UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

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Julia Pérez Flores
hace 5 años
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1 UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA, ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA MEJORAS AL DISEÑO DE UNA PRENSA DE 1600 TONELADAS Rafael Angel Rodríguez Cruz Jesús Almonaci Vallejo Dr. José de Jesús Razo García

2 INTRODUCCIÓN 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. 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, buen acabado y con una buena tolerancia. Principio de funcionamiento de la prensa hidráulica.

3 INTRODUCCIÓN Las prensas hidráulicas son muy versátiles para cualquier operación de plegado, curvado, enderezado, etc. de diversas formas, tamaños y secciones, estas pueden ser convencionales y de CNC. PRENSAS CON BASTIDOR DE CUELLO DE CISNE Fabricante Fuerza (kn) Superficie de la mesa (mm) AGME 50 a x 350 a 400 x 550 ARRIETA 200 a x 480 a x 840 LUZUAN 40 a x 400 a 500 x 800 LOIRE 500 a x 600 a x ONA PRES 200 a x 600 a x PRENSAS DE DOS MONTANTES O DE CUATRO COLUMNAS Fabricante Fuerza (kn) Superficie de la mesa (mm) AGME 100 a x 500 a x ARRIETA 750 a x 700 a x GAMEI a x 600 a x 120 LIZUAN 200 a x 500 a x LOIRE 500 a x 800 a x ONA PRESS 800 a x a x 2 700

4 INTRODUCCIÓN Ejemplos de prensas hidráulicas verticales. Ejemplos de prensas hidráulicas verticales, de cuello de cisne.

5 INTRODUCCIÓN Ejemplos de prensas hidráulicas verticales, de columnas.

6 INTRODUCCIÓN Ejemplos de prensas hidráulicas horizontales. Ejemplos de prensas hidráulicas verticales, de CNC.

7 INTRODUCCIÓN En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 grupos principales: Simple acción Doble acción Triple acción Los factores principales para seleccionar un tipo de prensa para una determinada producción son: Clase de operación por efectuarse Forma y tamaño del artículo Material empleado en la fabricación del artículo Producción horaria. Troqueles o dados, su tamaño y construcción

8 INTRODUCCIÓN Las aplicaciones de las prensas hidráulicas, según el fin a las que son destinadas, son: Para comprimir cuerpos voluminosos. Para la extracción de zumos, aceites esencias. Para elevar cuerpos muy pesados. Para desarrollar esfuerzos. Para trabajar los metales. Para efectuar diversos ensayos. Para moldear bajo presión.

9 INTRODUCCIÓN Los factores principales para seleccionar un tipo de prensa para una determinada producción son: Clase de operación por efectuarse. Forma y tamaño del artículo. Material empleado en la fabricación del artículo. Producción horaria. Precios límites del producto terminado. Troqueles o dados, su tamaño y construcción.

10 PRENSA HIDRÁULICA DE 1600 TON. Los procesos de manufactura que se llevarán acabo en la prensa hidráulica entre otros, para la posición cerrada son el doblez de placas de espesores muy gruesos, el embutido y cortado de tapas para tanques. Cuando la prensa hidráulica se trabaje en las posiciones abierta e intermedia, se realizarán los mismos procesos de manufactura pero para espesores más pequeños.

11 PRENSA HIDRÁULICA DE 1600 TON. Prensa hidráulica en la etapa de construcción actual.

12 PRENSA HIDRÁULICA DE 1600 TON. Componentes: mesa y carro móvil. Componente: viga telescópica.

13 CONSTRUCCIÓN DE LA CORTINA

14 CONSTRUCCIÓN DE LA CORTINA Posición de trabajo: cerrada, intermedia y abierta.

15 MODELADO DE LA CORTINA Configuración interna de la cortina. Elementos utilizados: vigas simétricas y no simétricas.

16 MODELADO DE LA CORTINA Soldadura, placas de contacto superior e inferior, y placas posicionadoras de los pistones. Elementos utilizados: placas y contactos.

17 MODELADO DE LA CORTINA Configuración final de la cortina. Ecuaciones de restricción representan la soldadura.

18 CONDICIONES DE FRONTERA (cortina) Posición abierta.

19 CONDICIONES DE FRONTERA (cortina) Posición intermedia.

20 CONDICIONES DE FRONTERA (cortina) Posición cerrada.

21 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición abierta. n = 1.78

22 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición abierta. n = 1.08

23 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición intermedia. n = 1.34

24 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición intermedia. n = 1.1

25 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición cerrada. n = 1.93

26 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (cortina) Posición cerrada. n = 0.634

27 CONSTRUCCIÓN DE LA MESA (a) (b)

28 MODELADO DE LA MESA

29 MODELADO DE LA MESA Configuración final de la cortina. Elementos utilizados: placas, vigas no simétricas (rieles de ferrocarril) y contactos. Ecuaciones de restricción representan la soldadura.

30 CONDICIONES DE FRONTERA (mesa) Posición abierta. Posición intermedia. Posición cerrada.

31 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Posición abierta.

32 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Placas, n = 0.82 Posición abierta. Rieles, n = 7.45

33 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Posición intermedia.

34 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Placas, n = 2 Posición intermedia. Rieles, n = 11.31

35 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Posición cerrada.

36 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (mesa) Placas, n = 1.18 Posición cerrada. Rieles, n = 7.73

37 CONSTRUCCIÓN DE LA VPP

38 MODELADO DE LA VPP

39 CONDICIONES DE FRONTERA (vpp) Elementos utilizados: placas y contactos. Ecuaciones de restricción representan la soldadura.

40 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (vpp) n = 0.35

41 CONSTRUCCIÓN DE LAS COLUMNAS Las secciones transversales de las columnas son:

42 ANÁLISIS DE LAS COLUMNAS Columnas sección transversal I: Tensión: σ F Mc + A I 1.789x10 = 16.29x10 N m 6 = η = Compresión: S y σ 248MPa = = MPa 6 [ 1.789x10 N(0.0114m) ](0.0988m) = MPa x10 m P A = S yc ec l + sec k 2k cos(7.1787x P = 343toneladas P AE x10 = P) P 6

43 ANÁLISIS DE LAS COLUMNAS Columnas sección transversal II: Tensión: σ 6 F 1.789x10 N = 3 A x10 m = 2 = MPa η = S y σ 248MPa = MPa = 3.73 Compresión: P S y l cr 1 = S y A 2π k CE P = 564toneladas cr 2

44 CONSTRUCCIÓN DEL CARRO MÓVIL

45 MODELADO DEL CARRO MÓVIL

46 MODELADO DEL CARRO MÓVIL

47 CONDICIONES DE FRONTERA (carro) Elementos utilizados: vigas simétricas, no simétricas, placas y contactos.

48 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (carro) n = 1.37

49 RESULTADOS DEL ANÁLISIS (carro) n = 1.69

50 CONCLUSIONES 1. La cortina trabaja con factores de seguridad mayores a la unidad en algunos casos, por lo que es necesario modificar su geometría, hasta obtener el modelo deseado que trabaje con un factor de seguridad mayor o igual a dos. 2. La mesa al igual que la cortina trabaja con factores de seguridad para algunos casos mayores a la unidad, siendo necesario modificar la configuración de éste componente con el propósito de aumentar el factor de seguridad con el que trabaja. 3. La VPP trabaja con un factor de seguridad menor que la unidad, para mejorarlo, es necesario rigidizar dicho componente hasta cumplir el factor de seguridad objetivo. 4. Cada carro móvil trabaja con un factor de seguridad mayor a la unidad, ya que se requiere que la prensa en general trabaje con un factor de seguridad mayor a dos, es necesario modificar su estructura interna hasta obtener el factor de seguridad objetivo.

51 PENDIENTES 1. Actualmente se está trabajando en encontrar la manera eficaz de reforzar la cortina y la mesa, para cumplir el factor de seguridad mínimo especificado. 2. La manera de reforzar la VPP y cada carro móvil debe ser muy cuidadosa, para lograr que la distribución de esfuerzos sea homogénea en toda la estructura, y evitar que solo algunos elementos soporten la mayor carga. 3. Cuando los análisis de los componentes de la prensa hidráulica resulten satisfactorios, se procederá a instrumentar los componentes que intervienen en el acabado del producto terminado que es la cortina y la mesa, con el fin de tener un control en el comportamiento estructural y predecir el grado de tolerancia del producto final.

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