Facultad de Ingeniería Industrial y Mecánica Carrera Profesional de Ingeniería Mecánica Informe de Suficiencia Profesional para optar el Título Profesional de Ingeniero Mecánico Mejora del diseño de Helicoide de Filtro Rotativo para aumento de vida útil de sus horas maquina en Fabtech SAC Bachiller: Cueto Pàucar, John Miguel Lima Perú 2016 i
DEDICATORIA Este informe de suficiencia es una paso hacia adelante en el largo camino del aprendizaje y continuo desarrollo; camino que tuvo como base el esfuerzo de mis padres, a los que agradezco su gran apoyo y amor. Dedicado a ti mi amor, que eres mi motor y motivo para crecer al lado tuyo. Agradezco a Dios, por fortalecer mi perseverancia y guiarme día a día. ii
AGRADECIMIENTO Eliseo Paez A., profesor de Ingeniería Mecánica y asesor del proyecto, por su constante apoyo, su gran acompañamiento durante el desarrollo y por todo el tiempo de ayuda continua que fortalecieron el contenido de este trabajo, a los aportes para el enriquecimiento personal y profesional. iii
ÍNDICE RESUMEN... VII INTRODUCCIÓN... VIII CAPÍTULO 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN...1 1.1. PLANTEMAMIENTO DEL PROBLEMA...2 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA...5 1.2.1. PREGUNTA GENERAL...5 1.2.2. PREGUNTAS ESPECIFICAS...5 1.3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA...6 1.4. LIMITACIONES...7 1.5. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN...7 1.6. OBJETIVOS...8 1.6.1. OBJETIVO GENERAL...8 1.6.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS...8 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO...9 2.1. BASES TEÓRICAS...10 2.1.1. ESTADO DE LA TECNOLOGÍA...10 2.1.2. ASPECTOS GENERALES...11 2.1.3. MALLA DE RANURA CONTINUA...12 2.1.4. EQUIPO SEPARADOR SOLIDO-LIQUIDO TROMMEL...12 2.1.5. ELEMENTOS FINITOS CON SOFTWARE AUTODESK INVENTOR...13 2.1.6. TRANSPORTADOR HELICOIDAL...13 2.2. DEFINICIÓN DE TERMINOS...14 iv
CAPÍTULO 3. MARCO METODOLÓGICO...17 3.1. VARIABLES...18 3.1.1. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE LAS VARIABLES...18 3.1.1.1. VARIABLE INDEPENDIENTE...18 3.1.1.2. VARIABLE DEPENDIENTE...18 3.2. METODOLOGÍA...19 3.2.1. TIPO DE ESTUDIO...19 3.2.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN...19 3.2.3. TIPO DE DISEÑO...19 3.2.4. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN...19 3.2.5. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS...20 CAPÍTULO 4. METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA...21 4.1. ANÁLISIS SITUACIONAL...22 4.2. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN...23 4.3. SOLUCIÓN AL PROBLEMA...24 4.4. RECURSOS REQUERIDOS...25 4.4.1. CRONOGRAMA...26 4.5. ANÁLISIS ECONÓMICO - FINANCIERO...27 CAPÍTULO 5. ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS...30 5.1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS...31 5.1.1. CÁLCULO DE PESO DE SÓLIDOS...31 5.1.2. DIÁMETRO Y PASO DEL HELICOIDE...32 5.1.3. TENSIÓN EN CORDÓN DE SOLDADURA...33 5.1.4. VERIFICACIÓN DE ESFUERZO SOBRE CORDÓN DE SOLDADURA...34 5.1.5. AUTODESK INVENTOR SIMULATION...35 v
5.1.6. MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS...35 5.1.7. DATOS INICIALES...37 5.1.8. SIMULACIÓN POR MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS...38 5.1.8.1. TENSIÓN POR VON MISES...40 5.1.8.2. DESPLAZAMIENTO DE NODOS...42 5.1.8.3. DEFORMACIONES UNITARIAS POR EJES...44 5.1.8.4. PRESIÓN POR CONTACTO...46 5.1.8.5. COEFICIENTE DE SEGURIDAD...48 5.1.8.6. AUMENTO DE HORAS DE TRABAJO...50 CONCLUSIONES...51 SUGERENCIAS...52 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...53 ANEXOS...54 vi
RESUMEN En este proyecto se presenta el proceso de la mejora del diseño de un filtro rotativo, mediante la simulación en el software de diseño autodesk inventor. Esta mejora resulta ante la problemática constante de la ruptura de las paletas al interior del cesto del filtro rotativo. Esto a la necesidad de satisfacer al cliente y reparar las imperfecciones. Este problema se suscita por un diseño anterior, el cual ya no cubre con las expectativas, tanto del cliente, como por las pérdidas que genera a la empresa fabricante, ante la cantidad de reparaciones que se debe intervenir. El nuevo diseño, será evaluado mediante el método de los elementos finitos, este método se realiza en el software autodesk Inventor, el cual simula el modelo diseñado, mediante unos parámetros ingresados, tales como son la fuerzas a las que será sometido el modelado. Estas fuerzas se basan en los datos entregados por el cliente de turno, igualmente estos datos son corroborados y se le otorga un factor de seguridad mayor para cualquier eventualidad. Asimismo, se verificará el costo beneficio de este nuevo diseño, confrontándolo con el antiguo diseño, se evalúa mediante la formulación del VAN y TIR, la ganancia y forma de recuperar la inversión en este proyecto. No es alcance del proyecto la fabricación y tampoco la puesta en marcha de este nuevo proyecto. Finalmente se darán las conclusiones debidas, al lograr el objetivo de la mejora del diseño del helicoide al interior del cesto del filtro rotativo, de la misma forma se darán recomendaciones como un refuerzo y estimulación a la mejora continua de los procesos en la organización. vii