BARRENADORA DE VIDRIO

Transcripción

1 BARRENADORA DE VIDRIO García Jiménez Juan Ignacio, Padilla Martínez José Guadalupe, Rivera Rodríguez Abner Manases Universidad de Guadalajara, CUCEI, Departamento de Ing. Mecánica Eléctrica Av. Revolución 1500 Puerta 10, CP 44430, Guadalajara, Jalisco, México. Tel. (33) extensiones 7706 y 7707 proyectos@sesajal.com, padilla2918@hotmail.com, abnertrikis@hotmail.com RESUMEN Ante la demanda que se presenta actualmente, los empresarios dedicados a la industria del vidrio tienen la necesidad de adquirir una maquina eficiente, de buena calidad, portátil y con un precio accesible. Al consideras la demanda de equipo, nos dimos la tarea de diseñar un prototipo para barrenar vidrio. Para barrenar vidrio de buena calidad es necesaria una broca diamantada, la cual se adquirió directamente. La broca diamantada que tiene especificaciones de operación, se tuvo la necesidad de adquirir un motor que cumpliera con las especificaciones de la broca. Al motor se le modifico de la flecha para tener un acoplamiento para lo subsistemas que se diseñaron. Se tuvo la necesidad de desarmar el motor para insertar la nueva flecha. El sistema de encendido esta controlado por medio de un botón de arranqué y paro. Después del motor, se calculo la deformación de la placa de aluminio (base) para saber si es ideal para el uso que se le pretende dar. Se cortó el aluminio a las medidas previstas para dar forma a la placa y después se le hicieron tres barrenos, dos para las barras cromadas y el otro para el paso de la broca, posteriormente se le quitaron los filos de los contornos para que contara con mas estética y seguridad. Para insertar las barras a la placa de aluminio (bases), se calculo la deformación y su esfuerzo critico a las barras para determinar si soporta cargas y esfuerzos que se aplican. Se cortaron dos tramos de barra cromada a las medidas previstas, al tenerlas se insertaron a presión a la placa para que no tuvieran movimiento, para después introducir los bronces a las mismas. Cada bronce lubricado se barreno y machuelo para fijarlos a la placa del motor e insértalos en las barras cromadas. Por último se diseño el coplee porta valeros, y lo maquinamos en un taller de torno, al estar terminado se verifico que la rosca del coplee y la broca diamantada coincidieran, se insertaron los valeros al coplee. El sistema de palanca y retorno se ha estado modificando constantemente al no complacer las necesidades. Se consideró la norma EN 1050 Seguridad de máquinas - Principios para la evaluación del riesgo El objetivo primordial de este documento es la descripción de un procedimiento sistemático para la evaluación del riesgo que permita elegir medidas de protección adecuadas y coordinadas. Al estar enfocado el prototipo al diseño mecánico se considero la siguiente norma, EN ISO es para la seguridad de máquinas y principios generales para el diseño. También se consideró la norma NOM 001 SEDE 2005; la cual esta enfocada al área eléctrica. [1]

2 ANTECEDENTES: Este prototipo se puede utilizar en toda empresa dedicada al ramo del vidrio, también lo puede utilizar personas para la fabricación y/o reparación de un ventanal, una puerta de cristal, etc. Es una herramienta indispensable para cualquier empresario que tenga la necesidad de barrenar vidrios para ventanales, puertas de acceso, mostradores, mesas, techos de vidrio, o cualquier otra actividad donde el vidrio este sometido a mucha presión. En México solo las empresas enfocadas al maquinado del vidrio cuentan con esta herramienta para barrenar, las microempresas tienen la necesidad de llevar a barrenar sus vidrios a un costo elevado, por la falta en el mercado de una herramienta eficaz a precio accesible. Los barrenos que proporcionan este prototipo esta dedicado a la calidad y estética de exteriores como son: - Plazas - Hoteles de lujo - Departamentos - Mostradores - Puertas automáticas de cristal - Bancos - Oficinas DESARROLLO: Se tienen que diseñar y construir una maquina que barrene vidrio de 10 mm de espesor de forma rápida y segura utilizando un motor de 3600 rpm, teniendo en cuenta el sistema de sujeción del motor debe ser portátil y que requiera poco mantenimiento. Broca diamantada Este tipo de brocas se maneja en trabajos que requieren calidad y precisión de corte de vidrio, es importante decir que existen en el mercado dos tipos de brocas para barrenar, la que utilizaremos tiene un precio elevado en el mercado pero es mas difícil que provoquen agrietamientos, la otras tienen forma de lanza y las utilizan muy comúnmente para trabajos que no requieren mucha calidad. Las especificaciones son: 1. Requiere trabajar con refrigerante, 2. Tiene que girar aproximadamente a 3600 rpm 3. No puedes dejar mas de 5 segundos en contacto con el vidrio al estar girando, para evitar calentamiento excesivo. [2]

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4 Motor El motor que utilizaremos es un siemens de 3600 rpm con ½ hp. Le tendremos que cambiar la flecha para fines prácticos del prototipo quitándole la flecha original al motor y poniéndole una flecha que cuente con un cuñero mas largo, que no existe en el mercado, además le pondremos un botón pulsador para el sistema de arranque y paro. El motor contara con un sistema de protección de sobrecarga y cortocircuito, además de una protección contra agua. Par de torsión de la flecha del motor A mayor velocidad el par de torsión será mayor. 1 Se da a conocer el par que genera el motor. Se calculó para saber el par que tendrá que soportar las brocas diamantadas para evitar la ruptura de la broca o pierda su filo, para seguir las indicaciones del fabricante. [4]

5 Sistema de deslizamiento Nuestro prototipo contara con un sistema de bronces lubricados que ayudan a desminuir la fricción y el desgaste. Los bronces estarán montados en unas barras cromadas por donde recorrerá una carrera proporcional al espesor del vidrio. Los bronces estarán unidos a la placa mediante dos tornillos. La placa de sujeción sostendrá el motor mediante cuatro tornillos a la base del mismo, esta tendrá un grosor de ¼ pulgada. Esfuerzos y deformaciones de las barras La placa de aluminio se encuentra bajo compresión. 2 El esfuerzo se utiliza para describir de una de las fuerza sobre el área a la cual actúa (esfuerza normal) Con la deformación unitaria se describe los cambios en su tamaño y/o forma que incluye los cambios de longitud y el ángulo. Este calculo se efectuó para conocer el esfuerzo que soportara las barras, tratando de evitar posible factores negativos posteriormente, conociendo el esfuerzo sabremos que deformación habrá en las mismas. [5]

6 Esfuerzo critico de la barras Se considera una columna ideal. Se calcula la fuerza critica cuando la columna empieza a pandear P < P cri. 1 Se considero el equilibrio de la columna y también su esfuerzo crítico que se puede someter una columna. Si la relación de esbeltez (L/r) > 200 es esfuerzo en el pandeo será muy grande, por lo consiguiente, la resistencia del material queda muy sobre utilizada, y se tiene que modificar el diseño. Se calculo el esfuerzo critico de barra para conocer el peso puede soportar y darnos cuenta si las barras utilizaran son aptas para el proyecto. Se conoce el esfuerzo crítico que pueden soportar sin sufrir deformación, ruptura o agrietamiento. [6]

7 Coplee para valeros El motor se conectara a un dispositivo que le sostenga por medio de un sistema de rosca a la broca. Contará con unos orificios por los cuales entre el refrigerante (agua) para el sistema de enfriamiento de los valeros y broca. Llave de laboratorio Contara con una llave de laboratorio para controlar la salida del refrigerante (agua) que estará sujetado al coplee porta valeros. Su función es de regular el flujo del refrigerante y sostener la manguera. [7]

8 Base del taladro La base de aluminio tendrá una forma rectangular que sujetara el motor por medio de postes, es importante mencionar que la base se pondrá encima del vidrio que se desea barrenar, en la base tendrá un orificio por el cual entrara la broca para barrenar el vidrio. Sumatoria de fuerzas y momentos de la placa Deformación de la placa En este calculo se da a conocer la deformación que tendrá la placa que soportara el peso total y sobre todo el área que se utilizara, para elegir y decidir si la base que se utiliza es conveniente así como el material de la misma placa. 1 x = 58.86N)(0.1649m) ( 2 9 (1.683m )(29 10 N m 2 ) = m Sumatoria de fuerzas y momentos de la placa [8]

9 La sumatoria de momentos y la sumatoria de fuerzas se calculan para hallar la fuerza de reacción de la placa y el equilibrio de la misma. 1 Este calculo se efectuó por las condiciones antes mencionadas ya que es importante conocer el peso que soportara la placa (bases) para evitar posibles deformaciones posteriormente Fv = 0 F = (3Kg )(9.81m 2 ) = 29.43N S 0 = (29.43 R ) N R = 58.86N M A 0 = (29.43N )(0.0846m) + (29.43N )(0.1604m) 0 = Nm Nm R ( ) Nm R = m M = 0 C = 0 = 58.86N 0 = (58.86N )(0.5m + R(0.405m) 0 = 2.943Nm + R0.405m R = N 0.740Kg R(0.1225m) Sistema de palanca Tendremos que realizar un mecanismo de palanca para el sistema de deslizamiento vertical entre los bronces y las barras cromadas. El sistema de palanca contara con una limitante para que la broca no baje más de 13mm. [9]

10 CONCLUSIONES: 1.- Capacidad de realización del proyecto por parte de los integrantes del equipo. En este momento vamos a tiempo con la realización del proyecto, la metodología ya esta terminada y las piezas importantes de torno todavía están en diseño. Nos hemos manejado bien con la metodología, repartimos los temas según las aptitudes y conocimiento de cada integrante por lo que hemos considerado que se avanza al ritmo adecuado conforme a lo que pide el proyecto. 2.- Calidad del equipo terminado y su eficiencia El proyecto ha estado sufriendo modificaciones constátenme con el motivo de mejorar su calidad y eficiencia. 3.- Beneficio que recibe la sociedad con diseño y construcción de estos prototipos En México se esta importando este tipo de maquinas al no tener una empresa que ofrezca taladros portátiles para vidrio a buen precio y que realicen barrenos de buena calidad, por lo que se decidió este proyecto, y así mismo dar a conocer a las empresas el producto, haciéndolas ahorrar los costo de importación al obtener este producto que es hecho en territorio nacional. 4.- Aplicación del prototipo así como las ventajas que se tienen del mismo. La aplicación de este prototipo esta diseñado solo para barrenar vidrio. Sus ventajas al presente y el futuro sobre otros productos similares y para el mismo fin son: a) Ahorrar al consumidor el impuesto que se cobra por adquirir un producto fuera de la nación b) Fácil y rápida entrega del producto ya que es hecho en territorio nacional c) Fácil manejo (no es necesario un especialista para manejar este mecanismo) d) Este diseñado para traslados largos, no ocupa tanto espacio y es fácil de guardar en lugares pequeños. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Estas fueron las bibliografías consultadas para el diseño, cálculos y búsquedas de normas entre otras búsquedas que se requerían para desarrollo y análisis del prototipo del proyecto a elaborar 1) Mecanica de materiales Robert W. Fitgerald Alfa-omega 2) Mecanica de materiales R. C. Hibbelar Pearson Prentice Hall 3) Mecanica de materiales William F. Rley Limusa Wiley 4) Mecanica de materiales Ferdinad P. Beer Mc. Graw Hill 4 edición 5) Diseño en ingeniería mecanica Joseph E. Sheley Mc. Graw Hill 6) Componetes de mecanica Willian C. Orthewein CECSA 7) 8) ml [10]

11 9) 10) 11) 12) TITULO: BARRENADORA DE VIDRIO FUNCIÓN: Barrenar de una forma eficaz el vidrio sin provocar agrietamientos o rupturas del mismo. CAMPO DE APLICACIÓN: Todo taller donde se requiera barrenar vidrio. CATEGORÍA EN LA QUE PARTICIPA: Proyecto industrial: recursos propios. OBJETIVO GENERAL: Diseñar, calcular y construir un taladro portátil para barrenar vidrio con una capacidad máxima de 13mm de espesor. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Se requiere un taladro especial para barrenar vidrio con un espesor máximo de 13mm, sin causar agrietamiento al vidrio y lo más rápido posible para lo cual se seleccionará una broca adecuada para estos requerimientos. Para este taladro se requiere diseñar y calcular la base que soporta el mecanismo. Es necesario el diseño y la selección de un mecanismo adecuado que permita que el motor se deslicé 13mm sobre las barras cromadas de una manera simétrica. Se seleccionara el motor de acuerdo a las especificaciones de las brocas. Se diseñara un sistema de enfriamiento para la broca diamantada. Se calculara y diseñara un mecanismo de sujeción para el trasladar del prototipo Se diseñara un sistema de control para encendido y apagado del motor, para prevenir sobrecarga y corto circuito del mismo. Para las personas especializadas en trabajos con vidrio es importante tener una herramienta que les permita barrenar el vidrio tanto a diferentes diámetros como también de diferentes espesores, teniendo en cuenta la calidad del barreno. Especificaciones: 1. Barrenar vidrio 2. Velocidad del motor 3500 RPM 3. No provoque vibraciones 4. Fácil de operar. [11]

12 5. Ligero y fácil de trasportar. JUSTIFICACIÓN: Este proyecto se va a desarrollar por varios motivos, este tipo de máquina existe pocas en el mercado, habiendo solo pocas empresas dedicada al ramo de la construcción de aparatos para vidrio existe la necesidad de la importación de maquinaria Italiana con un costo muy elevado. En México existen muy pocas empresas dedicadas al diseño y construcción de maquinaria para vidrio. Por este motivo se crea la necesidad de diseñar y construir un Taladro portátil. Para las microempresas dedicadas al trabajo con vidrio es una necesidad grande que exista maquinaria eficaz a bajo costo para poder barrenar el vidrio en su empresa. La necesidad de diseñar y producir maquinaria es importante porque esta máquina al haber pocas en el mercado tiene un precio elevado en el mercado (Alrededor de $7, mas IVA.), y el importar al país, eleva su precio alrededor de los $ a $ Euros lo cual es un gasto grande para los microempresarios o a los que inician con esta actividad ligada al vidrio. Lo que se pretende primordialmente es reducir el costo de esta máquina, para que el microempresario pueda adquirirla pretendiendo también mejorar la calidad del producto y reducir las vibraciones. Se tendrá el beneficio de contar con una máquina de buena calidad a mejor costo (menor a los que se encuentra en el mercado actualmente), así se tendrá la oportunidad de que cualquier persona dedicada la ramo del vidrio pueda adquirir la maquina sin la necesidad de gastar tanto por este tipo de producto. DATOS DEL EQUIPO Y / O PROTOTIPO, NECESARIOS PARA SU INSTALACIÓN Y OPERACIÓN: VOLTAJE AMPERAJE FASES KW HP CONTACTOS N/A N/A N/A N/A N/A INTERNET AGUA DRENAJE GAS LP OTRO COMBUSTIBLE DIMENSIONES (m) Y PESO (Kg.) LARGO ANCHO ALTO PESO Otros requerimientos: Una toma de agua cercana para la conexión de una manguera, contactos de voltaje alterno de 127V, un drenaje cercano. [12]

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