 2.11. Mangueras. 44 2.11.1. Alta presión. 44 2.11.2. Baja Presión 44 2.11.3. Extrema Presión 44 2.11.4. Mangueras Especiales 45 2.11.5. Media Presión Automotriz 46 2.11.6. Media Presión Industrial 46 2.11.7. Muy alta Presión 46 2.12. Tanque Hidráulico. 47 2.12.1. Dimensionamiento del Tanque 48 2.13. Filtros 48 2.13.1. Filtros de succión. 49 2.13.2. Filtros de presión. 50 2.13.3. Filtros de retorno. 51 2.14. Fluidos hidráulicos 52 2.15. Motor eléctrico 52 2.15.1. Motores de corriente continua 52 2.15.2. Motores de corriente alterna 55 2.15.2.1. Motor síncrono 55 2.15.2.2. Motores asíncronos o de inducción 56 2.15.2.3. Motores asíncronos, Jaula de ardilla 56

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2.15.3. Selección de un motor 57 2.15.4. Potencia de accionamiento 57 2.16. Sumario. 58 3. Diseño Conceptual. 60 3.1. Requerimientos Generales. 60 3.1.1. Requerimientos Obligatorios. 60 3.1.2. Requerimientos Deseables. 60 3.2. Traducción de requerimientos. 61 3.2.1. Requerimientos Obligatorios. 61 3.2.2. Requerimientos Deseables. 61 3.3. Solución 1 61 3.4. Solución 2 61 3.5. Solución 3 61 3.6. Toma de decisión. 62 3.7. Sumario. 64 4. Desarrollo de Proyecto. 66 4.1. Pruebas Experimentales. 66 4.1.1. Papel o cartón. 67 4.1.2. Aluminio u otros metales. 71 4.1.3. Plástico. 75 4.2. Circuito Hidráulico. 79 4.2.1. Funcionamiento hidráulico. 81 4.3. Memoria de Cálculo. 82 4.3.1. Cilindro de compactación. 82 4.3.2. Cilindro de expulsión. 84 4.3.3. Presión de trabajo. 86 4.3.4. Bomba. 88 4.3.5. Motor. 88 4.3.6. Tanque. 88 4.3.7. Tubería. 89 4.3.8. Válvulas 89 4.3.9. Filtros 89 4.3.10. Fluido hidráulico 90 4.3.11. Protección de motor 90 4.4. Resultados de la Selección del Equipo. 92 4.5. Sumario. 92 5. Costos de Proyecto. 95 5.1. Costos de ingeniería. 95 5.1.1. Costo 95 5.1.2. Proyecto 95 5.1.3. Inversión 95 5.1.4. Proyecto de inversión 95 5.2. Análisis económico del equipo hidráulico y componentes requeridos. 96 5.2.1. Ingeniería 96 5.2.2. Dibujos de ingeniería 97 5.2.3. Costos directos e indirectos 97 5.2.4. Mantenimiento del equipo 97 5.2.5. Vida útil del equipo 97

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5.3. Sumario. 99 Conclusiones 100 Referencias 101 Apéndice A. Cilindros Hidràulicos 102 Apéndice B. Vàlvulas Direccionales 112 Apéndice C. Tubing Flexible 116 Apéndice D. Filtros 120 Apéndice E. Válvula Reguladora de Presiòn y Válvula de Contrabalance 126 Apéndice F. Válvula Check 132 Apéndice G. Motor Elèctrico 136 Apéndice H. Fluido Hidráulico 140 Apéndice I. Bomba Hidràulica 143 Apéndice J. Arrancador Elèctrico 147 Apéndice K. Tanque Hidráulico 152 Apéndice L. Válvula Reguladora de Caudal 155

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Índice de Figuras Figura 1.1. Símbolo internacional de reciclado. 3 Figura 1.2. Cajas de Cartón Desarmadas. 4 Figura 1.3. Acopio de Botellas de Vidrio. 5 Figura 1.4. Acopio de Envases de Plástico. 6 Figura 1.5. Latas de Aluminio Compactadas. 6 Figura 2.1. Prensas neumáticas a baja presión de concepción moderna y compacta, con compresor silencioso incorporado y mando electrónico totalmente autónomo. 12 Figura 2.2. Prensas hidráulicas verticales 13 Figura 2.3. Comparativa del empleo entre prensas hidráulicas y mecánicas 15 Figura 2.4. Cilindro doble efecto 21 Figura 2.5. Vistas en corte de pistón y vástago 21 Figura 2.6. Área neta en un pistón 22 Figura 2.7. Cilindro de doble efecto sometido a una carga 22 Figura 2.8. Ingreso del caudal a un cilindro doble efecto 23 Figura 2.9. Cilindros actuadores a pistón de accionamiento simple 24 Figura 2.10. Cilindro de simple efecto de empuje 25 Figura 2.11. Válvula antirretorno 28 Figura 2.12. Válvula antirretorno con cierre por contrapresión 28 Figura 2.13. Regulador unidireccional 28 Figura 2.14. Limitación del caudal de alimentación 29 Figura 2.15. Limitación del caudal de escape 29 Figura 2.16. Limitación del caudal de alimentación en cilindros de doble y simple efecto 29 Figura 2.17. Limitación del caudal de escape en cilindros de doble y simple efecto 30 Figura 2.18. Regulador unidireccional con estrangulador regulable mecánicamente (con rodillo) 30 Figura 2.19. Válvula manorreductora 31 Figura 2.20. Válvula manorreductora controlada por piloto. 32 Figura 2.21. Regulador de presión sin orificio de escape 33 Figura 2.22. Regulador de presión con orificio de escape 33 Figura 2.23. Válvula limitadora de presión 34 Figura 2.24. Válvula de estrangulación 34 Figura 2.25. Grifo de cierre 35 Figura 2.26. Bomba de engranes 36 Figura 2.27. Bomba de lóbulos 37 Figura 2.28. Gerotor 38 Figura 2.29. Bomba de paletas no balanceada 38 Figura 2.30. Bomba de paletas balanceada 39 Figura 2.31. Bomba de émbolos axiales 40 Figura 2.32. Bomba de paletas balanceada en funcionamiento 40 Figura 2.33. Manguera para baja presión 44 Figura 2.34. Manguera para extrema presión 45 Figura 2.35. Mangueras especiales 45 Figura 2.36. Mangueras para media presión automotriz 46 Figura 2.37. Mangueras para media presión industrial 46 Figura 2.38. Mangueras para muy alta presión 46 Figura 2.39. Tanque de almacenamiento de aceite estándar, construido de acuerdo a la norma J.I.C. 47

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Figura 2.40. Filtro de succión 49 Figura 2.41. Un filtro de presión puede estar localizado en cualquier línea de presión posterior a la bomba. 51 Figura 2.42. Filtro de retorno 51 Figura 2.43. Funcionamiento de un motor eléctrico 52 Figura 2.44. Motor jaula de ardilla 57 Figura 3.1. Esquematización solución 1. 63 Figura 4.1. Prensa universal. 66 Figura 4.2. Indicador digital de valor pico de fuerza de compresión 66 Figura 4.3. Compactación vertical probeta 1 67 Figura 4.4. Compactación horizontal probeta 2 68 Figura 4.5. Compactación vertical probeta 3 69 Figura 4.6. Compactación horizontal probeta 4 70 Figura 4.7. Compactación vertical probeta 5 71 Figura 4.8. Compactación horizontal probeta 6 72 Figura 4.9. Compactación vertical probeta 7 73 Figura 4.10. Compactación horizontal probeta 8 74 Figura 4.11. Compactación vertical probeta 9 75 Figura 4.12. Compactación horizontal partes duras boquilla probeta 10 76 Figura 4.13. Compactación horizontal partes duras base probeta 11 77 Figura 4.14. Calibrador pie de rey con indicador digital. 78 Figura 4.15. Circuito Hidráulico 79 Figura 4.16. Circuito Eléctrico 80 Figura 4.17. Circuito de control del motor. 91

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Índice de Tablas Tabla 3.1. Comparativa entre soluciones de acuerdo al cumplimiento de los requerimientos 62 Tabla 4.1. Elementos esquematizados en el circuito hidráulico. 80 Tabla 4.2. Presión de trabajo por material 88 Tabla 4.3. Selección del Equipamiento. 92 Tabla 5.1. Cotización del Equipo. 98

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Resumen.

Este trabajo de ingeniería se enfocará en el cálculo y selección del equipo hidráulico para una máquina de compactación de material reciclable como papel, cartón, plástico y aluminio. Esta máquina tendrá como propósito fundamental la compactación de material reciclable, razón de esto es que en nuestros días es de vital importancia el uso de estos materiales. En la actualidad los procesos de reciclaje están en constante crecimiento y evolución es por eso que será necesaria la creación de nuevos procesos para la manipulación de dichos materiales. En el proceso de generación de este trabajo de ingeniería será necesario recurrir a la aplicación principalmente de la Hidráulica de Potencia dándole un enfoque que recaerá en la Automatización. De esta manera durante el contenido de este trabajo se podrán identificar conocimientos de las ramas antes mencionadas para obtener un desarrollo satisfactorio. En tanto que las aplicaciones tangibles referentes a la Hidráulica de Potencia con un enfoque en Automatización se visualizarán a través de los elementos físicos del equipo hidráulico calculados y seleccionados más convenientemente para el proceso requerido. Por otra parte en el desarrollo será necesario el retomar algunas aplicaciones referentes a otras ramas de ingeniería tales como la computación, la electricidad, electrónica ya que es de suma importancia para un funcionamiento óptimo del equipo hidráulico. La selección del equipo hidráulico y demás elementos físicos requeridos serán fundamentados tras un desarrollo de ingeniería debidamente expresado principalmente en el contenido de la memoria de cálculo la cual será sustentada con las referencias consultadas. En complemento al cálculo y selección del equipo hidráulico se desarrollarán esquematizaciones gráficas del equipo hidráulico integralmente con la máquina y su funcionamiento mediante la aplicación de diversos programas computacionales. Por último como resultado del desarrollo de este trabajo se contará con las especificaciones necesarias para manipular en diferentes operaciones tales como el funcionamiento mismo del equipo hidráulico y las derivadas del proceso como nuevos cálculos y selecciones, los mantenimientos preventivo y correctivo, entre otros.

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Abstract

This work of engineering will focus in the calculation and selection of the hydraulic equipment for a machine of compaction of recyclable material like paper, cardboard, plastic and aluminum.

This machine will have like fundamental intention the compaction of recyclable material, reason of this is that in our days the use of these materials is vitally important. At present the recycling processes are in constant growth and evolution is why the creation of new processes for the manipulation of these materials will be necessary.

In the process of generation of this work of engineering it will be necessary to mainly resort to the application of the Hydraulics of Power giving him an approach that will fall to the Automatization.

This way during the content of this work knowledge of the branches before mentioned will be able to be identified to obtain a satisfactory development.

Whereas the referring tangible applications to the Hydraulics of Power with an approach in Automatization they will visualize more properly through the calculated and selected physical elements of the hydraulic equipment for the required process.

On the other hand in the development it will be necessary retaking some referring applications to other branches of engineering such as the computation, the electricity, since it is of extreme importance for an optimal operation of the hydraulic equipment.

The required selection of the hydraulic equipment and other physical elements will be based after a development of engineering properly expressed mainly in the content of the calculation memory which will be sustained with the consulted references.

In complement to the calculation and selection of the hydraulic equipment graphical outlinings will be developed of the hydraulic equipment integrally with the machine and its operation by means of the application of diverse computer programs.

Finally as a result of the development of this work it will be counted on the specifications necessary to manipulate in different operations such as the same operation of the hydraulic equipment and derived from the process like the new calculations and selections, the preventive maintenances and corrective, among others.

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Objetivo General.

Calcular y Seleccionar el Equipo Hidráulico para Máquina de Compactación de Material Reciclable como Papel, Cartón, Plástico y Aluminio.

Objetivo Particular.

Crear una solución mediante el empleo de tecnología hidráulica ante la problemática de la generación de desechos sólidos, interviniendo en la cadena de reciclaje a través de la reducción de los volúmenes de tales materiales como papel, cartón, plástico y aluminio, determinando las metas de diseño, fundamentándose en parámetros de ingeniería.

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Justificación.

En la actualidad ha surgido la necesidad a nivel global de generar nuevos procesos los cuales tengan como finalidad la reducción de la contaminación en sus diferentes facetas y uno de los procesos mayormente utilizados es el reciclaje. El reciclaje es un proceso que consiste en someter de nuevo una materia o un producto ya utilizado a un ciclo de tratamiento total o parcial para obtener una materia prima o un nuevo producto. También se podría definir como la obtención de materias primas a partir de desechos, introduciéndolos de nuevo en el ciclo de vida y se produce ante la perspectiva del agotamiento de recursos naturales y para eliminar de forma eficaz los desechos, por otro lado aunado a este proceso la creación de empleos y por ende ganancias económicas. Actualmente el futuro de los bosques y del papel es poco prometedor, ya que si el ritmo y modo de consumo continúan como hasta ahora, las especies de árboles útiles para la fabricación de madera disminuirán en un 40%. Llevando las cifras anteriores al extremo, si se reciclara la mitad del papel usado se salvarían 8 millones de hectáreas de bosque al año, se evitaría el 73% de la contaminación y se obtendría un ahorro energético del 60%. Los plásticos constituyen el 6.11% del total de los residuos sólidos, aunque los plásticos no representan gran porcentaje en cuanto a peso, si lo son en volumen debido a su característica de ligereza y, aunado a su larga duración, se han vuelto blanco directo de ataque de muchas corrientes ecológicas, su reciclado aumenta cada día debido a que su costo equivale a 2/3 del elaborado con materias primas. La mayor parte de los metales que existen pueden fundirse y volver a procesarse creando nuevos materiales. El Aluminio constituye cerca del 10% del desperdicio que producimos diariamente, reciclar el aluminio reduce en un 95% la contaminación atmosférica generada durante su fabricación y su fabricación a partir de aluminio reciclado requiere el 90% menos de energía que hacerlo a partir del mineral. Derivado de esta problemática, una de las maneras de atender a tal necesidad es generar un proceso que intervenga en la cadena del reciclado tal como lo es la compactación de dichos materiales mediante las aplicaciones de la Hidráulica de Potencia en una máquina que satisfaga este proceso.

INTRODUCCIÓN

• Capítulo 1 (Introducción)

Este primer capítulo se enfoca en el proceso de reciclaje, sus diferentes métodos, así como en los materiales aptos para tal proceso.

Introducción

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1. Introducción.

En la actualidad el proceso de reciclado es de primera importancia para la reducción de la contaminación en todo el mundo debido a esto la industria destinada a desarrollar este proceso ha logrado grandes avances tales como la sustitución de diversos materiales por los reciclados.

1.1. Proceso de Reciclaje.

El utilizar los productos de nuevo, es un proceso en donde los materiales son introducidos nuevamente al ciclo de producción al transformarlos en nuevos materiales que son utilizados de nuevo, es a lo que llamamos reciclaje.

El término reciclar también se aplica cuando la vida útil de un producto para determinada función se ha acabado y usamos ese producto para otra cosa diferente para la cual fue fabricado. Por ejemplo, cuando un bote de mayonesa se termina, reutilizamos, reciclamos ese bote como alcancía por ejemplo.

Cuando creamos basura, es cuando mezclamos de manera irresponsable unos desechos con otros, se dice, que si no generamos basura, cerca del 92% de los desechos se pueden reciclar de una manera o otra, en cambio, cuando ya generamos la basura, sólo se puede rescatar un 30% de los desechos para reciclarlos.

Es por eso, que para que exista un buen reciclaje general, cada individuo debe de cooperar en el proceso de separación de residuos para no generar esa basura que no se puede reutilizar tan eficientemente como si la separáramos.

Que beneficios existen cuando reciclamos

• Si se recicla el vidrio, se ahorra un 90% de la energía a la hora de generar vidrio nuevo.

• Se disminuye el volumen de residuos que hay que eliminar, por lo que no hay tanta basura en el mundo.

• Por cada dos toneladas de plástico que se recicla, se ahorra una tonelada de petróleo. • Se ahorra mucha energía a la hora de crear nuevos productos, por lo que se reducen

las emisiones de CO2. • Por cada tonelada de papel que se recicla se salvan 17 árboles • Vivimos en inmundo más limpio

Datos interesantes sobre reciclaje

• Por cada tonelada de papel o cartón que se fabrica, se cortan 150 árboles • En los últimos 47 años se ha producido más basura que en toda la historia del hombre • Un mismo papel, se puede reciclar hasta 15 veces • El papel reciclado es perfecto visto desde un punto de vista ecológico • Cada persona genera en promedio 3.4 kilogramos de basura al día • Existe el día mundial del reciclaje

Introducción

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Entre los Principales Materiales Reciclables, podemos encontrar al Papel, al Vidrio, al Aluminio y al Plástico, y a su vez estos poseen diferentes métodos para llevar acabo su proceso de Reciclaje.

Figura 1.1. Símbolo Internacional del Reciclaje. [ 1 ]

1.2. Reciclaje de Papel y Cartón.

El papel y sus derivados se obtienen de las fibras de celulosa de los árboles. Los árboles son un recurso natural renovable muy valioso. Estos proveen recreación pasiva, producen oxígeno, y reducen el aumento y los efectos nocivos del bióxido de carbono al purificar el aire que respiramos. Los árboles, por medio de sus sistemas de raíces, estabilizan el nivel del suelo y la erosión del terreno. Además, proveen sombra, reducen los niveles de ruido y son importantes en el bienestar psicológico y físico de los seres humanos.

El papel que se recupera para reciclar puede utilizarse para prefabricar una gran variedad de papel. La recuperación de una tonelada de papel evita el corte de aproximadamente diecisiete (17) árboles medianos. El papel se clasifica en dos categorías, alta calidad y baja calidad.

1.2.1. Categorías.

• Alta calidad: Papel de maquinilla, de fotocopias, de impresoras láser y computadoras, papel timbrado, de borradores y tarjetas tabuladoras, entre otros.

• Baja calidad: Periódicos, papel en colores, revistas (sin brillo), cartón y cartapacios,

entre otros. En los Estados Unidos el periódico reciclado se usa para producir papel para nuevos periódicos. Productos como cartón corrugado o papel se usan para embalaje y empaque. Estos se colocan en columnas paralelas y se amarran para dar rigidez.

Introducción

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1.2.2. Proceso para la elaboración de Papel Reciclado. 1. El papel es recuperado, empacado y luego exportado a los molinos o fábricas de papel en otros países para completar el proceso. 2. En el molino o fábrica de papel, llega el material dónde se mezcla con agua, como si fuera una licuadora, el producto de esta mezcla se conoce como pulpa de papel. 3. Se elimina el exceso de agua de la pulpa y se coloca en un molde. 4. El papel se pasa por unos grandes cilindros calientes para ser secado con una textura lisa y uniforme.

Figura 1.2. Cajas de Cartón Desarmadas. [ 1 ] 1.3. Reciclaje de Vidrio.

El vidrio es un material 100% reciclable, que se puede usar una y otra vez para hacer nuevos envases. Los envases de vidrio pueden ser recuperados aún cuando estén rotos o en pedazos. En la recuperación del vidrio para reciclar es necesario eliminar los contaminantes, tales como tapas y anillas de metal. Los manufactureros de envases de vidrio recuperan las botellas para lavarlas, triturarlas, y luego mezclarlas con arena sílice, piedra caliza, carbonato de soda, sulfato de sodio y alúmina. Estos materiales se pesan y mezclan mediante un sistema computadorizado, se colocan en un horno donde se derriten a una temperatura de 2,800°F. La mezcla de vidrio derretido se vierte en moldes, y por medio de aire comprimido o presión, adquiere la forma de los mismos.

En otros países se utiliza el vidrio como un sustituto de agregado en la manufactura de asfalto y productos relacionados. Este material es fácil de recobrar en la fuente de origen.

1.3.1. Categorías. En la clasificación del vidrio se establecen tres categorías, las cuales son establecidas por su color: • verde • ámbar • transparente

Introducción

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1.3.2. Proceso para la elaboración de Vidrio Reciclado. 1. En el proceso de la recuperación del vidrio es necesario quitar las argollas y tapas, por ser estos contaminantes en el proceso. 2. El vidrio es triturado y mezclado con otros compuestos. 3. Esta mezcla se derrite a altas temperaturas y con diferentes tipos de moldes se elaboran botellas y envases con diversas formas. 4. Una vez salen del molde van a un período de enfriamiento para ser inspeccionados y luego empacados.

Figura 1.3. Acopio de Botellas de Vidrio. [ 1 ] 1.4. Plástico.

El plástico se origina de un componente básico llamado resina, el cual es un derivado del aceite o gas natural (petróleo). La industria del plástico tiene un sistema de códigos para identificar las siete categorías de este material. Los envases de plástico son fácilmente recuperables en su fuente de origen. PETE (1) o tereftalato de polietileno y el HDPE (2) o polietileno de alta densidad son los más usados.

Una gran cantidad de productos son hechos de plástico reciclado. El plástico tipo PETE (1) es usado para crear envases para la leche, jugos y otros productos. Entre el PETE (1) reciclado tenemos toallas de fregar, postes plásticos y fibras para relleno. Mientras que del plástico tipo HDPE (2) tenemos sustitutos de madera, juguetes y enseres del hogar. Los envases de plástico son fácilmente recuperables en su fuente de origen.

1.4.1. Proceso para la elaboración de plástico reciclado.

1. Este material se recupera y segrega por los números o códigos que están establecidos de 1 al 7. 2. Una vez está separado es triturado y empacado. 3. Se exporta a otros países para completar el proceso. 4. Esta materia prima es derretida para la elaboración de envases nuevos para diferentes productos.

Introducción

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Figura 1.4. Acopio de Envases de Plástico. [ 1 ]

1.5. Aluminio.

El aluminio es un metal que se extrae de un mineral llamado bauxita mediante un proceso eléctrico. La producción del aluminio tiene dos etapas principales. Se extrae la alúmina de la bauxita y se funde para obtener aluminio. Al reciclar aluminio, se ahorra 95 % de la energía necesaria para producir aluminio utilizando como materia prima el mineral bauxita. Gran parte del éxito de la recuperación de este metal se ha logrado con la participación de personas que se dedican a su recuperación en comunidades, comercios y otros lugares. 1.5.1. Proceso para la elaboración de Aluminio Reciclado. 1. Se recuperan las latas de aluminio, se compactan y empacan. 2. Luego de este procedimiento son enviadas a industrias de otros países para completar el proceso. 3. En estas industrias el aluminio se derrite y se forman nuevas láminas de aluminio para hacer latas u otros productos de este material.

Figura 1.5. Latas de Aluminio Compactadas. [ 1 ]

Introducción

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1.6. Objetivos del proyecto.

• Será necesario determinar las metas del cálculo y la selección (forma, precio, calidad, vida útil).

• Generar un prototipo 3D (creación del modelo y presentación animada). • Elaboración de planos de Ingeniería (hidráulicos).

1.7. Sumario. En el Capítulo I, Introducción, se abordaron los materiales más comunes en el proceso de reciclaje, así como las principales operaciones con las que se puede realizar dicho proceso, es decir, al reciclado de los materiales antes mencionados, mediante un proceso de compactación, nos da la visión de los diferentes elementos y conocimientos que serán requeridos derivados de la Ingeniería, tales como los campos de la Hidráulica de Potencia, la Electricidad, la Electrónica. Por lo que en el Capítulo II, Ingeniería Básica, se abordarán los factores anteriores que nos llevarán a tener una perspectiva más específica y analítica de los elementos necesarios para el desarrollo de este trabajo.

INGENIERÍA BÁSICA

• Capitulo 2 (Ingeniería Básica). En este capitulo se visualizarán los componentes requeridos del equipo hidráulico necesarios para la máquina de compactación que en capítulos siguientes serán calculados y seleccionados.

Ingeniería Básica

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2. Ingeniería Básica. Aunque el desarrollo moderno de la hidráulica sea comparativamente reciente, las antiguas civilizaciones estaban familiarizadas con muchos principios hidráulicos y sus usos. Los egipcios y la población antigua de Persia, India, y China transportaron el agua a lo largo de canales para la irrigación y propósitos domésticos, usando las presas y esclusas para controlar el caudal. Los antiguos cretenses tenían un sistema de fontanería avanzado. Arquímedes estudió las leyes de la flotación y cuerpos sumergidos. Los romanos construyeron los acueductos para llevar el agua a sus ciudades. 2.1. Hidráulica. La hidráulica es una de las ramas de la Ingeniería, que como muchas otras han venido desarrollando grandemente en las ultimas décadas y se ha venido convirtiendo en una herramienta cada vez más importante para los diseñadores de maquinas o profesionales trabajadores del ramo. Desde hace muchos siglos se uso la hidráulica para trasmitir potencia, aprovechando la energía del agua en una corriente para mover una rueda, que a su vez tomaba esa agua y la levantaba para poder transportarla y usarla para riego y otras cosas. El uso del fluido bajo presión para transmitir potencia y controlar movimientos complejos, es más reciente. En el siglo pasado, durante la revolución industrial en Inglaterra, se empezó a utilizar agua confinada a alta presión para transmitir potencia y desde entonces su uso se ha venido generalizando cada vez más. Un fluido confinado es uno de los medios más versátiles para modificar y controlar movimientos y transmitir potencia. Es tan resistente como el acero y, además, infinitamente flexible. Cambia de forma para adaptarse al cuerpo que resiste su empuje, se puede dividir en partes, cada parte haciendo el trabajo a su medida y puede ser reunido para que trabaje en conjunto. Las leyes que lo manejen son iguales o más sencillas que otras leyes de la mecánica o la electricidad y, sin embargo, hay una falta grande de orientación en este campo, lo cual hace que muchas personas no puedan gozar de los beneficios que ofrecen los sistemas hidráulicos. Se explicará la forma como trabajan algunos de los elementos más comunes que conforman cualquier sistema hidráulico, sin distingo de marcas o tipos, ya que la estandarización es alta hoy en día. También se darán algunas pautas para el diseño de un circuito hidráulico, sobre todo con el fin de hacer comprender mejor la forma como trabajan los sistemas existentes.

Ingeniería Básica

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2.1.1. Oleohidráulica. La Oleohidráulica se puede definir como la rama de la ingeniería mecánica que estudia el uso de fluidos incomprensibles (en este caso aceita y por esto el prefijo “óleo”), confinados y bajo presión, para transmitir potencia. En este capitulo se introducirán los elementos básicos que componen un sistema hidráulico y se estudiarán las leyes que determinan su comportamiento. 2.1.2. Aplicaciones Industriales. Las siguientes son algunas de las representaciones que se utilizarán para los diferentes componentes de los sistemas hidráulicos. La prensa hidráulica, una de las maquinas mas usadas en la industria, para embutir, cortar, doblar, perforar, toda clase de metales. Capaces de desarrollar fuerzas tan bajas como 5 toneladas para operaciones pequeñas, y tan grandes como 2.000 ton. Como para cortar laminas de acero de gran calibre en acerías. El gato hidráulico, elemento que aunque su principio de funcionamiento es extremadamente simple, es muy versátil y confiable, además de ser indispensable para cualquier labor de mantenimiento mecánico. La Inyectora de plástico, usada para inyectar plástico derretido en un molde y obtener así miles de elementos tales como vasos, tanques, platos, partes para autos, etc. La excavadora hidráulica, maquina utilizada en la remoción de tierra para construir carreteras, edificaciones, etc. Maquina muy poderosa y versátil. Esta maquina pertenece a un segmento del mercado llamado “móvil” por su capacidad de moverse o desplazarse por si misma. Se caracteriza por tener un sistema hidráulico complejo. La retroexcavadora o backhoe, maquina de tipo móvil, que cumple la misma función de la excavadora pero tiene pala adelante para arrastrar. 2.2. El principio de Pascal y sus aplicaciones. La presión aplicada en un punto de un líquido contenido en un recipiente se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo. Este enunciado, obtenido a partir de observaciones y experimentos por el físico y matemático francés Blas Pascal (1623-1662), se conoce como principio de Pascal. El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad es constante, de modo que de acuerdo con la ecuación p = po + · g · h si se aumenta la presión en la superficie libre, por ejemplo, la presión en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que · g · h no varía al no hacerlo h. 2.2.1. La prensa hidráulica. Aplicación fundamental. La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos

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cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. Cuando sobre el émbolo de menor sección S1 se ejerce una fuerza F1 la presión p1 que se origina en el líquido en contacto con él se transmite íntegramente y de forma instantánea a todo el resto del líquido; por tanto, será igual a la presión p2 que ejerce el líquido sobre el émbolo de mayor sección S2, es decir: p1 = p2 Si la sección S2 es veinte veces mayor que la S1, la fuerza F1 aplicada sobre el émbolo pequeño se ve multiplicada por veinte en el émbolo grande. La prensa hidráulica es una máquina simple semejante a la palanca de Arquímedes, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial. 2.3. La prensa. La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la deformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la aplicación de una carga. 2.3.1. Aplicaciones industriales de la prensa. Una de las causas que han hecho posible la producción y popularidad de muchos objetos de uso diario y de lujo que actualmente consideramos como de utilización normal en nuestra vida, es la aplicación creciente de las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más notables que podemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de automóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo y maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en el proceso que nos ocupa. Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo golpe nos produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que sale de la prensa sin un arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado y de la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantes cada 12 segundos. Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor número, sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que con una buena operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos de mucha homogeneidad, con diferencias de acabado entre unas y otras piezas de 0.002" y aun menos, lo cual es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas. El secreto de la economía de operación en las prensas estriba fundamentalmente en el número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso dado para producir una pocas piezas, pero cuando se produzcan 100 000 ó un millón de piezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado costoso, ya que este se amortiza a través de un elevado número de unidades. Hay prensas que pueden producir 600 piezas por minuto o más.

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En esta forma se puede ver que las prensas a pesar de su alto costo pueden sustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlas maquinándolas. Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económico siguiendo los lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar una decisión.

Figura 2.1. Prensas neumáticas a baja presión de concepción moderna y compacta, con compresor silencioso

incorporado y mando electrónico totalmente autónomo. [ 2 ]

Para el operario que controla la pieza y ve transformarse el pedazo de lámina en una pieza terminada en pocos segundos y en una sola operación, el trabajo es simple y fácil y si es un buen mecánico las herramientas o dados utilizados le parecerán muy sencillos. Sin embargo, poner en marcha satisfactoriamente la producción de esas piezas habrá costado seguramente mucho dinero y los mejores esfuerzos de los ingenieros, especialista y técnicos. El progreso de la técnica de fabricación con prensas está íntimamente ligado al progreso de las técnicas de laminación de metales, que ha permitido obtener láminas y soleras de diferentes metales cada día más uniformes con técnicas de fabricación más sencillas y tolerancias cada vez menores. En el diseño de prensas y dados hay mucho trabajo experimental, mucho más de lo necesario normalmente en otras industrias. Los metales pueden ser formados plásticamente en compresión o en tensión dentro de ciertos límites, recuperando su forma inicial una vez que el esfuerzo de deformación desaparece, si este se ha mantenido dentro del límite elástico. El límite elástico de un material disminuye bajo condiciones repetidas de esfuerzo. Cuando los metales se someten a esfuerzos más allá de su límite elástico quedan deformados permanentemente. Si la carga aplicada continúa, la deformación del metal sigue aumentando plásticamente hasta que tiene lugar la ruptura. Las prensas de corte llevan al material a un esfuerzo más allá de su resistencia última al corte. Las prensas de doblado y embutido emplean una fuerza que produce un esfuerzo intermedio entre el límite elástico que debe ser excedido, y la resistencia última que no debe de sobrepasarse, por lo que la dureza y el endurecimiento de los metales son de especial importancia para el trabajo de las prensas. El aumento de la dureza o resistencia a la deformación de los metales resultan de un cambio en la estructura interna de los mismos. Este cambio puede tener lugar por la fuerza bruta del trabajo en frío (Embutido, laminado, etc.) y puede también lograrse con un tratamiento térmico.

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Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminados pueden ser troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc. La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es impulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser maciza o hueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso. 2.3.2. Clasificación y funcionamiento de las prensas. Si clasificamos a las prensas de acuerdo al mecanismo de conducción, se pueden clasificar en mecánicas o hidráulicas, pudiendo ser las primeras operadas manualmente, en el caso más elemental, y con motor en la mayoría de los casos. El funcionamiento de las prensas operadas con motor está basado en el siguiente principio: El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de la misma directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio de un embrague de fricción; Este embrague es accionado por medio de un pedal o una estación de botones. El embrague se desconecta automáticamente después de cada revolución, a no ser que el operador mantenga oprimido el pedal, en cuyo caso la prensa repite el trabajo. Después de que el embrague desconecta al volante, un freno detiene el movimiento del propio cigüeñal. Una biela transmite el movimiento del cigüeñal a una parte móvil de la prensa o ariete, deslizándose éste en unas guías. Las prensas manejadas con el pie generalmente son llamadas prensas de pedal, son usadas solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipo más común por su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones de perforado, recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela están provistas de un método para mover los soportes de discos o las matrices de acción múltiple. Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo martinete de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en la parte inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos de sostén del disco en las prensas de estampado. Las de conducción por charnela son usadas donde se requieren grandes adelantos mecánicos junto a una acción rápida, como puede ser en el acuñado, cortado o en el modelado Guerin. Los mecanismos de palanca acodillada son usados principalmente en las prensas de estirado para accionar el soporte de discos.

Figura 2.2. Prensas hidráulicas verticales [ 2 ]

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Las prensas hidráulicas son producidas en varios tipos y tamaños. Debido a que pueden proveerse de casi ilimitada capacidad, la mayoría de las prensas más grandes son de este tipo. El uso de varios cilindros hidráulicos permite la aplicación de fuerzas en el martinete en varios puntos, y proveen de la fuerza y ritmo necesario al soporte de discos. Las prensas hidráulicas de alta velocidad proporcionan más de 600 golpes por minuto, y se utilizan para operaciones de corte de alta velocidad. Las prensas también son clasificadas de acuerdo al tipo de bastidor empleado. Tal clasificación es importante debido a que indica algunas de las limitaciones del tamaño y tipo de trabajo que puede realizarse. La siguiente clasificación es de acuerdo al tipo de bastidor:

• Arco Espaciado Lados rectos • Biela o excéntrico Pie (muchas variaciones pero todos tienen) • Banco (marcos de lados rectos) • Vertical • Inclinable • Fondo abierto • Cuerno • Torre

En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 grupos principales: 1) De simple acción: Tienen únicamente un ariete 2) De doble acción: Tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en el interior. El ariete exterior es el que constituye generalmente el pisador y es actuado por medio de brazos articulados o de levas excéntricas, de manera que al final de su carrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la pieza, mientras el ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba simultáneamente. Las prensas de doble acción se emplean principalmente para trabajos de embutido profundo. 3) De triple acción: Son muy semejantes en principio a las anteriores, pero tienen un ariete adicional que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se sincroniza con el de los 2 arietes anteriores. La parte superior de un troquel o punzón se sujeta en la mayoría de las prensas a la cara inferior del ariete por medio de tornillos. La parte inferior del troquel o matriz se sujeta también por tornillos ala mesa de la prensa y se alinea perfectamente con el punzón. Generalmente el dado o troquel es una sola unidad con sus propias guías. 2.3.3. Principales factores en el empleo de una prensa. Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, los factores principales que deben tenerse en cuenta son: Clase de operación por efectuarse, lo cuál fija principalmente el tipo de prensa y su carrera, que debe ser lo más corta posible para evitar desgaste, pero suficientemente amplia para poder manejar libremente el material.

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Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa, claro, carrera, y si la prensa debe ser de acción sencilla, doble o triple. Material empleado en la fabricación del artículo. Determina la presión necesaria de la prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y número de pasos. Producción horaria. Determina la potencia de la prensa, su velocidad de trabajo y sistemas de alimentación. Precios límites del producto terminado. Limitan la inversión a realizar y obligan a un estudio técnico económico. Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este dato se fija la luz de la prensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más conveniente. 2.4. Prensa hidráulica. Durante los últimos 30 años, ha habido un crecimiento en el uso de prensas hidráulicas. Por muchos años se favorecía el uso de prensas mecánicas; la cual usa el sistema de un cigüeñal que rueda, rota. Desde el año 1991 los envíos de las prensas hidráulicas han superado a las prensas mecánicas que hoy en día son las preferidas en la manufactura mundial. Hoy se ven aún más rápidas y más confiables que nunca debido al mejoramiento de la tecnología, inclusive: los nuevos sellos, mejores bombas, las mangueras reforzadas y los acoplamientos mejorados.

Figura 2.3. Comparativa del empleo entre prensas hidráulicas y mecánicas [ 2 ]

También el uso de controles PLC (Control Lógico Programable) y otros controles electrónicos ha mejorado la velocidad y la flexibilidad de estas prensas en el proceso de manufactura, con la integración de las prensas con Interfaces con la computación y monitoreo. Las prensas mecánicas son a menudo rápidas en alimentaciones automáticas, carreras cortas, y alimentaciones cortas para operaciones de troquelado. Entonces, la alimentación manual, y las prensas hidráulicas ofrecen obvias ventajas competitivas en alimentaciones manuales.

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2.4.1. Ventajas de la prensa hidráulica. Fuerza total en toda la carrera. Es posible mantener el total de la fuerza por lo largo de la carrera, no solamente al fondo o el final de la carrera como en las prensas mecánicas. La ventaja de esta es quitar la necesidad de hacer cálculos de la presión del tonelaje al principio de la carrera, así es que no se requiere la compra de una prensa de 200 toneladas para alcanzar a la presión de solamente 100 toneladas. Mayor capacidad a menor costo. Se sabe que es más fácil y menos caro comprar ciertas clases de capacidad en las prensas hidráulicas. Lo de la carrera es mera ganga. Las carreras de 12, 18 y de 24 pulgadas son comunes. Aparte, es fácil aumentar esta medida. También se puede aumentar el claro máximo a bajos costos. Inclusive, es muy posible la instalación de las mesas (platinas) más grandes en las prensas pequeñas o la aumentación de cualquiera platina. Menor costo de adquisición. Por su potencia de fuerza no hay ninguna máquina que de la misma fuerza por el mismo precio. Mantenimiento a menor costo. Las prensas hidráulicas son bastantes sencillas en su diseño, con pocas partes en movimiento y están siempre lubricadas con un fluido de aceite bajo presión. En las pocas ocasiones de avería casi siempre son defectos menores, sea el empaque, la bobina solenoide y a veces una válvula, que son fáciles a refaccionar. En cambio, en las prensas mecánicas, un cigüeñal roto es significativo tanto en el costo de la parte como la pérdida de producción. No solo es el menor costo estas partes, sino también se puede reparar sin tener que hacer maniobras de desmontar piezas de gran tamaño; reduciendo tiempos de mantenimiento, y menos afectación en la producción. Seguridad de sobrecarga. Con una prensa de 100 toneladas si se calibra una fuerza de 100 toneladas, no se corre el riesgo de romper troqueles o la misma prensa por un excedente de fuerza; por que al tener el máximo de fuerza permitida, se abre una válvula de seguridad. Flexibilidad en control. Como siempre se puede mantener un control en una prensa hidráulica, como lo es fuerza, carrera, tiempo de trabajo, movimientos con secuencia, etc. Se puede disponer de una velocidad rápida de aproximación, y otra de trabajo, con ventajas de productividad, y de cuidado de herramientas. En una prensa hidráulica se puede controlar distancias de profundidad, aproximación, tiempos de trabajo, o toda una secuencia de operación, por medio de temporizadores, alimentadores, calentadores, etc. Por este motivo una presas hidráulica no solo sube y baja, como lo aria una presa mecánica. Una prensa hidráulica puede hacer trabajos en ancho rango según su fuerza. Entre ellos son: el embutido profundo, reducción, formado de polímetros, el formado, el estampado, troquelado, el punzonado, el prensado, el ensamble ajustado, el enderezo. También es muy útil en los procesos de: el formado de sinterizado de ruedas abrasivas, la adhesión, el brochado, la calibración de diámetros, la compresión a plástico y a hule (goma, caucho), y los troqueles de transferencia.

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Dimensiones menores. Aunque una prensa muy común de 20 toneladas mide 1.7 mts por 0.7 mts por 1.5 mts, una prensa de 200 toneladas solo mide 2.1 mts por 1.2 mts por 2 mts, efectivamente con 10 veces la capacidad pero solo un poco más grande; la prensa más grande desplaza solo 50% más. Como va incrementando la fuerza, se va economizando comparando a las prensas mecánicas. Menor gasto en Herramental. Junto a la protección empotrada, lo mismo tocante a las herramientas. Se puede fabricar las herramientas según las tolerancias de un trabajo especificado, luego ajustar la fuerza de la prensa hidráulica según ésta misma. El hecho de lo mínimo de choque y de vibración les beneficia en más vida en las herramientas. Ruido menor. Con menos partes movibles, y sin rueda volante, el nivel de ruido iniciado por la prensa hidráulica es mucho menos que la mecánica. Armadas según las normas, aunque están a toda presión, las bombas imiten ruidos bajos las indicadas de las Normas Federales. También es posible minimizar el nivel de ruido por controlar la velocidad del vástago en pasarlo por el trabajo más lento y quieto. Seguridad. Ni quisiera decir que las prensas hidráulicas sean más seguras que las mecánicas. La s dos clases son si se instalan se usan en la manera apropiada, pero con los controles a dos manos y los protectores enlazados, es más fácil fabricarlas con más seguridad por el hecho del control completo con el sistema hidráulico. 2.4.2. Limitaciones de la prensa hidráulica. Velocidad. No existe ninguna prensa hidráulica que sea tan rápida como una mecánica. Si es que solo importa que la prensa sea rápida y la alimentación sea corta, es mejor una prensa mecánica. Longitud de carrera. Con el uso de un control de límite de carrera con limites electromecánicos, solo se espera una tolerancia de .020", con el control electrónico de carrera (escala lineal) se podrá esperar un tolerancia de 0.010”. Muchas prensas pueden ser ajustadas para retroceder en cuanto se alcance un tonelaje preseleccionado, así resultan las piezas bastante parejas. Si se requiere aún más precisión se puede emplear los topes mecánicos en el herramental hoy en día el sistema "Servo" -hidráulico es un sistema muy preciso y así se minimiza el control sobre la tolerancia, con la garantía de resultados más constantes e iguales. Por lo común esto elimina la necesidad de los topes mecánicos. Alimentación. Las prensas hidráulicas requieren otra fuerza externa para alimentar la materia prima. El alimentador requiere su propia fuerza, luego tiene que estar integrado con el sistema de control de la prensa. Sin embargo hoy en día existen nuevos sistemas de alimentación: de rollos, de enganche o de aire. 2.4.3. Cálculos generales para una prensa hidráulica. Tonelaje En General cuando se sabe la fuerza por pulgada cuadrada: PSI x la área de trabajo/2000 =tonelaje de fuerza requerida.

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Carreras por minuto El número de carrera por minuto por una prensa hidráulica se determina en calcular un tiempo particular en cada fase de la carrera del vástago. Se calcula el tiempo de aproximación rápida, el tiempo de la fuerza, (la carrera de trabajo); luego, si no hay duración de profundidad, el regreso (reverso) rápido. La fórmula básica para determinar la duración en segundos de cada fase de la carrera es:

T = Tiempo en segundos D = Distancia de una distinta fase del vástago en pulgadas IPM = la velocidad del vástago de una prensa con definición en pulgadas por minuto La actuación eléctrica y el tiempo de cambio de la válvula varían con el tipo del circuito hidráulico. Se calcula normal medio segundo. 2.4.4. Parámetros de selección para una prensa hidráulica. Tonelaje. Se requiere la misma fuerza de una prensa hidráulica o de una prensa mecánica para hacer un trabajo. Se dice que sí. Sin embargo, con la prensa hidráulica es fácil ajustar la fuerza adecuada y precisa para cada trabajo en particular. Acción. Las prensas de Martillo y algunas prensas mecánicas son mejores para la producción de joyas y trabajos de impacto. Al contrario, en los trabajos de embutido profundo, los hace mejor una prensa hidráulica. Estructura. Las prensas de tipo "C" ofrecen la ventaja de acceso desde tres lados. Las prensas de Cuatro Columnas aseguran una fuerza muy paralela. Las prensas de "Lados rectos nos da la rigidez suficiente para hacer los trabajos de transferencia. Accesorios. Hoy en día la mayoría de los fabricantes ofrecen un rango amplio de accesorios que incluyen los siguientes:

• Control de movimientos por medio de límites electromecánicos. • Retorno por tonelaje (presión). Control de ciclo continúo automático. • Temporizador ajustable en carrera • Platinas movibles y con el cabezal rotatorio. • Cojín hidráulico o neumático. • Cilindros expulsores. • Cortinas electrónicas de luz u otros aparatos • Control con pantalla táctil.

Sistemas hidráulicos proporcionales, para el control preciso, constante, y con repetición.

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2.5. Sistema hidráulico. Para transmitir y controlar potencia a través de los líquidos a presión, se requiere un conjunto de componentes interconectados. Se refiere comúnmente al conjunto como sistema. El número y el conjunto de componentes varían de sistema a sistema, dependiendo del uso particular. En muchas aplicaciones, un sistema principal de potencia alimenta a varios subsistemas, que se refieren a veces como circuitos. El sistema completo puede ser una pequeña unidad compacta; más a menudo, sin embargo, los componentes se ubican en puntos extensamente separados para un conveniente control y operación del sistema. Los componentes básicos de un sistema de potencia fluida son esencialmente iguales, sin importar si el sistema utiliza un medio hidráulico o neumático. 2.5.1. Principales componentes hidráulicos. Hay cinco componentes básicos usados en un sistema hidráulico. Estos componentes básicos son:

• Tanque • Bomba • Líneas (cañerías, tubería, o manguera flexible) • Válvula de control direccional • Actuadores

Varios usos de la potencia hidráulica requieren solamente un sistema simple; es decir, un sistema que utiliza solamente algunos componentes además de los cinco componentes básicos. Algunos de estos usos se presentan en los párrafos siguientes. Explicaremos la operación de estos sistemas brevemente ahora así usted sabrá el propósito de cada componente y puede entender mejor cómo la hidráulica se utiliza en la operación de estos sistemas. A continuación se muestra una breve clasificación general de los actuadores, a partir de la energía empleada para su funcionamiento. Actuadores Hidráulicos Neumáticos Eléctricos Cilindros Cilindros Simple efecto Simple efecto Doble efecto Doble efecto Motores Motores Rotatorios Rotatorios Oscilantes Oscilantes

Motores corriente continua Inducción Excitación Motores corriente alterna Síncronos Asíncronos

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2.6. Cilindros hidráulicos. 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. Una de las características destacables de los sistemas de potencia fluidos es que la fuerza, generada por la fuente fluida, controlada y dirigida por válvulas convenientes, y transportada por las líneas, puede ser convertida fácilmente a casi cualquier clase de movimiento mecánico deseado en el mismo lugar que sea necesario. Sea tanto movimiento lineal (línea recta) como rotatorio, éste puede ser obtenido usando un dispositivo de impulsión conveniente. Un actuador es un dispositivo que convierte la potencia fluida en fuerza y movimiento mecánicos. Los cilindros, los motores, y las turbinas son los tipos más comunes de dispositivos actuadores usados en sistemas de potencia fluida. 2.6.1. Cilindros de doble efecto. Un cilindro actuador es un dispositivo que convierte la potencia fluida a lineal, o en línea recta, fuerza y movimiento. Puesto que el movimiento lineal es un movimiento hacia adelante y hacia atrás a lo largo de una línea recta, este tipo de actuadores se conoce a veces como motor recíproco, o lineal. 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". El cilindro consiste en un émbolo o pistón operando dentro de un tubo cilíndrico. Los cilindros actuadores pueden ser instalados de manera que el cilindro esté anclado a una estructura inmóvil y el émbolo o pistón se fija al mecanismo que se accionará, o el pistón o émbolo se puede anclar a la estructura inmóvil y el cilindro fijado al mecanismo que se accionará. Los cilindros actuadores para los sistemas neumáticos e hidráulicos son similares en diseño y operación. Algunas de las variaciones de los cilindros tipo émbolo y tipo pistón de impulsión se describen en los párrafos siguientes. El cilindro es el dispositivo mas comúnmente utilizado para conversión de la energía antes mencionada en energía mecánica. Un cilindro actuador en el cual la superficie transversal del pistón es menos de una mitad de la superficie transversal del elemento móvil se conoce como cilindro tipo pistón. Este tipo de cilindro se utiliza normalmente para aplicaciones que requieran funciones tanto de empuje como de tracción. El cilindro tipo pistón es el tipo más comúnmente usado en los sistemas de potencia fluida. Las partes esenciales de un cilindro tipo pistón son un barril cilíndrico o camisa, un pistón y un vástago, cabezales extremos, y guarniciones convenientes para mantener el sellado. Los cabezales se encuentran fijados en los extremos de la camisa. Estos cabezales extremos contienen generalmente los puertos fluidos. Un cabezal extremo del vástago contiene una perforación para que el vástago de pistón pase a través del mismo. Sellos convenientes llamados guarniciones se utilizan entre la perforación y el vástago del pistón para evitar que el líquido se escape hacia fuera y para evitar que la suciedad y otros

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contaminantes entren en la camisa. El cabezal del extremo contrario de la mayoría de los cilindros está provisto de un vínculo mecánico para asegurar el cilindro actuador a algún tipo de estructura. Este cabezal extremo se conoce como el cabezal de anclaje. En la figura, 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.

Figura 2.4. Cilindro doble efecto [ 3 ]

El vástago del pistón se puede extender a través de cualquiera o de ambos extremos del cilindro. El extremo extendido del vástago es normalmente roscado para poder fijar algún tipo de vínculo mecánico, tal como un perno de argolla, una horquilla, o una tuerca de fijación. Esta conexión roscada del vástago y del vínculo mecánico proporciona un ajuste entre el vástago y la unidad sobre la que accionará. Después de que se haga el ajuste correcto, la tuerca de fijación se ajusta contra el vínculo mecánico para evitar que el mismo gire. El otro extremo del vínculo mecánico se fija, directamente o a través de un acoplamiento mecánico adicional, a la unidad que se accionará. De manera de satisfacer los variados requisitos en los sistemas de potencia fluidos, los cilindros tipo pistón están disponibles en variados diseños. 2.6.2. Cálculo de la Fuerza de Empuje. Las figuras son vistas en corte de un pistón y vástago trabajando dentro de la camisa de un cilindro. El fluido actuando sobre la cara anterior o posterior del pistón provoca el desplazamiento de este a largo de la camisa y transmite su movimiento hacia afuera a través del vástago. El desplazamiento hacia adelante y atrás del cilindro se llama "carrera". La carrera de empuje se observa en la figura y la de tracción o retracción en la figura. La presión ejercida por el aire comprimido o el fluido hidráulico sobre el pistón se manifiesta sobre cada unidad de superficie del mismo como se ilustra en la figura.

Figura 2.5. Vistas en corte de pistón y vástago [ 3 ]

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Si nuestro manómetro indica en Kg. /cm2, la regla para hallar la fuerza total de empuje de un determinado cilindro es: "El empuje es igual a la presión manométrica multiplicada por la superficie total del pistón", o: F (Kg.) = P (Kg. /cm²) x A (cm²)

Figura 2.6. Área neta en un pistón [ 3 ]

Importante: La fuerza de retracción del pistón de la figura está dada por la presión multiplicada por el área "neta" del pistón. El área neta es el área total del pistón menos el área del vástago. 2.6.3. 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, esta gobernado por la velocidad deseada para ese movimiento; cuando mayor es la sobredimensi6n mas rápida va a realizarse la carrera bajo carga. En la figura 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.

Figura 2.7. Cilindro de doble efecto sometido a una carga [ 3 ]

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2.6.4. Dimensionamiento necesario Esto depende de muchos factores, se sugiere aplicar la siguiente regla para usos generales: Cuando la velocidad de desplazamiento no es importante, seleccione un cilindro con una fuerza de empuje en 25% superior a lo necesario para altas velocidades sobredimensione en un 100%. 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:

Figura 2.8. Ingreso del caudal a un cilindro doble efecto [ 3 ]

2.6.5. Cilindros de Simple Efecto. Cuando es necesaria la aplicación de fuerza en un solo sentido. El fluido es aplicado en la cara delantera del cilindro y la opuesta conectada a la atmósfera como en la figura. El cilindro tipo pistón de accionamiento simple es similar en diseño y operación al cilindro simple tipo émbolo. El cilindro tipo pistón de accionamiento simple utiliza la presión del fluido para proporcionar la fuerza en una dirección, y la tensión de un resorte, la gravedad, el aire comprimido, o el nitrógeno se utiliza para proporcionar la fuerza en la dirección opuesta. La figura adjunta muestra un cilindro actuador de accionamiento simple, cargado con resorte, tipo pistón. En este cilindro el resorte está situado en el lado del vástago del pistón. En algunos cilindros por resorte, el resorte está situado en el lado vacío, y el puerto fluido está en el lado del vástago del cilindro.

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Figura 2.9. Cilindros actuadores a pistón de accionamiento simple [ 3 ]

Una válvula de control direccional de tres vías se utiliza normalmente para controlar la operación del cilindro de pistón de simple efecto. Para extender el vástago del pistón, el fluido bajo presión es dirigido a través del puerto en el cilindro (ver figura adjunta). Esta presión actúa en la superficie del lado vacío del pistón y fuerza el pistón a la derecha. Esta acción mueve el vástago al lado derecho, a través del cabezal del cilindro, moviendo así la unidad accionada en una dirección. Durante esta acción, el resorte es comprimido entre el lado del vástago del pistón y el cabezal del cilindro. La longitud de la carrera depende de los límites físicos dentro del cilindro y del movimiento requerido de la unidad accionada. Después de que la carrera de retroceso se ha completado, el pistón es retornado a su posición original por la acción de un resorte interno, externo, o gravedad u otro medio mecánico. El fluido actúa sobre el área "neta" del pistón por lo tanto para el cálculo de fuerza debe restarse el área representada por el vástago. Para contraer el vástago del pistón, la válvula de control direccional se mueve a la posición de trabajo opuesta, que libera la presión en el cilindro. La tensión de resorte fuerza el pistón al lado izquierdo, contrayendo el vástago del pistón y moviendo la unidad accionada en la dirección opuesta. El fluido está ahora libre de desplazarse desde el cilindro, a través del puerto, retornando a través de la válvula de control a la línea de retorno en sistemas hidráulicos o a la atmósfera en sistemas neumáticos. El extremo del cilindro opuesto a la entrada de fluido se ventea a la atmósfera. Esto evita que el aire quede atrapado en esta área. Cualquier aire atrapado se comprimiría durante el movimiento de extensión, creando una sobrepresión en el lado del vástago del pistón. Esto causaría un movimiento lento del pistón y podría producir un eventual bloqueo completo, evitando que la presión del fluido mueva el pistón. ATENCIÓN: El resorte de retorno esta calculad exclusivamente para vencer la fricción propia del cilindro y "no" para manejar cargas externas. Los cilindros de simple efecto con resorte interior se emplean en carreras cortas (máximas 100 mm.) ya que el resorte necesita un espacio adicional en la construcción del cilindro, lo que hace que estos sean mas largos que uno de doble efecto para la misma carrera. El cilindro a resorte se utiliza en las barreras de frenado de aviones en algunos modelos de portaviones. Para levantar (contraer) el gancho de frenado, la presión del fluido se dirige a través de la válvula de control de frenado hacia el lado del vástago del cilindro. Esta fuerza mueve el pistón, que, a través del vástago y del acoplamiento mecánico,

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contrae el gancho de frenado. El gancho de frenado se extiende cuando la presión del fluido retorna del lado del vástago del cilindro, permitiendo que el resorte se expanda. Las fugas entre la pared del cilindro y el pistón son controladas por los sellos adecuados. El pistón en la figura adjunta contiene guarniciones en “V” (V-ring). En la figura vemos un cilindro de simple efecto de empuje, estos cilindros se emplean en carreras cortas y diámetros pequeños para tareas tales como sujeción de piezas.

Figura 2.10. Cilindro de simple efecto de empuje [ 3 ]

2.7. Válvulas Hidráulicas. Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y una parte de trabajo, Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos lo constituyen:

• Elementos de información • Órganos de mando • Elementos de trabajo

Para el tratamiento de la información y órganos de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el flujo de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido o aceite. En los principios del automatismo, los elementos reseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizaban elementos de comando por émbolo neumático (servo). Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos y electro-neumáticos que efectúan en casi su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales. La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en día se dispone

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de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades. Hay veces que el comando se realiza neumáticamente o hidráulicamente y otras nos obliga a recurrir a la electricidad por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas. Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

• Distribuir el fluido • Regular caudal • Regular presión

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica o almacenado en un depósito. En lenguaje internacional, el término "válvula" o "distribuidor" es el término general de todos los tipos tales como válvulas de corredera, de bola, de asiento, grifos, etc. Esta es la definición de la norma DIN/ISO 1219 conforme a una recomendación del CETOP (Comité Européen des Transmissions Oiéohydrauliques et Pneumatiques). Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:

• Válvulas de vías o distribuidoras • Válvulas de bloqueo • Válvulas de presión • Válvulas de caudal • Válvulas de cierre

2.7.1. Válvulas distribuidoras. Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la corriente de aire, a saber, principalmente puesta en marcha y paro (Start-Stop).Son válvulas de varios orificios (vías) los cuales determinan el camino el camino que debe seguir el fluido bajo presión para efectuar operaciones tales como puesta en marcha, paro, dirección, etc. Pueden ser de dos, tres, cuatro y cinco vías correspondiente a las zonas de trabajo y, a la aplicación de cada una de ellas, estará en función de las operaciones a realizar. 2.7.1.1. Representación esquemática de las válvulas. Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula; solamente indican su función. Hay que distinguir, principalmente: Las vías, número de orificios correspondientes a la parte de trabajo.

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Las posiciones, las que puede adoptar el distribuidor para dirigir el flujo por una u otra vía, según necesidades de trabajo. Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora. El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros). Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido. Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales. La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto. 2.7.1.2. Accionamiento de válvulas. Según el tiempo de accionamiento se distingue entre: 1. Accionamiento permanente, señal continua. La válvula es accionada manualmente o por medios mecánicos, neumáticos o eléctricos durante todo el tiempo hasta que tiene lugar el reposicionamiento. Este es manual o mecánico por medio de un muelle. 2. Accionamiento momentáneo, impulso. La válvula es invertida por una señal breve (impulso) y permanece indefinidamente en esa posición, hasta que otra señal la coloca en su posición anterior. 2.7.1.3. Características de construcción de válvulas distribuidoras Las características de construcción de las válvulas determinan su duración, fuerza de accionamiento, recorraje y tamaño. Según la construcción, se distinguen los tipos siguientes:

• Válvulas de asiento esférico y disco plano • Válvulas de corredera de émbolo, de émbolo y cursor y de disco giratorio

2.7.2. Válvulas de bloqueo Son elementos que bloquean el paso M caudal preferentemente en un sentido y lo permiten únicamente en el otro sentido. La presión del lado de salida actúa sobre la pieza obturadora y apoya el efecto de cierre hermético de la válvula. 2.7.2.1. Válvula antirretorno Las válvulas antirretorno impiden el paso absolutamente en un sentido; en el sentido contrario, el aire circula con una pérdida de presión mínima. La obturación en un sentido puede obtenerse mediante un cono, una bola, un disco o una membrana.

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Figura 2.11. Válvula antirretorno [ 3 ]

Válvula antirretorno, que cierra por el efecto de una fuerza que actúa sobre la parte a bloquear.

Figura 2.12. Válvula antirretorno con cierre por contrapresión [ 3 ]

Válvula antirretorno con cierre por contrapresión, p.ej., por muelle. Cierra cuando la presión de salida es mayor o igual que la de entrada. 2.7.2.2. Válvula antirretorno y de estrangulación También se conoce por el nombre de regulador de velocidad o regulador unidireccional. Estrangula el caudal de aire en un solo sentido. Una válvula antirretorno cierra el paso del aire en un sentido, y el aire puede circular sólo por la sección ajustada. En el sentido contrario, el aire circula libremente a través de la válvula antirretorno abierta. Estas válvulas se utilizan para regular la velocidad de cilindros neumáticos. Para los cilindros de doble efecto, hay por principio dos tipos de estrangulación. Las válvulas antirretorno y de estrangulación deben montarse lo más cerca posible de los cilindros.

Figura 2.13. Regulador unidireccional [ 3 ]

La figura siguiente muestra otro principio de construcción. La función es la misma, sólo que en este caso el paso del aire comprimido no se cierra mediante una membrana Se hace cargo de hermetizar una espiga con cabeza semirredonda.

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Estas válvulas se montan directamente en el cilindro. Pueden emplearse para limitar el caudal de ampo o también el caudal de alimentación. En este último caso, hay que montar adicionalmente dos racores.

Figura 2.14. Limitación del caudal de alimentación [ 3 ]

Figura 2.15. Limitación del caudal de escape [ 3 ]

Limitación del caudal de alimentación: (estrangulación primaria) En este caso, las válvulas antirretorno y de estrangulación se montan de modo que se estrangule el fluido que va al cilindro. El aire de escape puede escapar libremente por la válvula antirretorno. La más mínima variación de la carga, p.ej. el momento de pasar sobre un final de carrera, supone una gran variación de la velocidad de avance. Por eso, esta limitación de caudal se utiliza únicamente para cilindros de simple efecto y de volumen pequeño.

Figura 2.16. Limitación del caudal de alimentación en cilindros de doble y simple efecto [ 3 ]

Limitación del caudal de escape: (estrangulación secundaria) En este caso el aire de alimentación entra libremente en el cilindro; se estrangula el aire de escapo. El émbolo se halla entro dos cojinetes de aire. Esta disposición mejora

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considerablemente el comportamiento del avance. Por esta razón, es el método más adecuado para cilindros de doble efecto. En el caso de cilindros de volumen pequeño y de carrera corta, la presión en el lado de escape no puede formaras con la suficiente rapidez, por lo que en algunos casos habrá que emplear la limitación M caudal de alimentación junto con la del caudal de escape.

Figura 2.17. Limitación del caudal de escape en cilindros de doble y simple efecto [ 3 ]

Regulador unidireccional, con estrangulador regulable mecánicamente (con rodillo) Estas válvulas se emplean para variar, durante el movimiento, la velocidad de los émbolos de cilindros de simple o doble efecto. Para los cilindros de doble efecto, esta válvula puede servir de amortiguación final de carrera. Antes de alcanzar el cilindro su extremo, la masa M émbolo es frenada por obturación o aminoración oportuna de la sección de escape del aire. Este sistema se utiliza cuando el amortiguador interno del cilindro es insuficiente. Por medio de un tornillo puede ajustarse la velocidad inicial del émbolo. La forma de la leva que acciona el rodillo, en su descenso, aminora correspondientemente la sección de paso. Al purgar de fluido el elemento de trabajo, un disco estanqueizante se levanta de su asiento, y el aire puede pasar libremente. Esta válvula puede emplearse como válvula normalmente abierta o normalmente cerrada.

Figura 2.18. Regulador unidireccional con estrangulador regulable mecánicamente (con rodillo) [ 3 ]

2.7.3. Válvulas reguladoras de presión La operación segura y eficiente de los sistemas de potencia fluidos, de los componentes de sistema, y del equipo relacionado requiere medios de controlar la presión. Hay muchos

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tipos de válvulas de control automáticas de presión. Algunas de ellas proporcionan simplemente un escape para la presión que excede un ajuste de presión del sistema; algunos reducen solamente la presión a un sistema o subsistema de menor presión; y algunos mantienen la presión un sistema dentro de una gama requerida. Estas válvulas Influyen principalmente sobre la presión, o están acondicionadas al valor que tome la presión. Se distinguen:

• Válvulas de regulación de presión • Válvulas de limitación de presión • Válvulas de secuencia

2.7.3.1. Válvula de regulación de presión (Válvulas manorreductoras) Las válvulas manorreductoras proporcionan una presión constante en un sistema que funcione a una presión más baja que el sistema de suministro. Una válvula de reducción puede normalmente se ajustada para cualquier presión reducida deseada dentro de los límites del diseño de la válvula. Una vez que se ajusta la válvula, la presión reducida será mantenida sin importar los cambios en el suministro de presión (en tanto la presión de la fuente sea por lo menos tan alta como la presión reducida deseada) y sin importar la carga de sistema, previendo que la carga no exceda la capacidad de diseño del reductor. Hay varios diseños y tipos de válvulas manorreductoras. El reductor por resorte y la válvula controlada por piloto se discuten en este texto.

Figura 2.19. Válvula manorreductora [ 4 ]

Válvula manorreductora controlada por piloto. La figura adjunta ilustra la operación de una válvula manorreductora controlada por piloto. Esta válvula consiste en una válvula piloto ajustable, que controla la presión de funcionamiento de la válvula, y una válvula carrete, que reacciona a la acción de la válvula piloto La válvula piloto consiste en una válvula de husillo vertical ( tipo "poppet") (1), un resorte (2), y un tornillo de reglaje (3). El montaje del carrete de la válvula consiste en un carrete de válvula (10) y un resorte (4). El líquido bajo presión principal entra en el puerto de entrada (11) y bajo todas las condiciones es libre de atravesar la válvula y el puerto de

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salida (5). (Tanto el puerto 5 como el puerto 11 pueden ser usados quizá como el puerto de alta presión.)

Figura 2.20. Válvula manorreductora controlada por piloto. [ 4 ]

En la figura adjunta, se ve la válvula en la posición abierta. En esta posición, la presión en el puerto de salida de presión reducida (6) no ha alcanzado la presión de funcionamiento operativa de la válvula. El líquido también atraviesa el paso 8, a través de un paso más pequeño 9 en el centro del carrete de la válvula, y dentro de la cámara 12. La presión del líquido en el puerto de salida 6 por lo tanto se distribuye a ambos extremos del carrete. Cuando estas presiones son iguales el carrete es hidráulicamente equilibrado. El resorte 4 es un resorte de baja tensión y aplica solamente una leve fuerza hacia abajo sobre el carrete. Su propósito principal es posicionar el carrete y mantener la abertura 7 en su tamaño máximo. A medida que la presión aumenta en el puerto 6, esta presión se transmite a través de los pasos 8 y 9 a la cámara 12. Esta presión también actúa en la válvula de piloto de husillo vertical (1). Cuando esta presión aumenta sobre la presión operativa de la válvula, la misma supera la fuerza del resorte de la válvula piloto 2 y saca de su asiento a la válvula de husillo vertical. Esto permite que el líquido atraviese el puerto de drenaje (15). Debido a que el pequeño paso (9) restringe el flujo hacia la cámara 12, la presión del líquido en la cámara cae. Esto causa una diferencia momentánea en la presión a través del carrete (10) de la válvula que permite que la presión del líquido que actúa contra el área inferior del carrete de la válvula supere la fuerza hacia abajo del resorte 4. El carrete entonces es forzado hacia arriba hasta que las presiones a lo largo de sus extremos se igualen. A medida que el carrete se mueve hacia arriba, éste restringe el flujo a través de la apertura 7 y hace que la presión disminuya en la salida de presión reducida 6. Si la presión en el puerto de salida continúa aumentando a un valor superior a la presión preajustada, la válvula piloto se abrirá otra vez y el ciclo se repetirá. Esto permite que la válvula de carrete se traslade más arriba en la cámara 12; reduciendo así más aún el tamaño de la abertura 7. Estos ciclos se repiten hasta que la presión deseada sea mantenida en la salida 6. Cuando la presión en la salida 6 disminuye a un valor debajo de la presión de ajuste, el resorte 4 fuerza el carrete hacia abajo, permitiendo que más líquido atraviese la abertura 7. Resumiendo, la válvula de regulación de presión o manorreductora, tiene la misión de mantener constante la presión, es decir, de transmitir la presión ajustada en el manómetro sin variación a los elementos de trabajo o servo elementos, aunque se produzcan fluctuaciones en la presión de la red. La presión de entrada mínima debe ser siempre superior a la de salida.

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Regulador de presión sin orificio de escape No tiene el segundo asiento de válvula en el centro de la membrana y por tanto, el aire no puede escapar cuando la presión secundaria es mayor. Regulador de presión con orificio de escape Al contrario de lo que sucede en la precedente, es posible compensar una sobrepresión secundaria. El exceso de presión en el lado secundario con respecto a la presión ajustada se elimina a través del orificio de escape.

Figura 2.21. Regulador de presión sin orificio de escape [ 3 ]

Figura 2.22. Regulador de presión con orificio de escape [ 3 ]

2.7.3.2. Válvula limitadora de presión (también válvula de alivio, sobrepresión o de seguridad) Algunos sistemas de potencia fluidos, incluso cuando funcionan normalmente, pueden desarrollar temporalmente una presión excesiva; por ejemplo, cuando se encuentra una resistencia de trabajo inusualmente elevada. Estas válvulas se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad (válvulas de sobrepresión). No admiten que la presión en el sistema sobrepase un valor máximo admisible. Al alcanzar en la entrada de la válvula el valor máximo de presión, se abre la salida y el aire sale a la atmósfera. La válvula permanece abierta, hasta que el muelle incorporado, una vez alcanzada la presión ajustada en función de la característica del muelle, cierra el paso. Estas válvulas se utilizan para controlar esta superpresión. Las válvulas de alivio son válvulas automáticas usadas en las líneas del sistema y el equipo para prevenir un exceso de presurización. La mayoría de las válvulas de alivio simplemente levantan (abren) a una presión ajustada y retornan a su posición (cerrado) cuando la presión cae levemente debajo de la presión de elevación. No mantienen flujo o presión en una cantidad dada, sino que evitan que la presión se eleve sobre un nivel específico cuando el sistema se sobrecarga temporalmente.

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Figura 2.23. Válvula limitadora de presión [ 4 ]

Las válvulas limitadoras de presión del sistema principal están instaladas generalmente entre la fuente de la bomba o de la presión y la primera válvula de aislamiento del sistema. La válvula debe ser lo bastante grande como para permitir que la salida de fluido de la bomba hidráulica sea retornada al depósito. En un sistema neumático, la válvula de descarga controla la sobrepresión descargando el exceso del gas a la atmósfera. 2.7.4. Válvulas de caudal Estas válvulas influyen sobre la cantidad de circulación de aire comprimido; el caudal se regula en ambos sentidos de flujo.

Figura 2.24. Válvula de estrangulación [ 3 ]

Válvulas reguladoras de caudal, de estrangulación constante:

• Válvula de estrangulación. En esta válvula, la longitud del tramo de estrangulación es de tamaño superior al diámetro

• Válvula de restricción de turbulencia. En esta válvula la longitud del tramo de estrangulación es de tamaño inferior al diámetro.

Válvulas reguladoras de caudal, de estrangulación variable:

• Válvula de estrangulación regulable • Válvula de estrangulación de accionamiento mecánico, actuando contra la fuerza de

un muelle. Resulta más conveniente incorporar las válvulas de estrangulación al cilindro.

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2.7.5. Válvulas de cierre. Son elementos que abren o cierran el paso del caudal, sin escalones. Utilización sencilla: Grifo de cierre.

Figura 2.25. Grifo de cierre [ 3 ]

2.8. Bombas Hidráulicas Es la bomba en un sistema hidráulico de potencia, el dispositivo encargado de transformar la energía mecánica que se recibe de un impulsor primario que puede ser un motor de combustión interna, una turbina de vapor o gas, un motor eléctrico, etc., en energía cinética de un fluido, expresada en flujo a través de un área transversal. 2.8.1. Desplazamiento Volumétrico Se conoce como desplazamiento volumétrico, a la cantidad de fluido que una bomba entrega por cada revolución, carrera o ciclo; generalmente se expresa en unidades de volumen por revolución o ciclo. 2.8.2. Desplazamiento Positivo Todas las bombas utilizadas en los sistemas de potencia fluida, están construidas bajo el principio de desplazamiento positivo, dada la carga física que se tiene que vencer. Se entiende por desplazamiento positivo, al hecho de que este tipo de bombas, continúan entregando desplazamiento volumétrico, no importando la oposición que el flujo encuentre debida a la carga por mover. 2.8.3. Eficiencia Volumétrica Del concepto anterior se desprende la conclusión, de que todas las bombas de cualquier tipo, utilizadas en potencia fluida, tienen una eficiencia en cuanto a su entrega volumétrica. La eficiencia volumétrica se obtiene al comparar el desplazamiento volumétrico de una bomba cuando en el sistema hidráulico se tiene determinada presión, entre el desplazamiento volumétrico cuando en el mismo sistema no existe presión alguna. Como veremos a continuación, es el concepto de eficiencia volumétrica, uno de los más importantes a considerar en el momento de seleccionar una bomba hidráulica dentro de un sistema de potencia fluida.

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2.8.4. Especificación de una bomba hidráulica Tradicionalmente, se especificaba una bomba hidráulica dentro de una unidad de potencia, basándose en su presión máxima de operación y el caudal que dicha bomba entregaba a determinado valor de revoluciones por minuto. A pesar de que estos parámetros siguen siendo importantes al momento de diseñar un sistema, actualmente son los conceptos de eficiencia volumétrica y desplazamiento volumétrico, los que nos brindan mayor información para tomar una decisión. Por ejemplo, anteriormente en un sistema en el que se requerían 18 galones por minuto y una presión máxima de 2000 PSI, la elección podía variar entre una bomba de engranes y una bomba de paletas que cumplieran con dichos parámetros. Sin embargo, si introducimos el concepto de eficiencia volumétrica, la elección de una bomba de engranes puede resultar en un componente de mayor tamaño y mas robusto a fin de compensar su menor eficiencia respecto a una bomba de paletas. 2.8.5. Desplazamiento Fijo o Variable Una bomba de desplazamiento fijo, es aquella cuyo desplazamiento volumétrico no puede ser modificado, a menos que se le cambien algunos componentes internos a la misma. Una bomba de desplazamiento variable en cambio, puede variar su desplazamiento volumétrico, modificando la cámara interior con controles externos, ya sean mecánicos, eléctricos o electrónicos. 2.8.6. Tipos de Bomba Existen básicamente tres tipos de bombas en sistemas hidráulicos de potencia, en referencia al principio de operación sobre el cual están diseñadas, a saber:

• Bombas de Engranes • Bombas de Paletas • Bombas de Émbolos Axiales

2.8.7. Bomba de engranes. Los componentes principales de una bomba de engranes, son dos engranes que interactúan entre si, construido uno de ellos en la flecha principal de la bomba, que ha de ser acoplada al impulsor primario.

Figura 2.26. Bomba de engranes [ 5 ]

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A este tipo de bombas de engranes se le conoce como bombas de engranes externos y proporcionan caudal mediante el siguiente principio: Al comenzar el movimiento se produce un vacio en el puerto de admisión o entrada de la bomba, lo que da como resultado, la presencia de aceite en ese punto, impulsado por la presión atmosférica en el tanque. Posteriormente se produce una cámara de fluido entre las paredes de dos de los dientes y los platos laterales de la bomba conocidos también como platos de presión. Dicho aceite al continuar girando el engrane, es entregado en el puerto de descarga o salida de la bomba y esto trae como consecuencia la creación de un flujo. Las eficiencias volumétricas en bombas de engranes, pueden alcanzar en condiciones optimas de operación, hasta un 70%. Sin embargo, las aperturas entre caras de los engranes, entre crestas de los dientes y la carcasa y entre el engrane con las platos laterales, provocan una perdida constante en el volumen de aceite suministrado a un valor de presión fijo. Esto significa, que la eficiencia volumétrica a bajas velocidades y bajo flujo, es muy pobre; en conclusión, una bomba de engranes deberá ser operada cerca de su velocidad máxima de operación. A pesar de que las pérdidas por apertura entre superficies, se incrementan con el aumento de presión, estas perdidas son relativamente constantes respecto a variaciones en la velocidad y la entrega. En una bomba, las perdidas se incrementan aproximadamente 1.5 galones por minuto al pasar de cero a 2000 PSI, sin importar la velocidad. Las variaciones en perdidas por cambios de presión, tienen poco efecto en el desempeño, cuando se opera a mayores velocidades y entregas. Las bombas de engranes son prácticamente inmunes a contaminantes en el fluido, lo que incrementa los valores de desgaste y baja la eficiencia por un lado, pero disminuye el riesgo de fallas súbitas, por el otro. Una variación de este tipo de bombas de engranes externos, es la bomba de lóbulos mostrada en la figura. Este tipo de bombas no esta diseñada para altas presiones de trabajo y su entrega de caudal se caracteriza por ser en forma de pulsos. Su principio de operación es básicamente el mismo.

Figura 2.27. Bomba de lóbulos [ 5 ]

También de engranes, pero en este caso denominadas de engranes internos, tenemos la bomba mostrada en la figura.

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Figura 2.28. Gerotor [ 5 ]

Este tipo de bomba hidráulica es conocida como Gerotor y es precisamente el elemento gerotor el que es impulsado por el motor eléctrico u otro impulsor primario. El contacto de los dientes del gerotor con la pista del engrane rotor, hace que ambos giren en la misma dirección, pero debido a que el engrane rotor tiene un diente mas, gira mas despacio. Esta diferencia en las velocidades de giro de ambos engranes, provoca que en el lado de la admisión se forme y vaya incrementándose, una cámara que se llena de aceite proveniente del tanque; conforme la rotación de ambos engranes continua, la cámara que contiene al aceite se va haciendo mas pequeña, lo que obliga a expulsarlo por el lado de descarga de la bomba. Este tipo de bombas son robustas y sumamente confiables en medios ambientes agresivos, si bien su eficiencia no es muy alta. 2.8.8. Bomba de paletas. En este tipo de bombas, un número determinado de paletas, deslizan en ranuras maquinadas radialmente en un rotor que gira dentro de una cámara o anillo. Esta cámara puede ser excéntrica con el centro en el centro del rotor, o en una forma oval. En algunos diseños, la fuerza centrifuga mantiene a las paletas en contacto con el anillo, mientras que estas son forzadas hacia adentro y hacia afuera en la ranura, por la excentricidad que existe. Durante la rotación, conforme la cámara formada por las paletas, el rotor, el anillo y las tapas laterales se incrementan, se produce un vacio, lo que da como resultado la presencia de aceite en ese punto de entrada, empujado por la presión atmosférica existente en el tanque. Al seguir el movimiento de rotación y disminuir la cámara, el fluido es forzado hacia afuera por el puerto de descarga.

Figura 2.29. Bomba de paletas no balanceada [ 5 ]

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La bomba ilustrada en la figura, es una de paletas del tipo no balanceado, debido a que toda la acción de bombeo ocurre en un lado del rotor y la flecha, por lo que estos dos componentes, quedan expuestos a una carga radial. Las bombas de paletas del tipo no balanceado, pueden ser de caudal fijo o de caudal variable. Sin embargo en la actualidad, si se opta por utilizar una bomba hidráulica de paletas, el diseño que mas se usa en la actualidad es el de tipo balanceado; tienen la pista en forma elíptica y forman dos espacios de bombeo en lados opuestos del rotor, de tal manera que las cargas laterales se nulifican y la bomba trabaja balanceada. El principio de bombeo es igual al anterior y se muestra en la figura. El desplazamiento volumétrico en las bombas de paletas del tipo balanceado, se puede variar ya sea aumentando las dimensiones de la elipse o bien aumentando el espesor del cartucho (anillo, rotor y paletas), con lo que se aumenta el volumen de la cámara de aceite que se va formando conforme la rotación del rotor. Existen algunos diseños de caudal variable en bombas de paletas, en los cuales se modifica la dimensión de la excentricidad o de la elipse; sin embargo, en la actualidad no son muy utilizadas, debido a la gran popularidad de las bombas de caudal variable de pistones axiales.

Figura 2.30. Bomba de paletas balanceada [ 5 ]

2.8.9. Bomba de émbolos axiales. El tipo de bomba hidráulica con mayor eficiencia volumétrica, lo es la construida bajo el principio de émbolos axiales. Las transmisiones hidrostáticas por ejemplo, utilizan este tipo de bomba en su versión de desplazamiento variable, debido a su gran versatilidad y eficiencia. Generalmente son nueve u once los émbolos que se desplazan axialmente en un cuerpo de cilindros y todo este conjunto gira impulsado por una flecha central, al número de revoluciones que le son transmitidas por el impulsor primario. La figura nos muestra los componentes principales de una bomba de émbolos axiales, en una forma sencilla.

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Figura 2.31. Bomba de émbolos axiales [ 5 ]

Al conjunto de émbolos y el cuerpo de cilindros, se le denomina grupo rotatorio y es el que gira impulsado por el eje, mediante ranurados macho y hembra. El plato de válvulas físicamente separa al grupo rotatorio de la cubierta trasera de la bomba, que es donde se localizan los ductos de succión y descarga, permaneciendo siempre fijos. El plato de inclinación u oscilante por su parte, es donde asientan las rotulas de los émbolos con sus zapatas, siendo un componente móvil con grado de inclinación. 2.8.9.1. Principio de Operación Inicialmente, cuando el plato oscilante no tiene ángulo de inclinación, el grupo rotatorio gira sin que los émbolos sufran desplazamiento longitudinal alguno. La misma figura, puede ser demostrativa de este punto en la operación.

Figura 2.32. Bomba de paletas balanceada en funcionamiento [ 5 ]

En el esquema de la figura, el plato oscilante presenta una inclinación positiva y las zapatas hacen el seguimiento debido a la película de aceite entre las superficies. El embolo al recorrer 180° y pasar de la parte inferior a la superior respecto al eje de la bomba, succiona durante su carrera hacia adelante por efecto jeringa, aceite proveniente del puerto de entrada.

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Durante el recorrido de los siguientes 180° para completar una revolución, el embolo expulsa al aceite en su carrera hacia atrás por el ducto de descarga. De esta forma, cada vez que se produce una revolución del grupo rotatorio, se dan nueve procesos de succión, y las descargas correspondientes sumadas, nos dan el total equivalente al desplazamiento volumétrico de la bomba. 2.8.9.2. Control del Desplazamiento Puede observarse, que mientras mayor sea el ángulo en el plato oscilante, mayor es la carrera de desplazamiento de los émbolos y por lo tanto mayor el desplazamiento volumétrico de la bomba. La industria moderna actual, exige diferentes formas de automatizar procesos y por ello al ser el caudal quien nos da la velocidad final que entrega el actuador, variar la inclinación del plato por diferentes métodos, da a los sistemas hidráulicos modernos, la capacidad de satisfacer esta demanda. Se tienen muy diversos métodos para el control de ángulo en el plato oscilante, que van desde un ajuste simple por tornillo, hasta sofisticados controles electrónicos con servo-válvula o válvula hidráulica proporcional, comandadas mediante un circuito impreso y monitoreadas mediante un PLC o micro-computadora. 2.8.9.3. Desplazamiento volumétrico fijo Por supuesto, que en esta versión de bombas hidráulicas, también hay la opción de caudal fijo, y la única variación es que el plato oscilante permanece mecánicamente fijo dentro de la carcasa de la bomba a un ángulo con valor calculado para suministrar el desplazamiento volumétrico de diseño. 2.8.9.4. Presión de diseño Un dato muy importante a considerar, cuando se selecciona una bomba, es la presión de diseño de la misma. Existen dos tipos de presión de diseño a saber:

• Presión de Diseño Máxima en Trabajo Continuo, que será la presión mayor que el sistema pueda alcanzar en forma continua, sin que la bomba presente problemas de operación.

• Presión de Diseño Máxima Intermitente, que será un valor de presión pico en el sistema, que se presente en forma esporádica durante la operación y que la bomba puede soportar por algunos segundos.

Finalmente diremos que siempre deberá tenerse en cuenta el valor de presión en la succión de la bomba, esto debido a que una presión mayor en la carcasa de la bomba, puede resultar en un daño en los sellos y el reten de la flecha. Para ello, algunas bombas y las de pistones axiales particularmente, tienen un puerto de drenaje que deberá ir conectado directamente al tanque de aceite. Una obstrucción en esta línea de drenaje podría resultar en una falla severa en los sellos de la bomba e incluso provocar una fisura en la carcasa de la misma.

2.8.10. Ejemplo de cálculo Explicaremos como se determina la presión necesaria para realizar un trabajo determinado y la presión máxima del sistema. Supongamos que ya hemos determinado un caudal máximo necesario de 26.7por minuto y una presión de 1,475 PSI para que nuestro actuador realice el trabajo indicado. Para determinar el desplazamiento volumétrico de la bomba que necesitamos en el sistema, utilizamos la siguiente formula:

En donde: Dv = Desplazamiento Volumétrico de la bomba hidráulica en pulgadas cubicas por revolución GPM = Máximo caudal requerido por el sistema en galones por minutoRPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulicaO bien en sistema métrico, tendremos:

En donde: Dv = Desplazamiento Volumétrico de la bomba hidráulica en centímetros cúbicos por revolución LPM = Máximo caudal requerido por el sistema en litros por minutoRPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulica Utilizando la primera formula, considerando que el impulsor primario hará girar a la bomba a 1,750 RPM, obtenemos un desplazamiento volumétrico necesario de 3.52 pulgadas cubicas por revolución. Ahora bien, seleccionar una bomba de cualquier fabricante con este único parámetro, seria un grave error pues no estamos considerando la eficiencia volumétrica. Tenemos por lo tanto que analizar, cual es la eficiencia volumétrica del modelo que estamos considerando a un valor de presión de 1,500 PSI por ejemplo, que es el valor de presiónmas cercano al que vamos a necesitar en nuestro sistema, que puede estar en las graficas del fabricante. Supongamos por ejemplo que el fabricante de una bomba de paletas, tiene dos modelos de alguna de sus series de bombas con desplazamientos de 3.84 y 4por revolución. Inicialmente podríamos suponer que la bomba de 3.84 [cir] hará el trabajo, pero si analizamos la eficiencia volumétrica, tendremos que:

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Explicaremos como se determina la presión necesaria para realizar un trabajo determinado y la presión máxima del sistema.

Supongamos que ya hemos determinado un caudal máximo necesario de 26.7por minuto y una presión de 1,475 PSI para que nuestro actuador realice el trabajo

Para determinar el desplazamiento volumétrico de la bomba que necesitamos en el sistema, utilizamos la siguiente formula:

nto Volumétrico de la bomba hidráulica en pulgadas cubicas por

GPM = Máximo caudal requerido por el sistema en galones por minutoRPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulicaO bien en sistema métrico, tendremos:

Dv = Desplazamiento Volumétrico de la bomba hidráulica en centímetros cúbicos por

LPM = Máximo caudal requerido por el sistema en litros por minuto RPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulica

rmula, considerando que el impulsor primario hará girar a la bomba a 1,750 RPM, obtenemos un desplazamiento volumétrico necesario de 3.52 pulgadas

Ahora bien, seleccionar una bomba de cualquier fabricante con este único parámetro, seria un grave error pues no estamos considerando la eficiencia volumétrica. Tenemos por lo tanto que analizar, cual es la eficiencia volumétrica del modelo que estamos considerando a un valor de presión de 1,500 PSI por ejemplo, que es el valor de presiónmas cercano al que vamos a necesitar en nuestro sistema, que puede estar en las graficas

Supongamos por ejemplo que el fabricante de una bomba de paletas, tiene dos modelos de alguna de sus series de bombas con desplazamientos de 3.84 y 4por revolución. Inicialmente podríamos suponer que la bomba de 3.84 [cir] hará el trabajo, pero si analizamos la eficiencia volumétrica, tendremos que:

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Explicaremos como se determina la presión necesaria para realizar un trabajo

Supongamos que ya hemos determinado un caudal máximo necesario de 26.7 galones por minuto y una presión de 1,475 PSI para que nuestro actuador realice el trabajo

Para determinar el desplazamiento volumétrico de la bomba que necesitamos en el

nto Volumétrico de la bomba hidráulica en pulgadas cubicas por

GPM = Máximo caudal requerido por el sistema en galones por minuto RPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulica

Dv = Desplazamiento Volumétrico de la bomba hidráulica en centímetros cúbicos por

RPM = Revoluciones por minuto a las que girara la bomba hidráulica

rmula, considerando que el impulsor primario hará girar a la bomba a 1,750 RPM, obtenemos un desplazamiento volumétrico necesario de 3.52 pulgadas

Ahora bien, seleccionar una bomba de cualquier fabricante con este único parámetro, seria un grave error pues no estamos considerando la eficiencia volumétrica. Tenemos por lo tanto que analizar, cual es la eficiencia volumétrica del modelo que estamos considerando a un valor de presión de 1,500 PSI por ejemplo, que es el valor de presión mas cercano al que vamos a necesitar en nuestro sistema, que puede estar en las graficas

Supongamos por ejemplo que el fabricante de una bomba de paletas, tiene dos modelos de alguna de sus series de bombas con desplazamientos de 3.84 y 4.33 pulgadas cubicas por revolución. Inicialmente podríamos suponer que la bomba de 3.84 [cir] hará el trabajo,

Según el fabricante, el cartucho de 3.84 [cir], nos entrega 26.8 [GPM] a 1,800 [RP1,500 [PSI] de presión. Utilizando la formula:

tendremos que a 0 [PSI] de presión, ese mismo cartucho no entregara 29.92 [GPM], por lo que su eficiencia a 1,500 [PSI] de presión es del 89.5 %. Esto mismo quiere decir, que esta bomba con el a 1,500 [PSI] su desplazamiento volumétrico disminuye a un valor de 3.44 [cir] que es menor a lo que necesitamos. Se recomienda por lo tanto seleccionar la bomba con el cartucho de 4.33 [cir] de desplazamiento qupulgadas cubicas por revolución. Potencia Instalada De la misma forma en que se tiene que involucrar el concepto de eficiencia al momento de seleccionar la bomba hidráulica, se tiene que involucrar el concepto de edel sistema para obtener la potencia instalada en la unidad de potencia. En forma general, la forma para obtener la potencia en un sistema hidráulico esta dada por la formula:

en donde: P = Presión del sistema Q = Caudal Para obtener dicha potencia en [HP], la formula anterior queda de la siguiente manera:

si consideramos una eficiencia total del sistema del 85%, la formula finalmente queda:

En el sistema métrico, la potencia del impulsor primario se especifica en kilowSiguiendo el mismo procedimiento anterior, obtenemos la siguiente formula que nos

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Según el fabricante, el cartucho de 3.84 [cir], nos entrega 26.8 [GPM] a 1,800 [RP

tendremos que a 0 [PSI] de presión, ese mismo cartucho no entregara 29.92 [GPM], por lo que su eficiencia a 1,500 [PSI] de presión es del 89.5 %.

Esto mismo quiere decir, que esta bomba con el cartucho de 3.84 [cir] no nos servirá, pues a 1,500 [PSI] su desplazamiento volumétrico disminuye a un valor de 3.44 [cir] que es menor a lo que necesitamos. Se recomienda por lo tanto seleccionar la bomba con el cartucho de 4.33 [cir] de desplazamiento que a 1,500 [PSI] estaría entregando 3.87 pulgadas cubicas por revolución.

De la misma forma en que se tiene que involucrar el concepto de eficiencia al momento de seleccionar la bomba hidráulica, se tiene que involucrar el concepto de edel sistema para obtener la potencia instalada en la unidad de potencia.

En forma general, la forma para obtener la potencia en un sistema hidráulico esta dada por

obtener dicha potencia en [HP], la formula anterior queda de la siguiente manera:

si consideramos una eficiencia total del sistema del 85%, la formula finalmente queda:

En el sistema métrico, la potencia del impulsor primario se especifica en kilowSiguiendo el mismo procedimiento anterior, obtenemos la siguiente formula que nos

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Según el fabricante, el cartucho de 3.84 [cir], nos entrega 26.8 [GPM] a 1,800 [RPM] y

tendremos que a 0 [PSI] de presión, ese mismo cartucho no entregara 29.92 [GPM], por lo

cartucho de 3.84 [cir] no nos servirá, pues a 1,500 [PSI] su desplazamiento volumétrico disminuye a un valor de 3.44 [cir] que es menor a lo que necesitamos. Se recomienda por lo tanto seleccionar la bomba con el

e a 1,500 [PSI] estaría entregando 3.87

De la misma forma en que se tiene que involucrar el concepto de eficiencia al momento de seleccionar la bomba hidráulica, se tiene que involucrar el concepto de eficiencia general del sistema para obtener la potencia instalada en la unidad de potencia.

En forma general, la forma para obtener la potencia en un sistema hidráulico esta dada por

obtener dicha potencia en [HP], la formula anterior queda de la siguiente manera:

si consideramos una eficiencia total del sistema del 85%, la formula finalmente queda:

En el sistema métrico, la potencia del impulsor primario se especifica en kilowatts. Siguiendo el mismo procedimiento anterior, obtenemos la siguiente formula que nos

permitirá conocer la potencia necesaria en el impulsor primario, conociendo la presión máxima del sistema en [bars] y el caudal de la bomba en [litros por minuto].

Finalmente podemos indicar, que a pesar de que en ambas formulas ya estamos involucrando el concepto de eficiencia total del sistema, al momento de especificar la potencia del motor eléctrico o cualquier otro impulsor primario, habrá que seleccionar el inmediatamente superior disponible comercialmente, con objeto de estar seguros de que el sistema realizara el trabajo sin problema alguno. 2.11. Mangueras. En la selección de las Mangueras, una característica importante es la Presión de Trabajo, la cual trae consigo el definir por categorías cada una de las Líneas. 2.11.1. Alta presión. Estas mangueras con frecuencia son llamadas mangueras de “ dos alambres “, porque generalmente tienen un refuerzo de dos trenzas de alambre de acero de alta tensión, Siempre se encuentran en aplicaciones de Alta presión tales como Equipo de la Construcción. El rango de presión de operación varía de 6,000 psi para tamaños de 3/16” D.I. hasta 1,825 psi para tamaños de 2”. Algunos tipos de mangueras de 3000 psi y la de 4000 psi tienen el mismo valor de presión para todos los tamaños. Básicamente con dos refuerzos de acero, son mangueras de alto movimiento que cumplen normas Americanas, Europeas y algunas especiales. Utilizadas en equipos medianos y grandes, son flexibles y algunas poseen cubierta gruesa para aplicaciones de abrasión y manejo de fluidos especiales. Operan desde 2000 a 6000 psi dependiendo del tamaño. 2.11.2. Baja Presión Estas están diseñadas para usarse en diferentes aplicaciones con presiones de operaciópor debajo de 300 psi. Su refuerzo es generalmente un textil. Son utilizadas en equipo hidráulico de baja presión y también para conducir fluidos de base petróleo, combustible diesel, aceite lubricante caliente, aire, agua y anticongelantes de glicol.

2.11.3. Extrema Presión Las mangueras de extrema presión y muy alta presión se utilizan para equipos de construcción y maquinaria de servicio pesado en donde suceden altos impulsos

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permitirá conocer la potencia necesaria en el impulsor primario, conociendo la presión máxima del sistema en [bars] y el caudal de la bomba en [litros por minuto].

Finalmente podemos indicar, que a pesar de que en ambas formulas ya estamos involucrando el concepto de eficiencia total del sistema, al momento de especificar la potencia del motor eléctrico o cualquier otro impulsor primario, habrá que seleccionar el

ediatamente superior disponible comercialmente, con objeto de estar seguros de que el sistema realizara el trabajo sin problema alguno.

En la selección de las Mangueras, una característica importante es la Presión de Trabajo, e consigo el definir por categorías cada una de las Líneas.

Estas mangueras con frecuencia son llamadas mangueras de “ dos alambres “, porque generalmente tienen un refuerzo de dos trenzas de alambre de acero de alta tensión,

e se encuentran en aplicaciones de Alta presión tales como Equipo de la Construcción. El rango de presión de operación varía de 6,000 psi para tamaños de 3/16” D.I. hasta 1,825 psi para tamaños de 2”. Algunos tipos de mangueras de 3000 psi y la de

tienen el mismo valor de presión para todos los tamaños.

Básicamente con dos refuerzos de acero, son mangueras de alto movimiento que cumplen normas Americanas, Europeas y algunas especiales. Utilizadas en equipos medianos y

algunas poseen cubierta gruesa para aplicaciones de abrasión y manejo de fluidos especiales. Operan desde 2000 a 6000 psi dependiendo del tamaño.

Estas están diseñadas para usarse en diferentes aplicaciones con presiones de operaciópor debajo de 300 psi. Su refuerzo es generalmente un textil. Son utilizadas en equipo hidráulico de baja presión y también para conducir fluidos de base petróleo, combustible diesel, aceite lubricante caliente, aire, agua y anticongelantes de glicol.

Figura 2.33. Manguera para baja presión [ 6 ]

Las mangueras de extrema presión y muy alta presión se utilizan para equipos de construcción y maquinaria de servicio pesado en donde suceden altos impulsos

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permitirá conocer la potencia necesaria en el impulsor primario, conociendo la presión máxima del sistema en [bars] y el caudal de la bomba en [litros por minuto].

Finalmente podemos indicar, que a pesar de que en ambas formulas ya estamos involucrando el concepto de eficiencia total del sistema, al momento de especificar la potencia del motor eléctrico o cualquier otro impulsor primario, habrá que seleccionar el

ediatamente superior disponible comercialmente, con objeto de estar seguros de que

En la selección de las Mangueras, una característica importante es la Presión de Trabajo, e consigo el definir por categorías cada una de las Líneas.

Estas mangueras con frecuencia son llamadas mangueras de “ dos alambres “, porque generalmente tienen un refuerzo de dos trenzas de alambre de acero de alta tensión,

e se encuentran en aplicaciones de Alta presión tales como Equipo de la Construcción. El rango de presión de operación varía de 6,000 psi para tamaños de 3/16” D.I. hasta 1,825 psi para tamaños de 2”. Algunos tipos de mangueras de 3000 psi y la de

Básicamente con dos refuerzos de acero, son mangueras de alto movimiento que cumplen normas Americanas, Europeas y algunas especiales. Utilizadas en equipos medianos y

algunas poseen cubierta gruesa para aplicaciones de abrasión y manejo de fluidos especiales. Operan desde 2000 a 6000 psi dependiendo del tamaño.

Estas están diseñadas para usarse en diferentes aplicaciones con presiones de operación por debajo de 300 psi. Su refuerzo es generalmente un textil. Son utilizadas en equipo hidráulico de baja presión y también para conducir fluidos de base petróleo, combustible diesel, aceite lubricante caliente, aire, agua y anticongelantes de glicol.

Las mangueras de extrema presión y muy alta presión se utilizan para equipos de construcción y maquinaria de servicio pesado en donde suceden altos impulsos

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(incrementos súbitos de presión). Los tubos sintéticos resistentes al aceite en este tipo de mangueras tienen refuerzos con 4 ó 6 capas de alambre de acero de alta tensión en espiral sobre una trenza de textil. Este refuerzo en espiral es perfectamente ajustado para aplicaciones de presiones a impulsos, ya que los alambres individuales son paralelos y cada capa está separada por un espesor de hule delgado el cual no permite que los alambres se corten. El tipo de diseño de refuerzo en espiral permite una mayor cobertura sobre el tubo que el refuerzo trenzado y además mayor soporte. Las puntas del refuerzo pueden unirse en forma compacta a diferencia del sistema de trenzado lo cual significa sacrificar flexibilidad en los extremos de la manguera. La manguera trenzada es generalmente más flexible que la manguera en espiral. El refuerzo en espiral se construye sobre el tubo alternando un número determinado de capas para balancear las fuerzas debidas a la presión en el interior de la manguera. Estas mangueras son conocidas como mangueras para extrema y muy alta presión de (6 alambres) y (4 alambres) en forma respectiva. El número de capas de alambre en espiral varía de acuerdo al diámetro interior de la manguera. La mayoría de las mangueras en espiral de 1” o menores son de 4 capas. Son las mangueras más robustas en el mercado, diseñadas con 4 ó 6 mallas de alambre en espiral para trabajar en el orden de 5000 ó 6000 psi. Utilizadas en los sistemas hidráulicos principales de equipos grandes (móviles o estacionarios), poseen una alta resistencia al impulso generado por la presión, utilizan sólo conexiones permanentes para trabajar con altos niveles de seguridad.

Figura 2.34. Manguera para extrema presión [ 6 ]

2.11.4. Mangueras Especiales Algunas de estas mangueras no se clasifican en una categoría particular de presión, pero son utilizadas en aplicaciones especiales. Ejemplos de estas aplicaciones son la conducción de refrigerantes o gas LPG, operando a temperaturas extremas o en donde no se requiere conductividad de electricidad. Dentro del grupo de mangueras especiales encontraremos diferentes materiales y diseños de construcción.

Figura 2.35. Mangueras especiales [ 6 ]

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2.11.5. Media Presión Automotriz Manguera de Media Presión. Estas mangueras son utilizadas en aplicaciones hidráulicas que requieren presiones de operación de 300 psi a 3000 psi. Pueden ser de una trenza de alambre, varios alambres o construcción de trenza de textil. Además de ser usadas en equipos hidráulicos de media presión, estas mangueras generalmente se utilizan en camiones de servicio pesado.

Figura 2.36. Mangueras para media presión automotriz [ 6 ]

2.11.6. Media Presión Industrial En construcción con una trenza de acero, las mangueras de media presión Industrial son muy flexibles por su cubierta delgada, lo cual facilita el ruteo de los ensambles en los equipos. Diseñadas para trabajar en rangos de 300 a 3000 psi, normalmente estas mangueras se utilizan con conexiones permanentes. Algunas fabricadas bajo el sistema Megasys, exceden el radio de doblez estipulado en la norma SAE. Mangueras diseñadas con refuerzo de textil o refuerzo de alambre trenzado, para trabajar rangos de operación entre 300 y 3000 psi. Pueden conducir aceites, soluciones anticongelantes o agua.

Figura 2.37. Mangueras para media presión industrial [ 6 ]

2.11.7. Muy alta Presión Mangueras ecológicas, con la flexibilidad y con la ventaja de manejar aceites hidráulicos incluyendo los aceites verdes. Recomendada para aplicaciones de altos impulsos. Exceden la norma SAE 100R12, EN 856 R12 y EN 856 4SP (-16). Soporta 4,000 psi. En todos los tamaños (6, 8, 10,12 y 16). Se fabrica con cubierta MegaTuff para alta resistencia a la abrasión.

Figura 2.38. Mangueras para muy alta presión [ 6 ]

2.12. Tanque Hidráulico. Normalmente ignorados dentro de un Sistema Hidráulico de Potencia, los Recipientes para Almacenamiento del Aceite son en realidad, un compdiversos propósitos mas allá del de almacenar al fluido del sistema. Funciones como la de enfriamiento y de aeración del fluido, monitoreo de la temperatura mediante el termómetro localizado en una de sus paredes, integralimpieza del fluido mediante el o los filtros e imanes que se encuentran en su interior, son características que tanto el ingeniero de diseño como el encargado de mantenimiento del Sistema Hidráulico, no debe pasar por alto para el correEn general las funciones que un tanque de almacenamiento de fluido debe cumplir, son:Proporcionar una superficie para la transferencia de calor, desde el fluido del sistema hacia el medio ambiente que rodea al recipiente. Proporcionar un volumen suficiente, que permita que el fluido que llega a una alta velocidad desde el sistema, repose un periodo de tiempo en el cual las partículas mas grandes que contaminan al fluido se asienten y que el aire que el fluido ha recolectado durante su trayecto en el sistema, escape. Establecer una barrera física, mediante la mampara en su interior, para impedir que el aceite de retorno proveniente del sistema, sea succionado por la bomba nuevamente en forma inmediata. Alojar diversos accesorios que forman parte del sistema hidráulico, tales como el termómetro para la medición de la temperatura del fluido, el tapón filtrocolador de succión, diversos interruptores eléctricos como el de bajo nivel de fluido, el de alta temperatura del fluido y el de baja temperatura del fluido, el calentador por resistencia eléctrica para el fluido en caso de medio ambiente de bajas temperaturas. Dependiendo del diseño de la Unidad Hidráulica, servir de estructura para la construccide dicha unidad y sirviendo de base en algunos casos para el montaje del motor eléctrico, la bomba hidráulica, filtros de presión y retorno, blocks manifold.

Figura 2.39. Tanque de almacenamiento de aceite estándar, construido de acuerdo a la norma J.

En ella se muestran los accesorios principales e indispensables que debe tener todo recipiente de almacenamiento de aceite y que son:

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Normalmente ignorados dentro de un Sistema Hidráulico de Potencia, los Recipientes para Almacenamiento del Aceite son en realidad, un componente fundamental que cumple con diversos propósitos mas allá del de almacenar al fluido del sistema.

Funciones como la de enfriamiento y de aeración del fluido, monitoreo de la temperatura mediante el termómetro localizado en una de sus paredes, integralimpieza del fluido mediante el o los filtros e imanes que se encuentran en su interior, son características que tanto el ingeniero de diseño como el encargado de mantenimiento del Sistema Hidráulico, no debe pasar por alto para el correcto funcionamiento del mismo.En general las funciones que un tanque de almacenamiento de fluido debe cumplir, son:Proporcionar una superficie para la transferencia de calor, desde el fluido del sistema hacia el medio ambiente que rodea al recipiente.

oporcionar un volumen suficiente, que permita que el fluido que llega a una alta velocidad desde el sistema, repose un periodo de tiempo en el cual las partículas mas grandes que contaminan al fluido se asienten y que el aire que el fluido ha recolectado urante su trayecto en el sistema, escape.

Establecer una barrera física, mediante la mampara en su interior, para impedir que el aceite de retorno proveniente del sistema, sea succionado por la bomba nuevamente en

accesorios que forman parte del sistema hidráulico, tales como el termómetro para la medición de la temperatura del fluido, el tapón filtrocolador de succión, diversos interruptores eléctricos como el de bajo nivel de fluido, el de lta temperatura del fluido y el de baja temperatura del fluido, el calentador por resistencia

eléctrica para el fluido en caso de medio ambiente de bajas temperaturas.

Dependiendo del diseño de la Unidad Hidráulica, servir de estructura para la construccide dicha unidad y sirviendo de base en algunos casos para el montaje del motor eléctrico, la bomba hidráulica, filtros de presión y retorno, blocks manifold.

Figura 2.39. Tanque de almacenamiento de aceite estándar, construido de acuerdo a la norma J.

En ella se muestran los accesorios principales e indispensables que debe tener todo recipiente de almacenamiento de aceite y que son:

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Normalmente ignorados dentro de un Sistema Hidráulico de Potencia, los Recipientes para onente fundamental que cumple con

Funciones como la de enfriamiento y de aeración del fluido, monitoreo de la temperatura mediante el termómetro localizado en una de sus paredes, integrante del proceso de limpieza del fluido mediante el o los filtros e imanes que se encuentran en su interior, son características que tanto el ingeniero de diseño como el encargado de mantenimiento del

cto funcionamiento del mismo. En general las funciones que un tanque de almacenamiento de fluido debe cumplir, son: Proporcionar una superficie para la transferencia de calor, desde el fluido del sistema

oporcionar un volumen suficiente, que permita que el fluido que llega a una alta velocidad desde el sistema, repose un periodo de tiempo en el cual las partículas mas grandes que contaminan al fluido se asienten y que el aire que el fluido ha recolectado

Establecer una barrera física, mediante la mampara en su interior, para impedir que el aceite de retorno proveniente del sistema, sea succionado por la bomba nuevamente en

accesorios que forman parte del sistema hidráulico, tales como el termómetro para la medición de la temperatura del fluido, el tapón filtro-respirador, el filtro colador de succión, diversos interruptores eléctricos como el de bajo nivel de fluido, el de lta temperatura del fluido y el de baja temperatura del fluido, el calentador por resistencia

eléctrica para el fluido en caso de medio ambiente de bajas temperaturas.

Dependiendo del diseño de la Unidad Hidráulica, servir de estructura para la construcción de dicha unidad y sirviendo de base en algunos casos para el montaje del motor eléctrico,

Figura 2.39. Tanque de almacenamiento de aceite estándar, construido de acuerdo a la norma J.I.C. [ 3 ]

En ella se muestran los accesorios principales e indispensables que debe tener todo

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• Filtro para llenado – Tapón respirador • Sello para tapa (2 pzas.) • Orificio para Drenaje • Tapa registro para labores de Limpieza y Mantenimiento (2 pzas.) • Mampara que sirve para separar el lado de succión y el lado de retorno del Aceite • Dispositivo para lectura del Nivel de Aceite – Termómetro para lectura de la

Temperatura del Aceite • Orificios para sujeción

2.12.1. Dimensionamiento del Tanque Existen dos casos muy particulares para establecer los criterios de dimensionamiento del tanque de almacenamiento del aceite en un sistema hidráulico; el primero se refiere a aquellos sistemas en aplicaciones industriales, en donde un criterio general es establecer el volumen del tanque en función del caudal de la o las bombas que componen el sistema. La forma de hacerlo consiste, en multiplicar por tres el volumen de aceite que la o las bombas estarán suministrando por minuto. Por ejemplo, si en un sistema hidráulico se tiene una bomba que suministra 20 galones por minuto al sistema, el recipiente de almacenamiento mínimo deberá tener un volumen de 60 galones de capacidad. El criterio anterior se ve modificado por los siguientes factores: Si el valor obtenido en el cálculo anterior resulta igual o muy aproximado al tamaño nominal ofrecido por el proveedor, se recomienda elegir el tamaño inmediatamente superior, ya que por ningún motivo, el recipiente de almacenamiento deberá llenarse al 100% de su capacidad. Si el tanque de almacenamiento va a servir de base para la instalación de otros componentes del sistema, y la cantidad de estos satura el área disponible en el tanque, se recomienda elegir un tamaño mas grande o bien elegir otra opción de diseño como tanques tipo “L”, tanques tipo “T” o bien de diseño especial para esa aplicación en particular. Si la temperatura del medio ambiente que rodea a la unidad de potencia es muy alta, se recomienda elegir un tanque de mayores dimensiones, a fin de aumentar el área de transferencia de calor y lograr así que el tanque cumpla con su función de enfriamiento dentro del sistema. 2.13. Filtros El tema de filtración, dentro de los sistemas hidráulicos de potencia, debe tratarse desde dos puntos de vista diferentes; uno, el que analice los diversos tipos de filtros que existen y en que posición del sistema se usan y el otro, los diferentes criterios que hay en la selección del rango de filtración apropiada de acuerdo, a la necesidad en el sistema.

Ningún usuario, técnico de servicio o diseñador de equipos hidráulicos, negaría que los sistemas hidráulicos limpios son una necesidad. Todos sabemos que sistemas limpios trabajan mejor, duran más en servicio y tienen un costollenos de todo tipo de suciedad. Por otro lado, excederse en los esfuerzos por limpiar un aceite, como cambiar el lubricante en un automóvil cada 500 kilómetros, es un desperdicio de dinero. De lo anterior se concluye, queun sistema hidráulico de potencia, ha tomado con el tiempo una importancia extrema. El especificar el tamaño y tipos correctos, así como el número de filtros, no resulta sencillo, ya que los requerimiesistema a otro, de una aplicación a otra y de una industria a otra. Por otra parte, el problema se complica aun mas, debido a los diferentes tipos de especificación que existen hoy en día para cuantificar esos requerimientos. Hasta hace algunos años, los sistemas de especificación de filtros eran tan poco sofisticados, como la rudimentaria tecnología de filtración lo exigía, pero al incrementarse las presiones de trabajo y al disminuir las tolerancias válvulas, se requirieron mejores filtros y métodos mas avanzados para evaluar la limpieza de los fluidos y el desempeño de los filtros. El resultado es, que aquellos sistemas de especificación de tipo empírico, que eran muy populares hace una década, hoy se han vuelto obsoletos a la luz de modernas técnicas que utilizan métodos de prueba desarrollados científicamente. Desafortunadamente, los primeros mueren pero muy lentamente, y mientras dos sistemas técnicamente superiores comienzan a predominar (el sistema Beta de filtración para evaluar desempeño de filtros y la norma ISO 4406 para definir el grado de limpieza que se requiere en un sistema determinado), otros obsoletos se siguen utilizando. 2.13.1. Filtros de succión. Son aquellos que están localizados entre el tanque de almacenamiento de aceite y la bomba hidráulica, pudiendo ser de dos tipos: Filtros coladores inmersos en el aceite del deposito. Estos filtros generalmente van colocados en forma horizontal, bien por debaunos diez centímetros del fondo del mismo para evitar la posibilidad de que hagan contacto con sedimentos de suciedad.

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Ningún usuario, técnico de servicio o diseñador de equipos hidráulicos, negaría que los sistemas hidráulicos limpios son una necesidad. Todos sabemos que sistemas limpios trabajan mejor, duran más en servicio y tienen un costo de operación menor, que aquellos llenos de todo tipo de suciedad. Por otro lado, excederse en los esfuerzos por limpiar un aceite, como cambiar el lubricante en un automóvil cada 500 kilómetros, es un desperdicio de dinero. De lo anterior se concluye, que el realizar la selección apropiada de los filtros en un sistema hidráulico de potencia, ha tomado con el tiempo una importancia extrema.

El especificar el tamaño y tipos correctos, así como el número de filtros, no resulta sencillo, ya que los requerimientos de limpieza varían de un componente a otro, de un sistema a otro, de una aplicación a otra y de una industria a otra. Por otra parte, el problema se complica aun mas, debido a los diferentes tipos de especificación que existen

car esos requerimientos.

Hasta hace algunos años, los sistemas de especificación de filtros eran tan poco sofisticados, como la rudimentaria tecnología de filtración lo exigía, pero al incrementarse las presiones de trabajo y al disminuir las tolerancias entre componentes de bombas y válvulas, se requirieron mejores filtros y métodos mas avanzados para evaluar la limpieza de los fluidos y el desempeño de los filtros.

El resultado es, que aquellos sistemas de especificación de tipo empírico, que eran muy opulares hace una década, hoy se han vuelto obsoletos a la luz de modernas técnicas

que utilizan métodos de prueba desarrollados científicamente. Desafortunadamente, los primeros mueren pero muy lentamente, y mientras dos sistemas técnicamente superiores omienzan a predominar (el sistema Beta de filtración para evaluar desempeño de filtros y

la norma ISO 4406 para definir el grado de limpieza que se requiere en un sistema determinado), otros obsoletos se siguen utilizando.

aquellos que están localizados entre el tanque de almacenamiento de aceite y la bomba hidráulica, pudiendo ser de dos tipos:

Filtros coladores inmersos en el aceite del deposito. Estos filtros generalmente van colocados en forma horizontal, bien por debajo del nivel mínimo de aceite en el tanque y a unos diez centímetros del fondo del mismo para evitar la posibilidad de que hagan contacto con sedimentos de suciedad.

Figura 2.40. Filtro de succión [ 5 ]

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Ningún usuario, técnico de servicio o diseñador de equipos hidráulicos, negaría que los sistemas hidráulicos limpios son una necesidad. Todos sabemos que sistemas limpios

de operación menor, que aquellos llenos de todo tipo de suciedad. Por otro lado, excederse en los esfuerzos por limpiar un aceite, como cambiar el lubricante en un automóvil cada 500 kilómetros, es un desperdicio

el realizar la selección apropiada de los filtros en un sistema hidráulico de potencia, ha tomado con el tiempo una importancia extrema.

El especificar el tamaño y tipos correctos, así como el número de filtros, no resulta ntos de limpieza varían de un componente a otro, de un

sistema a otro, de una aplicación a otra y de una industria a otra. Por otra parte, el problema se complica aun mas, debido a los diferentes tipos de especificación que existen

Hasta hace algunos años, los sistemas de especificación de filtros eran tan poco sofisticados, como la rudimentaria tecnología de filtración lo exigía, pero al incrementarse

entre componentes de bombas y válvulas, se requirieron mejores filtros y métodos mas avanzados para evaluar la limpieza

El resultado es, que aquellos sistemas de especificación de tipo empírico, que eran muy opulares hace una década, hoy se han vuelto obsoletos a la luz de modernas técnicas

que utilizan métodos de prueba desarrollados científicamente. Desafortunadamente, los primeros mueren pero muy lentamente, y mientras dos sistemas técnicamente superiores omienzan a predominar (el sistema Beta de filtración para evaluar desempeño de filtros y

la norma ISO 4406 para definir el grado de limpieza que se requiere en un sistema

aquellos que están localizados entre el tanque de almacenamiento de aceite y la

Filtros coladores inmersos en el aceite del deposito. Estos filtros generalmente van jo del nivel mínimo de aceite en el tanque y a

unos diez centímetros del fondo del mismo para evitar la posibilidad de que hagan

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Filtros de succión en forma de codo. Este tipo de filtros van afuera del tanque de almacenamiento de aceite y generalmente se aprovecha la forma de su construcción, para sustituir un codo a 90°. El mantenimiento de este tipo de filtros es mas sencillo, ya que por un lado no necesita extraer el aceite del tanque para su revisión y reemplazo, y por el otro, puede incluir dispositivos de indicación ya sean mecánicos y eléctricos, para dar aviso de que el elemento filtrante se encuentra saturado. El elemento filtrante, va instalado conjuntamente con un dispositivo de bypass, consistente en un resorte calibrado localizado en el interior del elemento que mantiene cerrado un check en la pared posterior de este. Cuando el elemento filtrante es nuevo o esta completamente limpio, el 100% del aceite fluirá a través de el, rumbo a la bomba; conforme el elemento filtrante comience a saturarse de impurezas, la presión en el lado antes del filtro se incrementara y una vez que este valor de presión alcance el ajuste del bypass (2 o 3 PSI normalmente), el aceite fluirá a través del check sin ser filtrado. El dispositivo de bypass emitirá entonces una señal mecánica para que el usuario detecte que el cambio del elemento filtrante es necesario. Esta señal pude ser visual, mediante un código de colores o bien eléctrica, mediante el cierre o apertura de un contacto en un circuito eléctrico, que bien emita una alarma o interrumpa la corriente de control en el sistema. Todas las ventajas que se pueden obtener al colocar un filtro en el puerto de entrada de la bomba y así protegerla de daños mayores por partículas contaminantes, se pueden perder si no ponemos atención en el cuidado de este filtro y se presenta obstrucción en la línea, dando por resultado que la bomba cavite. Es por ello, que debe ponerse mucho énfasis en el mantenimiento preventivo de este filtro y tenerlo siempre en condiciones de óptima filtración; este punto, con los filtros coladores, es muy difícil de lograr, por lo que han ido perdiendo poco a poco confiabilidad en su uso, haciéndose necesaria la presencia de otros filtros a lo largo del sistema. 2.13.2. Filtros de presión. Un filtro de presión no es otra cosa, que un elemento filtrante alojado en un recipiente, capaz de soportar las altas presiones de un sistema hidráulico. En general, un filtro de presión puede estar localizado en cualquier línea de presión posterior a la bomba. Su principal función, es brindar máxima protección a un componente específicamente, que se localizara inmediatamente después del filtro. En otras palabras, componentes de alta precisión como servo-válvulas, válvulas proporcionales, etc., deberán estar protegidos de cualquier contaminación, mediante filtros de presión. Es necesario decir, que tanto la carcasa del filtro como el elemento mismo, deberán estar diseñados para soportar no solo las presiones de trabajo del sistema, sino también las presiones pico que se presentan durante la operación. Esto hace, que este tipo de filtros tengan un alto costo tanto inicial como en su mantenimiento posterior.

Sin embargo, en componentes o sistemas en donde se necesita de gran confiabilidad o de una elevada expectativa de vida, este tipo de filtros son indispensables.

Figura 2.41. Un filtro de presión puede estar localizado en cualquie

2.13.3. Filtros de retorno. La filosofía de filtrar el aceite en la línea de retorno, se basa en la teoría de que un sistema hidráulico se mantendrá limpio, si la contaminación se atrapa inmediatamente que es generada por el sistema. Un filtro en la línea de retorno, resulta indispensable en cualquier sistema hidráulico, ya que si esta línea esta convenientemente calculada, la velocidad del flujo permitirá una filtración ideal, los componentesujeto a presión y la relación costofiltro en línea de retorno se muestra en la figura

Ingeniería Básica

Sin embargo, en componentes o sistemas en donde se necesita de gran confiabilidad o de una elevada expectativa de vida, este tipo de filtros son indispensables.

Figura 2.41. Un filtro de presión puede estar localizado en cualquier línea de presión posterior a la bomba. [

La filosofía de filtrar el aceite en la línea de retorno, se basa en la teoría de que un sistema hidráulico se mantendrá limpio, si la contaminación se atrapa inmediatamente que es generada por el sistema.

Un filtro en la línea de retorno, resulta indispensable en cualquier sistema hidráulico, ya que si esta línea esta convenientemente calculada, la velocidad del flujo permitirá una filtración ideal, los componentes no tendrán que ser muy robustos, ya que el fluido no esta sujeto a presión y la relación costo-beneficio es muy favorable para el usuario. Un típico

se muestra en la figura.

Figura 2.42. Filtro de retorno [ 5 ]

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Sin embargo, en componentes o sistemas en donde se necesita de gran confiabilidad o de una elevada expectativa de vida, este tipo de filtros son indispensables.

r línea de presión posterior a la bomba. [ 5 ]

La filosofía de filtrar el aceite en la línea de retorno, se basa en la teoría de que un sistema hidráulico se mantendrá limpio, si la contaminación se atrapa inmediatamente después de

Un filtro en la línea de retorno, resulta indispensable en cualquier sistema hidráulico, ya que si esta línea esta convenientemente calculada, la velocidad del flujo permitirá una

s no tendrán que ser muy robustos, ya que el fluido no esta beneficio es muy favorable para el usuario. Un típico

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2.14. Fluidos hidráulicos Fluidos hidráulicos son un grupo grande de líquidos compuestos de muchos tipos de sustancias químicas. Son usados en transmisiones automáticas de automóviles, frenos y servodirección; vehículos para levantar cargas; tractores; niveladoras; maquinaria industrial; y aviones. Los tres tipos de fluidos hidráulicos más comunes son aceite mineral, éster de organofosfato, y polialfaolefina. Algunos de los nombres registrados de fluidos hidráulicos incluyen Durad, Fyrquel, Skydrol, Houghton-Safe, Pydraul, Reofos, Reolube, y Quintolubric. (El uso de nombres registrados es sólo con el propósito de identificación y no implica endorso por parte de la Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades, el Servicio de Salud Pública, o el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE.UU.) Ciertos fluidos hidráulicos tienen un aroma aceitoso suave, mientras otros no tienen olor; algunos pueden incendiarse en tanto otros no. Algunos fluidos hidráulicos son producidos de petróleo crudo y otros son manufacturados. 2.15. Motor eléctrico El motor eléctrico permite la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, esto se logra mediante la rotación de un campo magnético alrededor de una espira o bobinado que toma diferentes formas. Al pasar la corriente eléctrica por la bobina ésta se comporta como un imán cuyos polos se rechazan o atraen con el imán que se encuentra en la parte inferior; al dar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse como imán pero por inercia se sigue moviendo hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo haciendo que el motor rote constantemente.

Figura 2.43. Funcionamiento de un motor eléctrico [ 7 ]

2.15.1. Motores de corriente continua Los Motores de Corriente Directa (CD) o Corriente Continua (CC) se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo número de polos y el mismo numero de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:

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• Serie • Paralelo • Mixto Como su nombre lo indica, un motor eléctrico de corriente continua, funciona con corriente continua. En estos motores, el inductor es el estator y el inducido es el rotor. Fueron los primeros en utilizarse en vehículos eléctricos por sus buenas características en tracción y por la simplicidad de los sistemas de control de la electricidad desde las baterías. Presentan desventajas en cuanto al mantenimiento de algunas de sus piezas (escobillas y colectores) y a que deben ser motores grandes si se buscan potencias elevadas, pues su estructura (y en concreto el rozamiento entre piezas) condiciona el límite de velocidad de rotación máxima. Además internamente está conformado por: - Inductor. - Inducido, al que va arrollado un conductor de cobre formando el arrollamiento. - Núcleos polares, va arrollando, en forma de hélice al arrollamiento de excitación. - Cada núcleo de los polos de conmutación lleva un arrollamiento de conmutación. - Conmutador o colector, que esta constituido por varias láminas aisladas entre sí. El arrollamiento del inducido está unido por conductores con las laminas del colector. Sobre la superficie del colector rozan unos contactos a presión mediante unos muelles. Dichas piezas de contacto se llaman escobillas. El espacio libre entre las piezas polares y el inducido se llama entrehierro. Parámetros característicos Motores de corriente continúa de imán permanente: Existen motores de imán permanente (PM, permanent magnet), en tamaños de fracciones de caballo y de números pequeños enteros de caballos. Tienen varias ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se necesitan las alimentaciones de energía eléctrica para excitación ni el devanado asociado. Se mejora la confiabilidad, ya que no existen bobinas excitadoras del campo que fallen y no hay probabilidad de que se presente una sobrevelocidad debida a pérdida del campo. Se mejoran la eficiencia y el enfriamiento por la eliminación de pérdida de potencia en un campo excitador. Así mismo, la característica par contra corriente se aproxima más a lo lineal. Un motor de imán permanente (PM) se puede usar en donde se requiere un motor por completo encerrado para un ciclo de servicio de excitación continua. Excitación Independiente: Los motores de excitación independiente tienen como aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno, retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas y retroceso de útiles para serrar. El motor de excitación independiente es el más adecuado para cualquier tipo de regulación, por la independencia entre el control por el inductor y el control por el inducido. El sistema de excitación más fácil de entender es el que supone una fuente

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exterior de alimentación para el arrollamiento inductor. En la siguiente figura, se representa el inducido por un círculo; la flecha recta interior representa el sentido de la corriente principal y la flecha curva, el sentido de giro del inducido; el arrollamiento inductor o de excitación, se representa esquemáticamente, y el sentido de la corriente de excitación, por medio de una flecha similar. Autoexcitación: El sistema de excitación independiente, solamente se emplea en la práctica en casos especiales debido, sobre todo, al inconveniente de necesitar una fuente independiente de energía eléctrica. Este inconveniente puede eliminarse con el denominado principio dinamoeléctrico o principio de autoexcitación, que ha hecho posible el gran desarrollo alcanzado por las máquinas eléctricas de corriente continua en el presente siglo. Excitación serie: Es el motor cuya velocidad disminuye sensiblemente cuando el par aumenta y cuya velocidad en vacío no tiene límite teóricamente. Los motores con excitación en serie son aquellos en los que el inductor esta conectado en serie con el inducido. El inductor tiene un número relativamente pequeño de espiras de hilo, que debe ser de sección suficiente para que se pase por él la corriente de régimen que requiere el inducido. En los motores serie, el flujo depende totalmente de la intensidad de la corriente del inducido. Si el hierro del motor se mantiene a saturación moderada, el flujo será casi directamente proporcional a dicha intensidad. Excitación en paralelo (shunt): El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una tensión aproximadamente constante, cualquiera que sea la carga, aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en bornes es máxima. Cuando el circuito exterior está cortocircuitado, casi toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido y la excitación es mínima, la tensión disminuye rápidamente y la carga se anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete la máquina, que se desexcita automáticamente, dejando de producir corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir éste efecto de desexcitación automática. Compuesta: Es el motor cuya velocidad disminuye cuando el par aumenta y cuya velocidad en vacío es limitada. Las características del motor Compuesta están comprendidas entre las del motor de derivación y las del motor en serie. Los tipos de motor Compuesta son los mismos que para los generadores, resumiéndose el aditivo y el diferencial. El motor en Compuesta es un término medio entre los motores devanados en serie y los de en derivación. En virtud de la existencia del devanado en serie, que ayuda al devanado en derivación, el flujo magnético por polo aumenta con la carga, de modo que el par se incrementa con mayor rapidez y la velocidad disminuye más rápidamente que si no estuviera conectado el

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devanado en serie; pero el motor no se puede desbocar con cargas ligeras, por la presencia de la excitación en derivación. 2.15.2. Motores de corriente alterna El fácil manejo de transmisión, distribución y transformación de la C.A, se ha constituido en la corriente con más uso en la sociedad moderna. Es por ello que los motores de C.A, son los más normales y con el desarrollo tecnológico se ha conseguido un rendimiento altísimo que hace que más del 90 % de los motores instalados sea de C.A. Los motores de C.A, se dividen por sus características en:

• Sincrónicos • Trifásico con Colector. • Trifásico con Anillos. • Rotor Bobinado. • Asincrónicos o de Inducción • Trifásico Jaula de Ardilla. • Monofásico: Condensador, Resistencia. • Asincrónicos Sincronizados: Serie o Universal. • Espira en corto circuito. • Hiposincrónico. • Repulsión.

2.15.2.1. Motor síncrono Esta fundamentado en la reversibilidad de un alternador. El campo interior de una aguja se orienta de acuerdo a la polaridad que adopta en cada momento el campo giratorio en que se haya inmersa y siempre el polo S de la aguja se enfrenta al polo N cambiable de posición del campo giratorio, la aguja sigue cambiando con la misma velocidad con que lo hace el campo giratorio. Se produce un perfecto sincronismo entre la velocidad de giro del campo y la de la aguja. Si tomamos un estator de doce ranuras y lo alimentamos con corriente trifásica, se creará un campo giratorio. Si al mismo tiempo a las bobinas del rotor le aplicamos una C.C, girará hasta llegar a sincronizarse con la velocidad del campo giratorio, de tal manera que se enfrentan simultáneamente polos de signos diferentes, este motor no puede girar a velocidades superiores a las de sincronismo, de tal forma que será un motor de velocidad constante. La velocidad del campo y la del rotor, dependerán del número de pares de polos magnéticos que tenga la corriente. Un motor de doce ranuras producirá un solo par de polos y a una frecuencia de 60 Hz, girará a 3600 R.P.M. Como se verá el principal inconveniente que presenta los motores sincrónicos, es que necesitan una C.C. para la excitación de las bobinas del rotor, pero en grandes instalaciones (Siderúrgicas), el avance de corriente que produce el motor sincrónico compensa parcialmente el retraso que determinan los motores asincrónicos, mejorando

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56

con ello el factor de potencia general de la instalación, es decir, el motor produce sobre la red el mismo efecto que un banco de condensadores, el mismo aprovechamiento de esta propiedad, es la mayor ventaja del motor sincrónico. 2.15.2.2. Motores asíncronos o de inducción Son los de mayor uso en la industria, por lo tanto son los que mayor análisis merecen. Cuando aplicamos una corriente alterna a un estator, se produce un campo magnético giratorio, este campo de acuerdo a las leyes de inducción electromagnéticas, induce corriente en las bobinas del rotor y estas producen otro campo magnético opuesto según la ley de Lenz y que por lo mismo tiende a seguirlo en su rotación de tal forma que el rotor empieza a girar con tendencia a igualar la velocidad del campo magnético giratorio, sin que ello llegue a producirse. Si sucediera, dejaría de producirse la variación de flujo indispensable para la inducción de corriente en la bobina del inducido. A medida que se vaya haciéndose mayor la diferencia entre la velocidad de giro del campo y la del rotor, las corrientes inducidas en él y por lo tanto su propio campo, irán en aumento gracias a la composición de ambos campos se consigue una velocidad estacionaria. En los motores asincrónicos nunca se alcanza la velocidad del sincronismo, los bobinados del rotor cortan siempre el flujo giratorio del campo inductor. 2.15.2.3. Motores asíncronos, Jaula de ardilla Es sin duda el más común de todos los motores eléctricos, por su sencillez y forma constructiva. Elimina el devanado en el rotor o inducido. Las planchas magnéticas forman el núcleo del rotor, una vez ensambladas dejan unos espacios cilíndricos que sustituyen a las ranuras de los rotores bobinados, por estas ranuras pasan unas barras de cobre (o aluminio) que sobresalen ligeramente del núcleo, estas barras o conductores están unidos en ambos lados por unos anillos de cobre. Se denomina Jaula de Ardilla por la similitud que tiene con una jaula. En los motores de jaula de pequeña potencia, las barras son reemplazadas por aluminio inyectado igual que los anillos de cierre, a los que se les agregan unas aletas que actúan a su vez en forma de ventilador. Las ranuras o barras pueden tener diferentes formas y lo que se pretende con ello es mejorar el rendimiento del motor, especialmente reducir las corrientes elevadas que producen los motores de jaula en el momento de arranque. Cuando el inducido está parado y conectamos el estator tienen la misma frecuencia que la que podemos medir en la línea, por lo tanto, la autoinducción en el rotor será muy elevada, lo que motiva una reactancia inductiva que es mayor donde mayor es el campo. De la manipulación de las ranuras y en consecuencia las barras dependerán que las corrientes sean más o menos elevadas, lo que en definitiva es el mayor problema de los motores de jaula. Si analizamos el siguiente cuadro, se podría pensar en un motor que abarca las dos alternativas. Este motor existe, es el motor asincrónico sincronizado, su construcción es

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57

muy parecida a la del motor asincrónico con el rotor bobinado con anillos rozantes, con la diferencia de que una de la tres fase está dividida en dos partes conectadas en paralelo. ¿Cuál es el inconveniente que presenta este motor por lo que sólo es utilizado en grandes instalaciones?, Que para pasar de asíncrono a síncrono, necesita una serie de equipos tales como: Resistencia para el arranque como motor asíncrono, conmutador que desconecta esta resistencia y conecta la C.C. a los anillos rozantes cuando trabaja como síncrono.

Figura 2.44. Motor jaula de ardilla [ 7 ]

2.15.3. Selección de un motor Como hemos visto, no todos los motores pueden ser utilizados para toda clase de trabajo y cada actividad requiere un tipo de motor. Para elegir un motor hay que tener en cuenta:

• La carga de trabajo (Potencia). • La clase de servicio. • El ciclo de trabajo. • Los procesos de arranque, frenado e inversión. • La regulación de velocidad. • Las condiciones de la red de alimentación. • La temperatura ambiente.

2.15.4. Potencia de accionamiento Potencia en KW = 0,736 * Potencia en HP Potencia en HP = 1,36 * Potencia en KW La potencia esta definida en dos factores: La fuerza en Kg y la velocidad en metros por segundo. Potencia = F * V = Kgm/s

Ingeniería Básica

58

El par del motor es una magnitud decisiva hasta el punto de determinar las dimensiones de un motor. Motores de igual par tienen aproximadamente las mismas dimensiones aunque tengan diferentes velocidades. En el arranque de un motor, es decir, en el intervalo de tiempo que pasa de la velocidad 0 a la nominal, el par toma distintos valores independientemente de la carga. La potencia nominal debe ser lo más parecida posible a la potencia requerida por la máquina a accionar. Un motor de potencia excesiva da lugar a una mayor intensidad de corriente durante el arranque. 2.16. Sumario. En este Capítulo 2, Ingeniería Básica, se han ubicado los elementos teóricos para el desarrollo de este proyecto. Como se ha podido apreciar el pasado conjunto de información pertenece a diferentes ramas de la ingeniería tales como la Hidráulica de potencia, Eléctrica, Electrónica, principalmente. Es por lo anterior que el desarrollo de ingeniería siguiente estará avalado por el presente capítulo, por lo que para el desarrollo de este proyecto es de suma importancia.

DISEÑO CONCEPTUAL

• Capitulo 3 (Diseño Conceptual).

En este capitulo se llevará acabo la toma de decisiones y elección de la opción que pretendemos desarrollar, mediante la visualización de los requerimientos y su viabilidad

Diseño Conceptual

60

3. Diseño Conceptual.

En esta fase del diseño se debe dar solución a los problemas que plantean las especificaciones, y proponer un modelo de producto global que realice las funciones necesarias para dar servicio al usuario. Una vez que se tiene el concepto claro de lo que se quiere diseñar, se debe comenzar a dar soluciones. Para ello sería bueno retomar las anotaciones realizadas durante la fase de definición de especificaciones, puesto que al establecerlas es fácil que nos formemos algunas ideas de cómo satisfacerlas sino de manera total, si en parte. 3.1. Requerimientos Generales.

• Que no haya accidentes • Que sea barata • Que el mantenimiento y las refacciones sean baratas • Que sea fácil de usar • Que haga pacas de 250 Kg. • Que saque rápido las pacas • Que los materiales se los eche uno mismo • Que se vea bien

3.1.1. Requerimientos Obligatorios.

• Que haga pacas de 250 Kg. • Que los materiales se los eche uno mismo • Que saque rápido las pacas • Que no haya accidentes • Que le echemos el material nosotros mismos

3.1.2. Requerimientos Deseables.

• Que sea barata • Que el mantenimiento y las refacciones sean baratas • Que se vea bien • Que sea fácil de usar

Diseño Conceptual

61

3.2. Traducción de requerimientos.

De acuerdo a los requerimientos establecidos se hará una traducción de tales a un lenguaje más conveniente desde el punto de vista ingenieril, para la satisfacción de dichos requerimientos.

3.2.1. Requerimientos Obligatorios.

• Alta seguridad Industrial • Compactación de volúmenes de 250 Kg • Extracción de volúmenes de 250 Kg • Alimentación manual

3.2.2. Requerimientos Deseables.

• Inversión a bajo costo • Mantenimiento a bajo costo • Buena imagen comercial • Sencilla Operación

A partir de los requerimientos establecidos se comenzarán a proponer diferentes soluciones, eligiendo como mejor opción aquella que satisfaga el mayor número de dichos requerimientos. 3.3. Solución 1 Esta solución se plantea a partir de un cilindro hidráulico con un poder de compactación de 30 toneladas aproximadamente, otro cilindro hidráulico en la parte inferior de la máquina, el cual tendrá la función de expulsar la paca compactada de material. La estructura de dicha máquina podrá tener un esqueleto metálico cubierto de un forro laminado de material similar. 3.4. Solución 2 La solución 2 se propone con base a un tornillo de potencia, el cual tendrá la función de la compactación de los materiales ubicados en un contenedor en la parte inferior de la máquina, cuya estructura sea fabricada a partir de un material metálico. La expulsión de la paca compactada de material se dará mediante la liberación de la acción de muelles comprimidos. 3.5. Solución 3 Consta la solución 3 de un martinete que procede ejerciendo impactos de hasta 30 toneladas, hasta lograr una compactación óptima de los materiales. Para llevar a cabo una extracción manual de la paca de material compactado, dicha máquina poseerá accesos en la parte frontal y posterior. De igual manera el esqueleto de la máquina estará elaborado a partir de acero estructural.

Diseño Conceptual

62

A continuación se desarrolla una tabla comparativa en la cual se podrá observar el grado de satisfacción a los requerimientos de las diferentes soluciones. Tabla 3.1. Comparativa entre soluciones de acuerdo al cumplimiento de los requerimientos

Requerimientos Solución 1 Solución 2 Solución 3 Alta seguridad Industrial � � � Compactación de volúmenes de 250 Kg � � � Inversión a bajo costo

� � � Mantenimiento a bajo costo � � � Extracción de volúmenes de 250 Kg � � � Sencilla Operación

� � � Alimentación manual

� � �

Buena imagen comercial � � �

3.6. Toma de decisión. Como se puede observar a partir de la tabla anterior se dispone que la mejor opción sea la solución 1, debido a que cumple con la mayoría de los requerimientos estipulados, a excepción de solo uno de orden deseable, por lo cual como es lógico el desarrollar esta solución será lo más óptimo. La solución 1 posee un esqueleto a partir de acero estructural con uniones utilizando algún método de sujeción ya sea soldado, atornillado o remachado, contando además con un forro laminado de acero inoxidable para evitar posibles escapes de material, además conveniente para proyectar una imagen comercial óptima. En el extremo superior de la estructura de la máquina se cuenta con un cilindro hidráulico vertical para la compactación de los materiales, el cual ejercerá una presión de 30 toneladas aproximadamente, en una de las paredes, en el extremo inferior de la estructura de la máquina, se tiene otro cilindro hidráulico de manera horizontal, el cual tendrá la función de expulsión de la paca compactada de los diferentes tipos de materiales empleados.

Diseño Conceptual

63

Figura 3.1. Esquematización solución 1.

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÌA MECÀNICA Y ELÈCTRICA

IPN UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

REYES JIMENEZ GUSTAVO ADRIÀN

ACOT. m

ESC. S/E

MÀQUINA COMPACTADORA DE MATERIAL RECICLABLE

Observaciones: 1. Cilindro de compactación 2. Cilindro de expulsión 3. Motor eléctrico y Bomba hidráulica 4. Contenedor de material reciclable 5. Estación de mando

1.5

1.5

2

1.5

1

2

4

5

3

Diseño Conceptual

64

3.7. Sumario.

En el Capítulo 3, Diseño Conceptual, han sido planteadas diferentes soluciones que puedan satisfacer los requerimientos establecidos, sin embargo ha sido necesario inclinarse hacia la solución más óptima, esto obedeciendo al cumplir la mayoría de los requerimientos establecidos hayan sido de carácter obligatorio o deseable.

Además es de tomarse en cuenta que entre los factores más decisivos se encuentran el factor económico por parte del demandante y el factor de alcance tecnológico por parte del ofertante. Y por lo consiguiente es de aquí la trascendencia del presente capítulo hacia la toma de decisión por alguna solución y desarrollo de la concepción.

DESARROLLO DE

PROYECTO

• Capítulo 4 (Desarrollo de Proyecto).

En este capitulo llevaremos acabo el Cálculo y la Selección del Equipo Hidráulico requerido por la máquina de compactación, así como los diferentes diagramas necesarios para el proceso.

Desarrollo de Proyecto

66

4. Desarrollo de Proyecto.

4.1. Pruebas Experimentales. Se tomaron las probetas más comunes de cada tipo de material, es decir, papel o cartón, aluminio o cualquier otro metal, plástico, las cuales mediante la ayuda de una prensa universal con una capacidad máxima de 30 toneladas, fueron sujetas a un esfuerzo de compresión, hasta llegar a su compactación total. Dichas probetas fueron posicionadas de diferentes maneras, ya sea vertical u horizontalmente, provocando ubicar así de esta manera la máxima resistencia de cada probeta. De lo anterior son obtenidos los valores pico de la fuerza de compresión aplicada, poseídos por cada uno de los materiales en kgf. De acuerdo a los valores pico de fuerza aplicada se basará el cálculo, diseño y características de cada uno de nuestros elementos hidráulicos de trabajo, siendo esto parte esencial para una posterior selección.

Figura 4.1. Prensa universal.

Figura 4.2. Indicador digital de valor pico de fuerza de compresión

Desarrollo de Proyecto

67

3

34

34

875.0

)108.2(3125

3125

108.2

)04.0)(07.0)(1.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

4.1.1. Papel o cartón. Probeta 1

Figura 4.3. Compactación vertical probeta 1

Peso y fuerza máxima probeta 1

kgfF

kgW

2.5

08.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

85.2

)1012.9(3125

3125

1012.9

)06.0)(16.0)(095.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

524.358371

22481.0

1

81.916250

162501

2.53125

312508.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

68

3

34

34

78.1

)1072.5(3125

3125

1072.5

)22.0)(02.0)(13.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 2

Figura 4.4. Compactación horizontal probeta 2

Peso y fuerza máxima probeta 2

kgfF

kgW

5

08.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

85.2

)1012.9(3125

3125

1012.9

)06.0)(16.0)(095.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

158.344591

22481.0

1

81.915625

156251

53125

312508.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

69

3

34

34

25.1

)104(3125

3125

104

)04.0)(1.0)(1.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 3

Figura 4.5. Compactación vertical probeta 3

Peso y fuerza máxima probeta 3

kgfF

kgW

3.3

08.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

971.2

)10506.9(3125

3125

10506.9

)065.0)(065.0)(225.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

044.227431

22481.0

1

81.95.10312

5.103121

3.33125

312508.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

70

3

34

34

65.1

)1028.5(3125

3125

1028.5

)12.0)(02.0)(22.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 4

Figura 4.6. Compactación horizontal probeta 4

Peso y fuerza máxima probeta 4

kgfF

kgW

7.4

08.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

971.2

)10506.9(3125

3125

10506.9

)065.0)(065.0)(225.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

608.323911

22481.0

1

81.95.14687

5.146871

7.43125

312508.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

71

3

34

34

2

2

893.0

)10927.3(727.2272

727.2272

10927.3

)05.0()05.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

4.1.2. Aluminio u otros metales.

Probeta 5

Figura 4.7. Compactación vertical probeta 5

Peso y fuerza máxima probeta 5

kgfF

kgW

3.48

11.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

246.2420911

22481.0

1

81.9727.109772

727.1097721

3.48727.2272

727.227211.0

1250

=

=

=

3

34

34

2

2

37.1

)10032.6(727.2272

727.2272

10032.6

)12.0()04.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Desarrollo de Proyecto

72

3

34

34

241.1

)1046.5(727.2272

727.2272

1046.5

)13.0)(14.0)(03.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 6

Figura 4.8. Compactación horizontal probeta 6

Peso y fuerza máxima probeta 6

kgfF

kgW

4.19

11.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

466.972371

22481.0

1

81.9904.44090

904.440901

4.19727.2272

727.227211.0

1250

=

=

=

3

34

34

2

2

37.1

)10032.6(727.2272

727.2272

10032.6

)12.0()04.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Desarrollo de Proyecto

73

3

34

34

2

2

649.1

)10309.2(857.7142

857.7142

10309.2

)06.0()035.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Probeta 7

Figura 4.9. Compactación vertical probeta 7

Peso y fuerza máxima probeta 7

kgfF

kgW

7.7

035.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

2

2

726.2

)10816.3(857.7142

857.7142

10816.3

)115.0()0325.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

236.1212961

22481.0

1

81.955000

550001

7.7857.7142

857.7142035.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

74

3

34

34

079.2

)1097.2(857.7142

857.7142

1097.2

)03.0)(11.0)(09.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 8

Figura 4.10. Compactación horizontal probeta 8

Peso y fuerza máxima probeta 8

kgfF

kgW

2.14

035.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

2

2

726.2

)10816.3(857.7142

857.7142

10816.3

)115.0()0325.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

157.2236891

22481.0

1

81.9569.101428

569.1014281

2.14857.7142

857.7142035.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

75

3

34

34

2

2

885.1

)10524.4(667.4166

667.4166

10524.4

)09.0()04.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

3

34

34

2

2

71.2

)10503.6(667.4166

667.4166

10503.6

)23.0()03.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

4.1.3. Plástico.

Probeta 9

Figura 4.11. Compactación vertical probeta 9

Peso y fuerza máxima probeta 9

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

523.1286471

22481.0

1

81.9333.58333

333.583331

14667.4166

667.416606.0

1250

=

=

=

kgfF

kgW

14

06.0

max =

=

Desarrollo de Proyecto

76

3

34

34

406.2

)10775.5(667.4166

667.4166

10775.5

)105.0)(22.0)(025.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 10

Figura 4.12. Compactación horizontal partes duras boquilla probeta 10

Peso y fuerza máxima probeta 10

kgfF

kgW

2.9

06.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

2

2

71.2

)10503.6(667.4166

667.4166

10503.6

)23.0()03.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

807.845391

22481.0

1

81.9336.38333

336.383331

2.9667.4166

667.416606.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

77

3

34

34

406.2

)10775.5(667.4166

667.4166

10775.5

)105.0)(22.0)(025.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmmv

abcv

f

f

f

=

=

=

=

=

=

−

−

Probeta 11

Figura 4.13. Compactación horizontal partes duras base probeta 11

Peso y fuerza máxima probeta 11

kgfF

kgW

4.8

06.0

max =

=

Volumen inicial para 250kg Volumen final para 250kg

3

34

34

2

2

71.2

)10503.6(667.4166

667.4166

10503.6

)23.0()03.0(

mv

mxv

vv

mxv

mmv

hrv

i

i

i

=

=

=

=

=

=

−

−

π

π

Fuerza máxima para 250kg

lbfN

lbf

kgf

Nkgf

kgfprobeta

kgfprobetas

probetaskg

probetakg

52.771881

22481.0

1

81.9003.25000

003.350001

4.8667.4166

667.416606.0

1250

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

78

Recordemos que las mediciones de las magnitudes de las anteriores probetas fueron realizadas mediante la ayuda un calibrador pie de rey con indicador digital para una medición más fluida, este instrumento es el mayormente utilizado en pruebas de resistencia de los materiales, en lo que a mediciones lineales concierne.

Figura 4.14. Calibrador pie de rey con indicador digital.

Finalmente después de llevar acabo la totalidad de las pruebas anteriores llegamos a determinar que dos factores importantes los cuales son que el volumen inicial para pacas de 250 kg de cada uno de los materiales es menor que el poseído por el contenedor de la máquina de compactación, recordando que se compone de un cubo de 1.5m de lado, por lo que el diseño es satisfactorio y cumple con los requerimientos de volumen. De acuerdo a lo anterior podemos calcular el volumen específico del contenedor:

3

3

3

375.3

)5.1(

mv

mv

av

c

c

c

=

=

=

Por otro lado visualizamos que se posee un valor pico de fuerza requerida para la compactación de los materiales, el cual es registrado a partir de la probeta 5, y es de esta magnitud la que se tomará como referencia para el cálculo de los diferentes elementos de nuestro equipo hidráulico, debido a que la mayor oposición fue ofrecida por tal probeta y al vencerla no se habrá mayor resistencia para hacerlo de igual manera con el resto de las ofrecidas por las demás probetas. Debemos tomar en cuenta que las magnitudes poseídas por el resto de las probetas de los diferentes materiales probados son de menor dimensión por lo que se procederá a decrementar la presión del fluido hasta obtener un valor propio para cada uno de los materiales.

Desarrollo de Proyecto

79

1

4.2. Circuito Hidráulico. El circuito del sistema hidráulico representa gráficamente cada uno de los elementos del equipo hidráulico, así como de su interacción y por lo consiguiente visualizar el funcionamiento de tal.

Figura 4.15. Circuito Hidráulico

Sol 1 Sol 2

1

4 3

5

7

2

11

6

9 8

10

12

15 14

13

16

17

Desarrollo de Proyecto

80

Figura 4.16. Circuito Eléctrico

En la tabulación que continúa son mostrados de manera numerada cada uno de los elementos de nuestro equipo hidráulico, así como demás elementos que intervendrán en el funcionamiento de la máquina, graficados en el anterior circuito hidráulico. Tabla 4.1. Elementos esquematizados en el circuito hidráulico.

ELEMENTO 1. Cilindro de compactación 2. Cilindro de expulsión 3. Válvula reguladora de caudal con antiretorno 4. Válvula reguladora de caudal con antiretorno 5. Válvula de contrabalance 6. Válvula direccional de compactación 7. Válvula direccional de expulsión 8. Válvula reguladora de presión de compactación 9. Válvula reguladora de presión de expulsión 10. Filtro de succión 11. Filtro de retorno 12. Válvula reguladora de presión de seguridad 13. Válvula check 14. Motor eléctrico 15. Bomba hidráulica 16. Coladera de succión 17. Tanque hidráulico

Desarrollo de Proyecto

81

4.2.1. Funcionamiento hidráulico. El fluido partirá su camino desde el tanque hidráulico donde este se almacena, la coladera de succión llevará a cabo la función de retener partículas contaminantes dañinas para los sistemas hidráulicos causando descalibración de los equipos. Posteriormente el fluido es transportado por la bomba de paletas impulsada por el motor eléctrico mediante un acoplamiento para transmisión mecánica hacia la válvula check evitando cualquier posibilidad de retorno por parte del fluido, dirigiéndose así a la válvula reguladora de presión para seguridad estando esta calibrada levemente por encima de la presión máxima de trabajo evitando cualquier accidente por sobrepresión en el sistema, en el caso de que esta existiera el fluido es drenado directamente al tanque de almacenamiento; volviendo a condiciones normales el fluido pasa al filtro de succión volviendo nuevamente a retener cualquier partícula extraña del fluido ya a la presión requerida de trabajo, dirigiéndose hacia las válvulas reguladoras de presión de compactación y expulsión ya previamente calibradas a las presiones establecidas de trabajo. En el caso de la válvula reguladora de presión de compactación esto depende del material a compactar, saliendo el fluido esta válvula con la presión requerida se dirige a la válvula direccional de compactación, la cual es accionada a través de un pulso eléctrico por medio de su solenoide abriendo así el paso al fluido que pasa directamente al puerto de entrada del cilindro de compactación, este empezará su carrera de avance, por lo tanto la compactación del material a reciclar. En el puerto de salida de tal se cuenta con una válvula reguladora de caudal la cual nos permitirá un a carrera de avance más lenta reduciendo así posibles vibraciones, además de una válvula de contrabalance que evita a su vez un descenso por gravedad debido al peso de la placa ubicada al final del cilindro de compactación. Al terminar el cilindro de compactación su carrera de avance es accionada mediante muelle la válvula direccional de compactación partiendo así el fluido libremente hacia el puerto de salida del cilindro de compactación realizando su retroceso, al salir por el puerto de entrada el fluido se dirige hacia la válvula direccional de compactación directamente hacia el filtro de retorno retirándose cualquier impureza ganada en el proceso y así finalmente al tanque, pudiendo repetirse nuevamente el proceso. Por otra parte, en el caso la válvula reguladora de presión de expulsión estará esta calibrada para el peso constante de las pacas, cuando el fluido sale de esta válvula ya con la presión requerida se dirige a la válvula direccional de expulsión, al accionarse están por su solenoide, el fluido pasa directamente al puerto de entrada, comenzando así el cilindro de expulsión su carrera de avance, en el puerto de salida se cuenta con una válvula reguladora de caudal la cual hace la carrera de avance más lenta evitando con esto algún posible accidente en el momento de la expulsión de la paca y reduciendo posibles vibraciones. Al terminar la carrera de avance es accionada por muelle la válvula distribuidora de expulsión pasando directamente el fluido al puerto de salida del cilindro de expulsión realizando este su retorno. Por el otro puerto el fluido sale dirigiéndose hacia la válvula distribuidora de expulsión pasando libremente hacia el filtro de retorno, donde es retirada cualquier partícula extraña del fluido adicionada durante el proceso, finalmente dirigiéndose el fluido hacia el tanque. A partir de aquí es posible realizar nuevamente la totalidad del proceso.

Desarrollo de Proyecto

82

4.3. Memoria de Cálculo. 4.3.1. Cilindro de compactación. Con la formula para calcular la presión:

A

FP =

Despejando A

2

2

04.121

2000

246.242091

inA

in

lb

lbfA

P

FA

=

=

=

Es necesario que sea calculada el área del pistón en el cual será aplicada la fuerza de 242091.246 lbf, considerando que se poseerá una presión de trabajo de 2000 lb/in². Para el diámetro del pistón se usará la siguiente expresión:

4

2dA

π=

Despejando d tenemos que:

( )

ind

ind

Ad

388.12

04.1214

4

2

=

=

=

π

π

A partir del Apéndice de Cilindros Hidráulicos se busca un cilindro hidráulico cuyo diámetro de pistón sea de 12.388in, lo cual debido a las condiciones de comercialización del proveedor es inexistente. Debido a lo anterior será seleccionado el cilindro hidráulico cuyo diámetro de pistón sea el aproximado superior, de lo anterior se cuenta con la existencia de un cilindro hidráulico de 14 in de diámetro de pistón, trabajando a una presión de 2000 lb/in2.

Desarrollo de Proyecto

83

Para la longitud de carrera necesitamos considerar el menor volumen de compactación, que en este caso es poseído por la probeta 5, debido a que con este se puede determinar la altura de la paca, por ser la única dimensión variable, por ser el largo y ancho del contenedor fijos, equivalentes a 1.5m de longitud cada uno. De otra manera la altura de la paca del material ya compactada es la diferencia entre la longitud del vástago y la altura total de la estructura de la máquina. Tenemos que recordar que tomando como base la altura mínima requerida para una compactación óptima se satisfacen por ende la del resto de los materiales. Por lo que la longitud de carrera puede ser calculada de la siguiente manera: Volumen final mínimo

hmv

mv

f

f

2

3

)5.1(

893.0

=

=

Despejando la altura

mh

m

mh

m

vh

f

397.0

)5.1(

893.0

)5.1(

2

3

2

=

=

=

Altura total de la estructura

mht 2= Longitud de carrera

inL

inm

inm

mL

mmL

hHL

C

C

C

C

11.63

11.631

37.39603.1

603.1

397.02

=

=

=

−=

−=

De lo anterior por razones de comercialización, tenemos que

inLC 65=

Desarrollo de Proyecto

84

Para el cálculo de la velocidad del pistón suponemos un tiempo de operación

st 45= Por lo que la velocidad del pistón será

min98.64

min98.64

min1

60083.1

083.1

60

65

inv

ins

s

in

s

inv

s

inv

t

dv

=

=

=

=

=

Para el cálculo del caudal tenemos a la ecuación de continuidad que esta expresado por:

gpmQ

gpmin

galin

inQ

ininQ

AVQ

C

C

C

C

049.34

049.34231

1

min504.7865

min504.7865

min98.64045.121

3

3

3

2

=

=

=

=

=

4.3.2. Cilindro de expulsión. Partiendo del principio que el valor del peso de cada paca es de 250 kg indistintamente del material compactado se tiene que:

lbfN

lbf

kgf

Nkgf 346.551

1

22481.0

1

81.9250 =

Desarrollo de Proyecto

85

Con la formula para calcular la presión:

A

FP =

Despejando A

2

2

102.1

500

3.551

inA

in

lb

lbfA

P

FA

=

=

=

Es necesario que sea calculada el área del pistón den el cual será aplicada la fuerza de 551.3 lbf, considerando que se poseerá una presión de trabajo de 500 lb/in². Para el diámetro del pistón se usará la siguiente expresión:

4

2dA

π=

Despejando d tenemos que:

( )

ind

ind

Ad

185.1

102.14

4

2

=

=

=

π

π

A partir del Apéndice de Cilindros Hidráulicos se busca un cilindro hidráulico cuyo diámetro de pistón sea de 1.185in, lo cual debido a las condiciones de comercialización del proveedor es inexistente. Debido a lo anterior será seleccionado el cilindro hidráulico cuyo diámetro de pistón sea el aproximado superior, de lo anterior se cuenta con la existencia de un cilindro hidráulico de 1.5 in de diámetro de pistón, trabajando a una presión de 500 lb/in2. Para la longitud de carrera necesitamos considerar que la longitud recorrida por el vástago para la expulsión estará dada por uno de los lados del contenedor que es igual a 1.5m.

inL

inm

inm

mL

E

E

55.59

055.591

37.395.1

5.1

=

=

=

Desarrollo de Proyecto

86

De lo anterior por razones de comercialización tenemos que

inLE 60= Para el cálculo de la velocidad del pistón suponemos un tiempo de operación

st 15= Por lo que la velocidad del pistón será

min240

min240

min1

604

4

15

60

inv

ins

s

in

s

inv

s

inv

t

dv

=

=

=

=

=

Para el cálculo del caudal tenemos a la ecuación de continuidad que esta expresado por:

gpmQ

gpmin

galin

inQ

ininQ

AVQ

E

E

E

E

144.1

144.1231

1

min48.264

min48.264

min240102.1

3

3

3

2

=

=

=

=

=

4.3.3. Presión de trabajo. A partir del cálculo de las áreas de los cilindros y a la fuerza máxima requerida por material conocida mediante las pruebas experimentales procederemos a la obtención de la presión de trabajo necesaria para la compactación de cada uno de los materiales, ya que esta será variada mediante una válvula reguladora de presión desde los 500psi hasta los 2000psi de acuerdo a su diseño.

Desarrollo de Proyecto

87

Fuerza máxima requerida para papel o cartón, de probeta 1

lbfFPC 524.35837= Área de cilindro de compactación

204.121 inAC = Presión de trabajo

psiP

in

lbfP

A

FP

PC

PC

C

PCPC

08.296

04.121

524.358372

=

=

=

De lo anterior visualizamos que la presión de trabajo obtenida esta por debajo de la mínima por diseño, por lo que se empleará esta, equivalente a 500psi. Fuerza máxima requerida para plástico de probeta 9

lbfFP 523.128647= Área de cilindro de compactación

204.121 inAC = Presión de trabajo

psiP

in

lbfP

A

FP

P

P

C

PP

851.1062

04.121

523.1286472

=

=

=

Por razones de diseño se empleara la presión de trabajo próxima superior equivalente a 1100psi. En seguida se muestra una tabulación con los valores de trabajo óptimos para una compactación satisfactoria de cada uno de los materiales.

Desarrollo de Proyecto

88

Tabla 4.2. Presión de trabajo por material

Material Presión de trabajo (psi) Papel o cartón 500 Plástico 1100 Aluminio u otros metales 2000

4.3.4. Bomba. Para el caudal total requerido por la bomba se tiene:

gpmQ

gpmgpmQ

QQQ

T

T

ECT

193.35

144.1049.34

=

+=

+=

Tenemos que para nuestro sistema hidráulico es necesario un suministro de 35.193gpm, por lo que se seleccionará una bomba de paletas con un solo cartucho. Por razones de comercialización tenemos que emplear una cuya capacidad sea la más similar, es decir de 36gpm. 4.3.5. Motor. Al seleccionar el motor eléctrico se necesita conocer su potencia la cual es calculada a partir del caudal, la presión de trabajo del sistema y un factor del fabricante equivalente a 0.0007, de la siguiente manera.

QpP 0007.0= Sustituyendo:

( )( )( )

HPP

psigpmP

QpP

27.49

0007.0200035

0007.0

=

=

=

De lo anterior se tiene que la potencia del motor debe ser igual a 49.27HP, pero debido a razones de comercialización se optará por un motor cuya capacidad de potencia será de 50HP. 4.3.6. Tanque. Vt= 3Q Vt= 3(35gpm) Vt=105 gpm

Desarrollo de Proyecto

89

4.3.7. Tubería.

( )

ind

inAd

dA

inA

gpmA

QA

975.0785.0

746.0

785.0

785.0

746.0

15

3532.015

32.0

2

2

2

=

==

=

=

=

=

Obtenemos que el diámetro de tubería debe ser de 0.975in, pero por razones de comercialización no hay en existencia tal dimensión por lo que optaremos por el diámetro inmediato superior, seleccionando así la de 1in de diámetro. 4.3.8. Válvulas Refiriéndonos de forma general a la totalidad de las válvulas de nuestro sistema hidráulico de potencia, tenemos que ubicar los requerimientos básicos para la selección de estas entre los que localizamos desde luego sus características y funcionamiento a partir de lo requerido visualizado en nuestro circuito hidráulico y su rango de presión de trabajo la cual no debe exceder de 2000psi. De acuerdo a lo anterior se hará la óptima selección de dichos componentes. 4.3.9. Filtros De acuerdo a las características de nuestro sistema hidráulico es necesario elementos de filtración. Para la selección de estos debemos considerar algunos factores tales como su rango de presión de trabajo, es decir, que este sea congruente con la del sistema hidráulico, así como una alta eficiencia, ya que es un elemento de vital importancia para el resto del equipo hidráulico, dependiendo de el grado de contaminación de este, lo cual se traduce al nivel de producción, gastos por mantenimiento, y vida útil de la totalidad del sistema hidráulico. Por lo tanto a partir de esto se realizará la selección satisfactoria de este. 4.3.10. Fluido hidráulico

Desarrollo de Proyecto

90

A partir de tener el conocimiento del trabajo que desarrollara el fluido hidráulico, se buscara seleccionar aquel que nos ofrezca el mayor número de prestaciones y satisfacción de nuestro equipo hidráulico. Por tal motivo se hace la siguiente selección. La serie Mobil DTE 10 Excel Series es la línea de aceites hidráulicos antidesgaste de alto rendimiento diseñados para satisfacer las más altas necesidades de equipos hidráulicos. De esta manera nos proporciona un coste debido al mantenimiento al elevar el rendimiento de los elementos filtrantes, así como del resto del equipo hidráulico. Los aceites de esta serie Mobil DTE 10 Excel Series contienen sistemas aditivos neutralizantes ante la formación de materiales corrosivos y una alta resistencia a la oxidación que contribuye a un intervalo de cambio del aceite y del filtro mayor, tales están diseñados para operación en sistemas de altos niveles de antidesgaste y una película de protección fuerte, su controlada emulsividad permite que estos aceites trabajen bien aun en sistemas contaminados con agua, en pequeñas o grandes cantidades. Inclusive son recomendados para sistemas de operación sin antidesgaste, para los equipos hidráulicos de alta potencia y aquellos que utilizan bombas de alta presión. 4.3.11. Protección de motor Los arrancadores automáticos a tensión reducida K981 tipo autotransformador se utilizan para el arranque de motores con rotor de jaula de ardilla para potencias de hasta 150 CP a 220 V y 300 CP a 440 V, 60Hz. Arrancadores de mayor potencia se fabrican bajo pedidos especiales (hasta 500 CP en 440 V). Un arrancador limita la corriente en la fase de arranque, evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación, reduciendo la tensión en los bornes del motor según la relación de transformación del autotransformador. Los arrancadores automáticos a tensión reducida K981 tipo autotransformador se utilizan para el arranque de motores con rotor de jaula de ardilla para potencias de hasta 150 CP a 220 V y 300 CP a 440 V, 60Hz. Estos poseen relevadores bimetálicos tripulares, que adicionalmente a la protección de sobrecarga en las tres faces ofrecen compensación de temperatura ambiente y la protección contra falla de fase con retardo. Los arrancadores se suministran con alambrado para accionamiento por medio de pulsadores incorporados, y con relevador bimetálicos “sin autobloqueo”. Si el arrancador va a ser accionado por medio de un interruptor (contacto permanente, por ejemplo termostato, interruptor de presión, flotador, etc.) hay que emplear el relevador bimetálico “con autobloqueo”. Para la protección contra cortocircuito se deben instalar siempre antes del arrancador fusibles apropiados o utilizar la ejecución provista de interruptor.

Desarrollo de Proyecto

91

Figura 4.17. Circuito de control del motor.

Desarrollo de Proyecto

92

4.4. Resultados de la Selección del Equipo.

Después del calculo de cada uno de los elementos del Equipo requerido para la Maquina de Compactación y una minuciosa selección de los anteriores, se obtuvieron finalmente los resultados de la Selección del Equipamiento, logrado a través de la consideración de las características físicas y funcionales principalmente, tales como sus dimensiones físicas y parámetros de trabajo, entre otras.

Tabla 4.3. Selección del Equipamiento.

ELEMENTO PROVEEDOR CODIGO DE CATALOGO

Cilindro hidráulico para compactación Eaton VG08T42N64A65000

Cilindro hidráulico para expulsión Eaton TZ08CE2N6KA60000

Válvula direccional para expulsión Eaton DG4V-5-2ALJ-M-U-C6-20-J99

Válvula direccional para compactación Eaton DG4V-5-2ALJ-M-U-C6-20-J99

Tubing flexible Swagelok SS8R16TP16TA16-590F

Filtro de descarga Eaton DLR1160BE1JNBC25

Filtro de succión Eaton DHP4250BE1JNBH25

Coladera de succión Eaton OTM5

Válvula reguladora de presión de seguridad Eaton URT1-10-C-10

Válvula check Eaton DT8PI-02-6510

Válvula de contrabalance Eaton RCS-10-F1-30

Motor eléctrico Baldor EM4312T

Fluido hidráulico Mobil Mobil DTE 10 Excel Series

Bomba hidráulica Eaton 35V35A-SC22R

Arrancador eléctrico Siemens A7B10000002810

Tanque hidráulico SMA 7.744

Válvula reguladora de presión de compactación Eaton URT1-10-C-10

Válvula reguladora de presión de expulsión Eaton URT1-10-C-10

Válvulas reguladoras de caudal con antiretorno Eaton EFN-10-11-F

4.5. Sumario.

El Capítulo 4, Desarrollo de Proyecto, esta integrado por un conjunto pruebas experimentales las cuales nos permitieron fijar nuestros parámetros físicos requeridos y a partir de las anteriores realizar un compendio de cálculos necesarios a manera de conocer los dimensionamientos, características y capacidades de cada uno de los elementos de nuestro sistema hidráulico y demás componentes requeridos para el funcionamiento óptimo de la máquina en cuestión, además de contar con un soporte teórico documentado. Esto con la finalidad de poder satisfacer los requerimientos y necesidades ya antes

Desarrollo de Proyecto

93

establecidas. El compendio de cálculos anterior tiene como consecuencia directa, el localizar la totalidad de los elementos, y así el poder llevar a cabo una exitosa selección de estos a partir de la oferta propuesta por los diferentes proveedores existentes en el mercado actual.

COSTOS DE PROYECTO

• Capítulo 5 (Costos de Proyecto)

En este último capitulo se investigarán los costos del desarrollo de este trabajo que existen en el mercado para así poder comprobar el éxito de tal proyecto.

Costos de Proyecto

95

5. Costos de Proyecto. 5.1. Costos de ingeniería. Para poder establecer los costos del proyecto realizado, es necesario tener en cuenta los siguientes conceptos: 5.1.1. Costo Es una erogación monetaria que se recupera con beneficios, y una cantidad que se da o se paga por una cosa. 5.1.2. Proyecto Es la búsqueda de una solución inteligente al planteamiento de un problema tendente a resolver. 5.1.3. Inversión Gasto o colocación de caudales en aplicaciones productivas. Compra de un activo por un individuo o sociedad. 5.1.4. Proyecto de inversión Se puede describir como un plan que, si se le asigna determinado monto de capital y se le proporcionan insumos de varios tipos, podría producir un bien o un servicio útil al ser humano o la sociedad en general. Además de otros conceptos como son los costos, costos directos e indirectos, los cuales iremos describiendo en el transcurso del capítulo. Ahora bien, los proyectos se clasifican de diferente criterio, según su carácter, según su naturaleza, según su relación con otros proyectos, según su actividad o giro. Dentro de la clasificación de según su naturaleza, existe uno que es de crecimiento, que son inversiones que buscan hacer crecer en una misma rama de negocios. Podemos decir que el nuestro cumple con todos los requisitos para que tenga el nombre de proyecto y de esta manera poder hacer el estudio o la evaluación correspondiente de los costos de ingeniería para poder decir al final del mismo capítulo si el proyecto es viable o no. La viabilidad de un proyecto obedece a estimar las ventajas y desventajas de asignar recursos a su realización, asegurando así la mayor productividad de los recursos. La evaluación de un proyecto de inversión, cualquiera que ésta sea, tiene por objeto conocer su rentabilidad económica y social, de tal manera que asegure resolver una necesidad humana en forma eficiente, segura y rentable. El estudio del proyecto pretende contestar el interrogante de si es o no conveniente realizar la inversión. Esta recomendación sólo será posible si se dispone de todos los elementos necesarios para tomar la decisión.

Costos de Proyecto

96

En términos generales la evaluación del proyecto se divide en 3 estudios que son: · Viabilidad comercial · Viabilidad técnica · Viabilidad financiera El estudio de la viabilidad comercial indicará si el mercado es o no sensible al bien o servicio producido por el proyecto y la aceptabilidad que tendría en consumo o uso. El estudio de viabilidad técnica estudia las posibilidades materiales, físicas y químicas, condiciones y alternativas de producir el bien o servicio que se desea generar con el proyecto. El estudio de la viabilidad financiera de un proyecto determina, en último término, su aprobación o rechazo. Y para poder determinar el rechazo o aprobación del mismo se tendrán que hacer los cálculos financieros necesarios de los elementos que conforman el proyecto de automatización. Para la construcción de este proyecto se utilizarán los siguientes elementos: · Equipo Hidráulico Como es un diseño, deben te tomarse en cuenta algunos aspectos para los costos de ingeniería como son: · Ingeniería · Dibujos de ingeniería · Compra del equipo hidráulico · Costos directos e indirectos · Mantenimiento del equipo hidráulico · Vida útil del equipo hidráulico 5.2. Análisis económico del equipo hidráulico y componentes requeridos. 5.2.1. Ingeniería Éste es el punto principal del análisis económico de la máquina, dentro de la selección del equipo hidráulico se determinó gran parte del diseño mecánico de la máquina, por lo que es de gran peso este precio de ingeniería de diseño de todos los componentes neumáticos que actúan en nuestra máquina, entonces tomamos en consideración cada parte de selección y las horas de trabajo para determinar un costo de selección de $20 000. Costo de ingeniería para equipo hidráulico $20 000.

Costos de Proyecto

97

5.2.2. Dibujos de ingeniería Dentro de los dibujos hechos en computadora, en los que se tendrán todas las especificaciones de acuerdo a la norma, utilizando software de diseño como Autocad, se determinó que los dibujos de la estructura en conjunto con los del equipo hidráulico tendrán un costo de $3 000 MN. Para el equipo hidráulico, se tomara un solo costo por los dibujos de ingeniería y material, ya que en el modelo seleccionado de cada componente están incluidos sus dibujos, especificaciones y material con que están hechos, por lo que sus costos estarán en el siguiente punto. Costo de dibujos de ingeniería = $3 000 5.2.3. Costos directos e indirectos Ahora los costos directos son aquellos que influyen directamente con el equipo, y los costos indirectos son los que no afectan directamente al equipo pero se deben tomar en cuenta. Estos costos ya están considerados dentro de la ingeniería, dibujos de ingeniería, por lo que no los tomaremos en cuenta. En este caso los costos indirectos sí nos afectaron como fue el envío del material solicitado y el transporte empleado para la obtención del material, o en su defecto uno mismo tendría que ir por el material, entonces el costo indirecto por cada componente hidráulico es de $500 Costo indirecto por equipo hidráulico es de $500 5.2.4. Mantenimiento del equipo Para determinar los costos por mantenimiento es necesario contar con las refacciones de los distintos cilindros hidráulicos seleccionados y de esta forma tener por lo menos 2 refacciones por cada componente que se utiliza, los costos por mantenimiento anual serán de $10 000 Costo por mantenimiento por equipo de $10 000 5.2.5. Vida útil del equipo Con una vida útil de los próximos 5 años. En la tabla que a continuación se muestra se dan a conocer los costos de los elementos hidráulicos que requeriremos. La cotización fue realizada en su mayoría de acuerdo a la empresa Vickers de México (VYCMEX S.A.) ya que los cálculos y selección de los elementos hidráulicos se realizaron en base a los productos que este proveedor nos ofrece y las especificaciones que obtuvimos de cada uno en su catálogo de productos Vickers. Los productos que nos ofrece Vickers se cotizan en dólares por lo que los precios que se muestran en la tabla están dados en dólares.

Costos de Proyecto

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Es importante que el costo de cada elemento que se muestra en la tabla no incluye IVA por lo que a cada valor se le tendrá que sumar el IVA sin embargo al final de la tabla se muestra el subtotal de la suma de los precios de todos los elementos y el IVA correspondiente a este subtotal y por lo tanto se muestra el total a pagar por todos los elementos con IVA incluido. Tabla 5.1. Cotización del Equipo.

ELEMENTO COTIZACION

Cilindro hidráulico para compactación 2694.00

Cilindro hidráulico para expulsión 1549.00

Válvula direccional para expulsión 678.00

Válvula direccional para compactación 678.00

Tubing flexible 115.00

Filtro de descarga 186.00

Filtro de succión 236.00

Coladera de succión 97.00

Válvula reguladora de presión de seguridad 475.00

Válvula check 285.00

Válvula de contrabalance 370.00

Motor eléctrico 1658.00

Fluido hidráulico 948.00

Bomba hidráulica 2160.00

Arrancador eléctrico 751.00

Tanque hidráulico 530.00

Válvula reguladora de presión de compactación 475.00

Válvula reguladora de presión de expulsión 475.00

Válvulas reguladoras de caudal con antiretorno de compactación 312.00

Válvulas reguladoras de caudal con antiretorno de expulsión 312.00

SUBTOTAL 14984.00

IVA 2397.44

TOTAL 17381.44

Costos de Proyecto

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5.3. Sumario. En el Capítulo 5, Costos de Proyecto, se han realizado las cotizaciones de cada uno de los elementos del equipo hidráulico y equipo requerido por la maquina para compactación, posteriormente a la selección, es decir, de acuerdo a las características particulares de cada elemento, pretendiendo con esto establecer los parámetros recomendables para una obtención optima de todo el equipamiento requerido, llegando así a la culminación de este trabajo.

100

Conclusiones

En conclusión visualizamos que los sistemas hidráulicos de potencia son de vital importancia en la actualidad, ya que se postulan como una de las más viables soluciones ante problemáticas industriales. También se puede observar que el empleo de los sistemas hidráulicos de potencia y más específicamente los principios de la prensa hidráulica, son utilizados en una cantidad muy baja, prácticamente nula para procesos relacionados directamente con el reciclaje de desperdicios sólidos reciclables. Observamos que los sistemas hidráulicos de potencia nos ofrecen una gran cantidad de beneficios tales como su flexibilidad de rangos de potencia lo cual podemos traducir en la gran diversidad de procesos industriales en los que pueden emplearse. Entre otras cosas, otros elementos flexibles con los que contamos son las diferentes formas de accionamiento de los elementos hidráulicos de trabajo, la variación de sus características físicas, capacidades y dimensiones. Aunado a esto un inconveniente fundamental es el alto costo de inversión requerido por este tipo de sistemas, aunque con una buena planeación se puede llegar a recuperar a corto plazo. Específicamente, la realización de este trabajo es una manera de plasmar, concretizar y aplicar una gran diversidad de conocimientos obtenidos durante el transcurso del estudio de la Ingeniería Mecánica.

101

Referencias

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5. Mota Bush, Miguel. Seminario Sistemas Hidráulicos de Potencia. México. 2008.

6. Creus Solé, Antonio. Neumática e Hidráulica. 1ª. Edición. México. 2007. Alfaomega

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12. Rossi, Mario. Estampado en frio de la chapa. 9ª. Edición. Científico-Médica. España.

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AAApppééénnndddiiiccceee AAA

CILINDROS HIDRÁULICOS

Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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Cilindros Hidráulicos

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.

AAApppééénnndddiiiccceee BBB

VÁLVULAS DIRECCIONALES

Válvulas Direccionales

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Válvulas Direccionales

114

Válvulas Direccionales

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AAApppééénnndddiiiccceee CCC

TUBING FLEXIBLE

Tubing Flexible

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Tubing Flexible

118

Tubing Flexible

119

AAApppééénnndddiiiccceee DDD

FILTROS

Filtros

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Filtros

122

Filtros

123

Filtros

124

Filtros

125

AAApppééénnndddiiiccceee EEE

VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN Y VÁLVULA DE

CONTRABALANCE

Vàlvulas Reguladoras de Presiòn y Vàlvula de Contrabalance

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Vàlvulas Reguladoras de Presiòn y Vàlvula de Contrabalance

128

Vàlvulas Reguladoras de Presiòn y Vàlvula de Contrabalance

129

Vàlvulas Reguladoras de Presiòn y Vàlvula de Contrabalance

130

Vàlvulas Reguladoras de Presiòn y Vàlvula de Contrabalance

131

AAApppééénnndddiiiccceee FFF

VÁLVULA CHECK

Vàlvula Check

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Vàlvula Check

134

Vàlvula Check

135

AAApppééénnndddiiiccceee GGG

MOTOR ELÉCTRICO

Motor Elèctrico

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Motor Elèctrico

138

Motor Elèctrico

139

AAApppééénnndddiiiccceee HHH

FLUIDO HIDRÁULICO

Fluido Hidràulico

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Fluido Hidràulico

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AAApppééénnndddiiiccceee III

BOMBA HIDRÁULICA

Bomba Hidràulica

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Bomba Hidràulica

145

Bomba Hidràulica

146

AAApppééénnndddiiiccceee JJJ

ARRANCADOR ELÉCTRICO

Arrancador Elèctrico

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Arrancador Elèctrico

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Arrancador Elèctrico

150

Arrancador Elèctrico

151

AAApppééénnndddiiiccceee KKK

TANQUE HIDRÁULICO

Tanque Hidràulico

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Tanque Hidràulico

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AAApppééénnndddiiiccceee LLL

VÁLVULAS REGULADORAS

DE CAUDAL

Vàlvulas Reguladoras de Caudal

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Vàlvulas Reguladoras de Caudal

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Vàlvulas Reguladoras de Caudal

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