Vibradora Cuba

7/26/2019 Vibradora Cuba

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ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIERA (ICAI)

GRADO EN INGENIERA ELECTROMECNICA

ESPECIALIDAD MECNICA

PROYECTO TCNICO-ECNMICO DE

DISEO DE UNA MQUINA VIBRATORIA

PARA EL ACABADO DE PIEZAS

Autor:Javier Llorente HernndezDirector:Mariano Jimnez Calzado

MadridMayo 2014


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Mquinavibratoriaparaacabadodepiezasdediferentesmateriales.

UniversidadPontificiaComillasI.C.A.I


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AUTORIZACIN PARA LA DIGITALIZACIN, DEPSITO Y DIVULGACIN EN ACCESORESTRINGIDODEDOCUMENTACIN

1.Declaracindelaautorayacreditacindelamisma.

ElautorD. Javier LlorenteHernndez,como Ingenierodegradode laUNIVERSIDADPONTIFICIA COMILLAS (COMILLAS), DECLARA que es el titular de los derechos depropiedadintelectual,objetodelapresentecesin,enrelacinconlaobraPROYECTO

FINALDE

GRADO:

DISEO

DE

UNA

MQUINA

VIBRATORIA

PARA

ACABADO

DE

PIEZAS

DEDIFERENTESMATERIALESquestaesunaobraoriginal,yqueostentalacondicindeautorenelsentidoqueotorgalaLeydePropiedadIntelectualcomotitularnicoocotitulardelaobra.En caso de ser cotitular, el autor (firmante) declara asimismo que cuenta con elconsentimientode los restantes titulares parahacer lapresente cesin. En caso depreviacesina tercerosdederechosdeexplotacinde laobra,elautordeclaraquetiene la oportuna autorizacin de dichos titulares de derechos a los fines de estacesinobienqueretienelafacultaddecederestosderechosenlaformaprevistaenlapresentecesinyasloacredita.

2.

Objeto

y

fines

de

la

cesin.

Con el fin de dar la mxima difusin a la obra citada a travs del RepositorioinstitucionaldelaUniversidad yhacerposiblesuutilizacindeformalibreygratuita(con las limitaciones que ms adelante se detallan) por todos los usuarios delrepositorioydelportaleciencia,elautorCEDEalaUniversidadPontificiaComillasdeformagratuitaynoexclusiva,porelmximoplazo legaly conmbitouniversal, losderechos de digitalizacin, de archivo, de reproduccin, de distribucin, decomunicacin pblica, incluido el derecho de puesta a disposicin electrnica, tal ycomosedescribenenlaLeydePropiedadIntelectual.Elderechodetransformacinsecedealosnicosefectosdelodispuestoenlaletra(a)delapartadosiguiente.3.Condicionesdelacesin.

Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, lacesin de derechos contemplada en esta licencia, el repositorio institucional podr


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(a)Transformarlaparaadaptarlaacualquier tecnologasusceptiblede incorporarlaainternet;realizaradaptacionesparahacerposiblelautilizacindelaobraenformatoselectrnicos, as como incorporar metadatos para realizar el registro de la obra eincorporarmarcasdeaguaocualquierotrosistemadeseguridadodeproteccin.(b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporacin a una base de datoselectrnica,incluyendoelderechodereproduciryalmacenar laobraenservidores,a

losefectos

de

garantizar

su

seguridad,

conservacin

ypreservar

el

formato.

.

(c) Comunicarla y ponerla a disposicin del pblico a travs de un archivo abiertoinstitucional,accesibledemodolibreygratuitoatravsdeinternet.1(d)Distribuircopiaselectrnicasdelaobraalosusuariosenunsoportedigital.2

4.Derechosdelautor.

El autor, en tanto que titular de una obra que cede con carcter no exclusivo a laUniversidadpormediodesuregistroenelRepositorioInstitucionaltienederechoa:a)AquelaUniversidadidentifiqueclaramentesunombrecomoelautoropropietariodelosderechosdeldocumento.

b)Comunicar

ydar

publicidad

ala

obra

en

la

versin

que

ceda

yen

otras

posteriores

atravsdecualquiermedio.

c)Comunicarlayponerlaadisposicindelpblicoatravsdeunarchivoinstitucional,

accesibledemodorestringido,enlostrminosprevistosenelReglamentodel

RepositorioInstitucional

1Enelsupuestodequeelautoropteporelaccesorestringido,esteapartadoquedararedactadoenlos

siguientestrminos:

2Enelsupuestodequeelautoropteporelaccesorestringido,esteapartadoquedaraeliminado.


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d) Recibir notificacin fehaciente de cualquier reclamacin que puedan formularterceraspersonasenrelacinconlaobray,enparticular,dereclamacionesrelativasalosderechosdepropiedadintelectualsobreella.5.Deberesdelautor.

Elautorsecomprometea:a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito noinfringe ningn derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual ocualquierotro.b)Garantizarqueelcontenidodelasobrasnoatentacontralosderechosalhonor,ala

intimidadyala

imagen

de

terceros.

c)Asumir toda reclamacin o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones pordaos, que pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieraninfringidossusderechoseinteresesacausadelacesin.d)Asumirlaresponsabilidadenelcasodequelasinstitucionesfuerancondenadasporinfraccindederechosderivadadelasobrasobjetodelacesin.6.FinesyfuncionamientodelRepositorioInstitucional.

Laobrasepondradisposicinde losusuariosparaquehagandeellaunusojustoyrespetuosoconlosderechosdelautor,segnlopermitidoporlalegislacinaplicable,ycon finesdeestudio, investigacin,ocualquierotro fin lcito. Condicha finalidad, la

Universidadasume

los

siguientes

deberes

yse

reserva

las

siguientes

facultades:

a) DeberesdelrepositorioInstitucional:

LaUniversidad informara losusuariosdelarchivosobre losusospermitidos,ynogarantizaniasumeresponsabilidadalgunaporotrasformasenquelosusuarioshaganunusoposteriordelasobrasnoconformeconlalegislacinvigente.Elusoposterior,msalldelacopiaprivada,requerirquesecitelafuenteysereconozcalaautora,quenoseobtengabeneficiocomercial,yquenoserealicenobrasderivadas. LaUniversidadnorevisarelcontenidodelasobras,queentodocasopermanecerbajo la responsabilidadexclusivadelautory noestarobligadaaejercitaracciones

legalesen

nombre

del

autor

en

el

supuesto

de

infracciones

aderechos

de

propiedad

intelectualderivadosdeldepsitoyarchivodelasobras.ElautorrenunciaacualquierreclamacinfrentealaUniversidadporlasformasnoajustadasalalegislacinvigenteenquelosusuarioshaganusodelasobras. La Universidadadoptarlasmedidasnecesariasparalapreservacindelaobra enunfuturo.


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b)Derechos que se reserva el Repositorio institucional respecto de las obras en lregistradas: retirarlaobra,previanotificacinalautor,ensupuestossuficientementejustificados,oencasodereclamacionesdeterceros.

Madrid,a27deMayode2014

ACEPTA

Fdo


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Proyecto

realizado

por

el

alumno/a:

JavierLlorenteHernndez

Fdo.: Fecha:26/05/2014

Autorizadalaentregadelproyectocuyainformacinnoesdecarcterconfidencial

ELDIRECTORDELPROYECTO:

MarianoJimnezCalzado

Fdo.: Fecha:26/05/2014

VBdelCoordinadordeProyectos

JESSRAMNJIMNEZOCTAVIO

Fdo.: Fecha:27/05/2014


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ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIERA (ICAI)GRADO EN INGENIERA ELECTROMECNICA

ESPECIALIDAD MECNICA

PROYECTO TCNICO-ECNMICO DE DISEODE UNA MQUINA VIBRATORIA PARA EL

ACABADO DE PIEZAS

Autor:Javier Llorente HernndezDirector:Mariano Jimnez Calzado

MadridMayo 2014


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Diseo de una mquina vibratoria para el acabado de piezas.

Autor: Javier Llorente HernndezDirector: Mariano Jimnez Calzado

Entidad Colaboradora: ICAI Universidad Pontificia Comillas

Resumen del proyecto

Introduccin

Actualmente prcticamente cualquier pieza producida en la industria requiere un

proceso de pulido y acabado superficial, ya sea como terminacin de la pieza o como

etapa previa al pintado, laqueado, etc.

Antiguamente este proceso quedaba relegado a la habilidad y experiencia de unoperario, sin embargo, en la actualidad a la hora hablar de grandes producciones, se

hace necesario encontrar procesos ms rpidos y econmicos.

Es por ello que cada vez se hace ms importante investigar en nuevos mtodos de

acabado y mejorar los ya desarrollados.

El objeto de este proyecto es desarrollar una mquina vibratoria para el acabado de

piezas.

Metodologa

Para el desarrollo del proyecto ha realizado previamente un estudio completo de todos

los mtodos de acabado de piezas por abrasin que hay actualmente en el mercado as

como el campo de la vibracin con el fin de desarrollar una mquina que desarrolle conla mayor eficiencia posible el trabajo que se le requiere.


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Una vez obtenidos los conocimientos necesarios se ha decidido desarrollar una mquina

vibratoria basada en un depsito toroidal sometido a vibracin que permita el acabado

de piezas de cualquier material mediantes piedras abrasivas. La fuente vibratoria es un

motor de 2,2Kw que hace girar un eje excntrico acoplado al motor, mediante un

acoplamiento elstico, a 1500rpm.

Para el diseo de cada una de las piezas que componen la mquina se han realizado

previamente todos los clculos necesarios (elementos significativos del sistema de

vibracin, dimensionamiento de la bancada, dimensionamiento del eje frente a fatiga y

fuerzas centrfugas, dimensionamiento de las excntricas, etc). Una vez finalizado el

diseo de la mquina se han realizado simulaciones de las piezas ms importantes

comprobando que los clculos realizados han sido correctos

A la hora de la realizacin del diseo se ha tenido en cuenta aportar facilidad de montaje

y desmontaje de las piezas en caso de avera de una pieza sin ser necesario actuar o

desmontar sobre la mayora del resto de las piezas. De esta forma se ha diseado un

soporte interior a la cuba, donde est ubicado el eje con sus rodamientos, permitiendo la

extraccin de dicha carcasa en el caso de cambio de rodamientos sin tener que

desmontar toda la cuba.

Dos de las excntricas que componen el eje vibratorio pueden extraerse y cambiarse de

posicin con facilidad con el fin de poder variar la amplitud de la frecuencia

dependiendo del material de la pieza o del tipo de acabado que se quiera realizar.

Mediante un canal en forma de espiral con cierta inclinacin se consigue un continuo

movimiento, tanto de rotacin como de traslacin. La mezcla abrasiva y las piezas


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seguirn el recorrido del canal en sentido ascendente y se repetir este proceso hasta que

la pieza este finalmente terminada. Este proceso cclico de avance se consigue con un

portillo de separacin que permanecer abierto siempre que se quieran reconducir las

piezas al fondo de la cuba para que vuelvan a hacer un nuevo ciclo.

La cuba esta soportada por unos muelles de compresin montados a su vez sobre la

bancada, permitiendo que quede totalmente fijada y evitando que la vibracin llegue a la

bancada. Para acceder de forma cmoda al motor situado en el interior de la bancada, se

ha montado una puerta en ella permitiendo el acceso interior a la bancada.

Dado el gran nivel de ruido producido por estas mquinas (pudiendo llegar a los 140

dB), se ha diseado una carcasa exterior con un recubrimiento acstico con el fin de

aislar totalmente la mquina del exterior.


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Una vez finalizado el diseo y montaje se ha realizado el plano de las piezas ms

significativas as como el plano de conjunto, lista de materiales y hojas de fases.

Para la realizacin del presupuesto se va a disponer de un taller de fabricacin con

todas las mquinas necesarias y el valor de cada una de las partidas de cada mquina. Se

va a calcular el coste total de tres piezas significativas de dificultad diferente ( sencilla,

normal, difcil) y mediante extrapolacin del valor del coste/kilo de cada una de estas

tres piezas se va a calcular el coste del resto de las piezas.

Resultados

Se ha conseguido desarrollar una mquina que permite el acabado superficial de las

piezas de forma satisfactoria y aportando una gran comodidad a la hora del montaje y

desmontaje as como consiguiendo un ambiente de trabajo cmodo y saludable gracias ala carcasa de recubrimiento acstico que consigue aislar perfectamente el ruido

provocado por la vibracin dentro de la cuba de trabajo

Los resultados obtenidos en los clculos son los siguientes:

Dimetro del eje de valor 40mm

Constante K de cada uno de los 18 muelles de valor 652616

Dimensiones

de

las

excntricas(

100x90mm,

e=20mm)


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Fuerzacentrfugaproducidaporlasexcntricasdevalor21,889KN

El coste del precio de venta del producto obtenido en el presupuesto es de 10677,53

Euros con un beneficio aplicado del 10%.


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Design of a vibratory machine forpart finishing.

Author: Javier Llorente Hernndez

Director: Mariano Jimnez Calzado

Institution: ICAI Universidad Pontificia Comillas

Abstract

Introduction

Currently, almost any piece produced in industry requires a polishing process and

surface finishas part of the final process in the construction of the piece or as a preludeto paint, lacquering, etc

Formerly, this process was relegated to the skill and experience of the operator.However, currently, when we are talking about big productions, it is necessary to find

faster and cheaper processes.

For this reason, it is important to investigate new finishing methods and to improve

those already existing.

The purpose of this project is to develop a vibratory part finishing machine.

Methodology

Firstly, a research of all methods of piece finishing by abrasion and vibration that are

currently on the market was made in order to develop a machine of finishing parts.

After obtaining the necessary knowledge, it was decided to develop a vibrating machinebased on a toroidal tank that is subject to vibration to allow the finishing of all materials


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by abrasive stones. The vibration source is a 2.2 Kw motor that rotates an eccentric

shaft coupled to the motor through a flexible coupling at 1500rpm.

For the design of each component of the machine all necessary calculations were

previously performed (significant elements of the vibration system, dimensioning the

shaft against centrifugal forces and fatigue, dimensioning of eccentric parts, etc).

Once the design is completed it has been performed machine simulations of the most

important pieces checking that calculations were correct.

At the time of creating the design, it has been taken into account that in order to easily

assembly and disassembly the parts of the machine in case of failure of a piece, without

the need for the removal of the rest of the pieces. It has been designed a support of the

shaft placed inside the tank, allowing the extraction of the support in case of change

bearings without dismantling the whole tank.

Two of the eccentric pieces can be removed and easily positioned in another position to

vary the amplitude of the frequency depending on the material the part is made of or the

type of finish you want to perform.

Through a spiral channel with a certain inclination, a continuous movement is achieved.

The abrasive mixture and the pieces follow the channel upstream until the pieces are

finished. This repeating process of advancement is achieved with a separation flap that

will keep open until the process is finished.


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The tank is supported by compression springs mounted on the bed, preventing the

vibration form reaching the bench. To access the engine located inside the bed, a door is

mounted on the bed.

These machines produce noise levels up to 140dB. A shell with an acoustic coating was

designed to completely isolate the machine from the outside.


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Once the design and installation was completed, drawings of the most important pieces

and the assembly drawings, a list of materials and worksheets phases were made.

For the realization of the budget, there will be a manufacturing shop with all the

necessary machines and the value of each of the items in each machine. The total cost of

three significant pieces of different difficulty (easy, normal, hard) has been calculated

and, by extrapolation and with the value of the cost / kilo of each of these three parts,

the cost of the other parts was calculated.

Results

A machine that allows surface finishing of the parts was successfully developed,

providing great comfort at the time of assembly and disassembly as well as a

comfortable and healthy environment thanks to the shell with an acoustic coating tocompletely isolate the machine from the outside.

The results of the calculations are the following:

Shaft diameter of 40mm value

Value of the Constant K of each of the 18 springs = 652616 N/m

Dimensions of the eccentric (100x90mm, e = 20mm)

Value of Centrifugal force produced by the eccentric = 21,889KN


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The cost of the sale price of the product obtained in the budget is 10,677.53 Euros with

an applied 10% profit.


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JavierLlorenteHernndez Pgina 1

NDICEDELPROYECTO

DOCUMENTON1,MEMORIA........................................................................................................3

DOCUMENTON2,PLANOS..........................................................................................................95

DOCUMENTON3,PLIEGODECONDICIONES............................................................................121

DOCUMENTON4,PRESUPUESTO.............................................................................................139

DOCUMENTON5,REFERENCIAS...............................................................................................159


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DOCUMENTO

N

1,

MEMORIA


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DOCUMENTON1,MEMORIA

NDICEGENERAL

1.MEMORIADESCRIPTIVA............................................................................................................13

1.1.Descripcingeneraldelproyecto.......................................................................................15

1.1.1.Introduccindelproyecto...........................................................................................15

1.1.2.Objetivosdelproyecto................................................................................................15

1.2.1.Acabadosuperficial.....................................................................................................16

1.2.2.Procesos

Qumicos

.......................................................................................................

17

1.2.2.1.Desengrasado.......................................................................................................17

1.2.2.1.1. Desengrasadoconsolventes........................................................................17

1.2.2.1.1.1 Desengrasadoconsolventesen lquidofrooencaliente....................17

1.2.2.1.1.2. Desengrasado porvapordesolventes.................................................18

1.2.2.1.1.3. Desengrase consolventesportrapeo..................................................18

1.2.2.1.2.Desengrasealcalino.......................................................................................18

1.2.2.2.Decapado

..............................................................................................................

18

1.2.2.2.1.Decapadocondisolucionesdecidosulfrico.............................................19

1.2.2.2.2.Decapadocondisolucionesdecidoclorhdrico..........................................19

1.2.2.2.3.Decapadocondisolucionesdecidofosfrico.............................................20

1.2.2.2.4.Decapadoporaspersin................................................................................21

1.2.2.2.5.Decapadoporinmersinentanque..............................................................21

1.2.3.Procesosmecnicos:....................................................................................................22

1.2.3.1.Granalladora.........................................................................................................22

1.2.3.2.Rectificadora.........................................................................................................23

1.2.3.3.Tamborrotativodepulido...................................................................................25

1.2.3.4.Mquinavibratoria...............................................................................................26

1.2.3.5.Caractersticasyventajasdelosdiferentessistemasmecnicos........................27

1.2.4.PulidoElectroltico.......................................................................................................28

1.3.Materialesutilizadosparaelacabadosuperficial..............................................................29


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1.3.1.Abrasivos.....................................................................................................................29

1.3.1.1

Abrasivos

metlicos

...............................................................................................

30

1.3.1.2.Abrasivossintticos..............................................................................................31

1.3.1.3.Abrasivoscermicos.............................................................................................32

1.3.1.4.Abrasivosplsticos...............................................................................................33

1.3.1.5.Cscaradenuez....................................................................................................34

1.3.1.6.Granosdemaz.....................................................................................................35

1.3.2.Compuestosqumicos.................................................................................................35

1.4Vibraciones

..........................................................................................................................

37

1.4.1.Vibracinmecnica.....................................................................................................37

1.4.2.Frecuencianatural.......................................................................................................38

1.4.3.Amortiguamiento........................................................................................................38

1.4.5.Elementoselsticos.....................................................................................................39

1.5.DiseoMquinavibratoria.................................................................................................40

1.5.1.1Mquinavibratoria................................................................................................40

1.5.1.2.Formas

de

obtencin

ytransmisin

de

la

vibracin

ala

cuba

de

trabajo

...........

41

1.5.1.2.1.Motorvibratorio............................................................................................41

1.5.1.2.2.Ejevibratorio.................................................................................................42

1.5.1.2.3.Ejeexcntrico................................................................................................43

1.5.1.3.Partesprincipalesdelamquinavibratoria.........................................................44

1.5.1.3.1.Motorvibratorio............................................................................................45

1.5.1.3.2. Cuba..............................................................................................................45

1.5.1.3.3. Eje.................................................................................................................46

1.5.1.3.4. Contrapesos..................................................................................................46

1.5.1.3.4.Muelleshelicoidales.....................................................................................46

1.5.1.3.4. Bancada........................................................................................................46

1.5.1.4.Elementosauxiliaresdelamquinavibratoria....................................................47

1.5.1.4.1.Tamizdeseparacin......................................................................................47

1.5.1.4.2.Trampillaseparadora.....................................................................................47


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1.5.1.4.3.Revestimientoacstico.................................................................................48

1.5.1.4.4.

Dosificador

de

agua

y

disolvente

qumico

.....................................................

49

1.5.1.4.5.Medidasdeevacuacindelquidos..............................................................49

1.5.2.Diseodelamquinavibratoria.................................................................................49

1.5.2.1.Ejeexcntrico:......................................................................................................52

1.5.2.2.Excntricas............................................................................................................53

1.5.2.3.Rodamientos.........................................................................................................54

1.5.2.4.Soportesrodamientos..........................................................................................55

1.5.2.5.Carcasa

eje

excntrico

..........................................................................................

55

1.5.2.6.Muelles.................................................................................................................56

1.5.2.7.Bancada................................................................................................................57

1.5.2.8.Recubrimientoacstico........................................................................................57

1.5.3.Montaje.......................................................................................................................58

2.CLCULOS..................................................................................................................................67

2.1.Clculodelpesodelacubaconabrasivos.........................................................................69

2.2.Clculo

ydimensionamiento

del

sistema

de

vibracin.

.....................................................

72

2.3.Dimensionamientodelespesordelabancada..................................................................80

2.4.Dimensionamientodeleje.................................................................................................82

3.ESTUDIOECONMICO...............................................................................................................91

3.1.Introduccin.......................................................................................................................93

3.2.Realizacindelpresupuesto...............................................................................................93


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NDICEDEFIGURAS

Figura1Decapadoporaspersin..................................................................................................21

Figura2Decapadoporinmersinentanque................................................................................22

Figura3Rectificadoratangencial..................................................................................................24

Figura4Tamborrotativo...............................................................................................................25

Figura5Campanarotativa............................................................................................................26

Figura6Pulidoelectroltico...........................................................................................................29

Figura7Abrasivos

..........................................................................................................................

30

Figura8tablaabrasivosmetlicos................................................................................................31

Figura9Abrasivossintticos.........................................................................................................32

Figura10Abrasivossintticos.......................................................................................................33

Figura11Abrasivosplsticos.........................................................................................................34

Figura12Cscaradenuez.............................................................................................................34

Figura13Granosdemaz..............................................................................................................35

Figura14

Compuestos

qumicos....................................................................................................

36

Figura15Mquinavibratoria........................................................................................................40

Figura16Motorexcntrico...........................................................................................................42

Figura17Ejevibratorio.................................................................................................................43

Figura18levaseguidor....55

Figura19Funcionamientoexcntrica seguidor...........................................................................44

Figura20Motorexcntrico...........................................................................................................45

Figura21Tamizdeseparacin......................................................................................................47

Figura22Trampillaseparadora.....................................................................................................48

Figura23Revestimientoacstico..................................................................................................48

Figura24Dimensionamiento........................................................................................................51

Figura25Ejeexcntrico................................................................................................................53

Figura26Excntricas.....................................................................................................................54

Figura27Rodamientodecontactoangular..................................................................................54


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Figura28Soportesrodamientos...................................................................................................55

Figura

29

Carcasa

eje

excntrico

...................................................................................................

56

Figura30muellehelicoidal............................................................................................................56

Figura31Bancada.........................................................................................................................57

Figura32Recubrimientoacstico.................................................................................................58

Figura33Montaje1......................................................................................................................59

Figura34Montaje2......................................................................................................................60

Figura35Montaje3......................................................................................................................61

Figura36

Montaje

4......................................................................................................................

61

Figura37Montaje5......................................................................................................................62

Figura38Montaje6......................................................................................................................63

Figura39Montaje7......................................................................................................................64

Figura40Montaje8......................................................................................................................65

Figura41Montaje9......................................................................................................................66

Figura42Pesocuba.......................................................................................................................69

Figura43

Esquema

sistema

vibratorio

..........................................................................................

72

Figura44Respuestaenfrecuencia................................................................................................74

Figura45Respuestaenfrecuencia2.............................................................................................74

Figura46esquemaexcntrica.......................................................................................................76

Figura47DiagramadeBode.........................................................................................................78

Figura48CdigoMatlab...............................................................................................................79

Figura49Dimensionamientobancada1.......................................................................................80



Figura52Dimensionamientoeje1................................................................................................82

Figura53Dimensionamientoeje2................................................................................................83

Figura54LneadeinfluenciaA......................................................................................................84

Figura55LneadeinfluenciaB......................................................................................................84

Figura56LneadeinfluenciaC......................................................................................................84


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Figura57LneadeinfluenciaD.....................................................................................................84

Figura

58

Lnea

de

influencia

D

con

cargas

1

................................................................................

85

Figura59LneadeinfluenciaDconcargas2................................................................................85

Figura60DiagramadeMohr.........................................................................................................88

Figura61Medidasexcntrica........................................................................................................90


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1.

MEMORIA

DESCRIPTIVA


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1.1.

Descripcin

general

del

proyecto

1.1.1.

Introduccin

del

proyecto

Actualmenteprcticamentecualquierpiezaproducidaen la industriarequiereunprocesode

pulido y acabado superficial, ya sea como terminacin de la pieza o como etapa previa al

pintado,laqueado,etc.

Antiguamenteesteprocesoquedabarelegadoa lahabilidadyexperienciadeunoperario,sin

embargo, en la actualidad cuando hablamos de grandes producciones, se hace necesario

encontrarprocesosmsrpidosyeconmicos.

Esporelloquecadavezsehacems importante investigarennuevosmtodosdeacabadoy

mejorarlosyadesarrollados.

Losprimerossistemasfueron losrotativosdepulido,sumndoseposteriormente lossistemas

vibratorios.Estosprocesospermitenobtenergrandesproduccionesdepiezasacabadasycon

bajoscostosdeelaboracin.

1.1.2.Objetivosdelproyecto

El objetivo de este proyecto es desarrollar unamquina vibratoria basada en un depsito

sometidoavibracinquepermitaelacabadodepiezasdecualquiermaterialmediantepiedras

abrasivas. Paraello,serealizarelestadodelartedetodoelcampodelacabadoporabrasivos

ascomounestudiodelossistemasvibratoriosytodaslasvariablesqueintervienen.

Unavezadquiridos losconocimientosnecesariospararealizareldesarrollode lamquina,se

disearaen3DgraciasalprogramaSolidEdgecadaunodeloscomponentesquelaconstituyen

as como su montaje. Previamente se realizarn todos los clculos necesarios para su


36/198




dimensionamiento.

Posteriormente

se

realizar

el

plano

de

conjunto

y

algunos

planos

de

las

piezas

ms

representativas,ascomolalistademateriales,hojasdefasesypresupuestodelproyecto.

1.2.Clasificacindelosdistintostiposdeacabadosuperficial

1.2.1.Acabadosuperficial

Es importante tener claro antes de comenzar con el desarrollo del proyecto que cualquier

procesoquemodifiqueanivelmicroscpico larugosidad,porosidad,brillo,etcdeunapieza

determinada, sin alterar su forma a nivel macroscpico, implica un sistema de acabado

superficial.Existenungrannmeroderazonesporlasquesenecesitanprocesosdeacabadode

superficie.Estosmotivospuedendebersea:

Limpiezadeforma generaldediferentespiezas.

Aportarunaproteccinalapiezacontralaoxidacinocorrosin

Embellecerlasuperficiedelapieza

Permitirsumanipulacinsinriesgoparaeloperario

Mejorarlascaractersticasderesidenciaaldesgastedelmaterialbase

Mejorarelprocesodeajuste,paraqueenconjuntoconotraspiezas,puedanfuncionar

correctamenteenmecanismososistemasmviles.

Losprocesosutilizadosvarios,peronormalmentesepuedenclasificaren tresgrupos:

Procesosqumicosdelimpieza,desengrasadoydecapado

Procesosmecnicosmanuales,semiautomticosoautomticos.

Procesosdepulidoyacabadoenformaelectroltico. [1]


37/198




1.2.2.ProcesosQumicos

1.2.2.1.

Desengrasado

Eltratamientodedesengrasadosuelesernecesarioparaeliminar losresiduosproducidospor

aceitesygrasassobrelasuperficiedelapieza.Estetratamientoconsisteenintroducirlaspiezas

enbaosdesengrasantesconagentestensoactivos, cuyaeficaciadependedelaconcentracin

deldesengrasante,deltiempodeltratamientoydelatemperaturaalaqueesteserealiza.

Eldesengrase

es

de

gran

importancia

antes

de

proceder

aotros

procesos

posteriores

como

el

decapado, el fosfatizado o el pintado, ya que una quedar pequea pelcula de grasa que

quedaseenlapiezapodra generarrecubrimientosdepocaadherenciao impedirlaformacin

delapelcula.

1.2.2.1.1. Desengrasadoconsolventes

Algunossolventes,comoel industrialoel tolueno,han llegadoatenergranaceptacinen la

industriagraciasasu fcilmanejoyelbuenresultadoqueobtieneconellos.Eldesengrasecon

disolventespuederealizarsedetresmanerasdiferentes:

1.2.2.1.1.1 Desengrasadoconsolventesen lquidofrooencaliente

Consiste en la inmersin de las piezas en el disolvente en un recipiente adecuado. Este

disolventedebesercambiadotras lautilizacindeesteunnmero limitadodeveces.Estose

debeaquelagrasayaceitequesedesprendendelapiezapuedenesparcirsesobrelasnuevas

piezasadesengrasar,yporconsiguienteanularelefectodeldisolvente.


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1.2.2.1.1.2. Desengrasado porvapordesolventes

Estedesengrasadoconsisteenexponerlapiezaalvapordelsolventegeneradoenelinteriorde

unacuba,lugardondesecalientaellquidoyseproduceunanube,quealtocarlapiezafrase

condensa,arrastrandolagrasaalfondodelacubaydejandolapiezatotalmentedesengrasada.

Generalmenteseempleansolventesclorados.

1.2.2.1.1.3. Desengrase consolventesportrapeo

Se utiliza cuando el nmero de piezas es pequeo y para desengrasarlas de forma regular.

Consisteenquitardelapiezalosmaterialesquepudieranperjudicarlaadherenciaconuntrapo

embebidoenundisolvente.

1.2.2.1.2.Desengrasealcalino

De los procedimientos previos al proceso de fosfatizado, el desengrase alcalino es elms

utilizadodado

el

buen

resultado

que

produce.

Se

realiza

en

caliente

atemperaturas

entre

60C

y90Cynormalmente conagitacinparaacelerarelprocesodeacabado.

El proceso a seguir consiste en insertar el material en un tanque que contiene el fluido

desengrasante.Dichotanquetieneunsistemadebombeoparalograrlarecirculacindelfluido

yqueelmaterialselibredelagrasacompletamente.

1.2.2.2.

Decapado

Estosprocesosqumicosseempleancomopasopreliminaralrestodeprocesosdeacabado,o

bien como terminacin de la pieza cuando la calidad de la pieza no requiere un proceso

posterior.Para lasaleacionesconuncontenidoencobreseutilizansolucionessulfocrmicas

mientras que para los aceros no aleados se utilizan soluciones cidas basadas en el cido

fosfricooelcidoclorhdrico.


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1.2.2.2.1.Decapadocondisolucionesdecidosulfrico.

Utilizadofundamentalmentepara materialescomoelhierroyelaceroinoxidableyenmenor

medidaparaelaluminio.La solucinutilizadadecidosulfricoseutiliza enconcentraciones

quevaranentreun5y25%,ya temperaturasqueoscilanentrelos50Cylos70C.Eltiempo

detratamientodependedefactorescomo lacomposicindelmetal, lacantidaddecidoy la

temperatura del bao, aumentando la velocidad de ataque a medida que aumenta la

concentracin.

Lasventajasdeusodeestecidoson:

Bajocostedellquidodecapante

Desprendimientomsbajodevaporesqueotroscidos

Nosonnecesariosgrandesvolmenesdecidos

Lasdesventajas

son

las

siguientes:

Laproduccindesuperficiesobscurassobreelacerodealtocontenidoencarbono.

Elaltocosteenergtico,yaquesenecesitaoperaraaltastemperaturas.

1.2.2.2.2.Decapadocondisolucionesdecidoclorhdrico

Utilizadofundamentalmente,

como

el

cido

sulfrico,

para

el

decapado

de

piezas

de

hierro

y

acero inoxidable. Estas disoluciones se utilizan cuando el uso del cido sulfrico no es tan

efectivocomosedeseara,comoenelcasodelaformacindexidosenatmsferascorrosivas

si han sufrido algn tipo de deshidratacin previa al decapado o cuando se desarrollan

productos de corrosin sobre superficies recubiertas con aceites o grasas anticorrosivas de

proteccintemporal.

Lasventajassonlassiguientes:


40/198




Proporcionasuperficiesbrillantesylisasalaspiezas.

Existe

una

menor

posibilidad

de

producirse

corrosin

que

con

otros

cidos.

Fcileslavadosdebidoalaaltasolubilidaddeloscloruros.

Las capas galvanizadas se adhieren mejor al metal, con mayor facilidad y son ms

uniformes.

Menoscosteenergticodebidoaquelastemperaturassonmsbajas.

Lasdesventajassonlassiguientes:

Altocoste

de

la

disolucin.

Necesidaddellevaruncontroldelosvaporesproducidos.

Volatilidad.

1.2.2.2.3.Decapadocondisolucionesdecidofosfrico

Seutiliza

para

piezas

de

hierro

yacero

yda

lugar

aexcelentes

superficies

protegidas

yaptas

para recubrimientos comopinturas.Este tipodedisolucin seutilizaparael tratamientode

piezas moderadamente afectadas por la oxidacin. Suele emplearse el cido a una

concentracinentreel5%yel20%yaunatemperaturaentreel50Cy60C.

Lasventajassonlassiguientes:

Enproporcionespordebajodel2%queda sobre la superficieunapelculade fosfato

protectora.

Noseproducenresiduos peligrosossobreelmetal.

Esladisolucinquetienemenor tendenciaaproducircorrosinlocalizada.

Lasdesventajasson:

Esladisolucindecidomsdbildelastresmencionadas.


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1.2.2.2.4.Decapadoporaspersin

Eldecapadoporaspersinseutiliza cuandosetienenpiezassumamentegrandescomopara

desarmarlasydecaparlaspor inmersinenuntanque.Nosonnecesariosunosconocimientos

especializadosparasuejecucinaunquees importantedisponerdeexperienciaysupervisin

paraminimizarlosriesgosalasalud,seguridadymedioambiente.

Si lostiemposdecontactoconelcidoy losprocedimientosdeaclarado finalnotuvieranun

controladecuadopodra producirsecorrosinenlaszonastratadas

Figura1Decapadoporaspersin

CortesadelaUniversidadPolitcnicaSalesianadeEcuador.

1.2.2.2.5.Decapadoporinmersinentanque

Lainmersinentanquetienelaventajadetratartodaslassuperficiesdelelementoparalograr

unaptimaresistenciaa lacorrosinyunacabadouniforme.Es tambin lamejoropcinen

aspectosdesaludyseguridadpuestoquesiempreserealizaenellugardelafabricacin.[3]


42/198




Figura2Decapadoporinmersinentanque

CortesadelaUniversidadPolitcnicaSalesianadeEcuador.

1.2.3.Procesosmecnicos:

Losdiferentesprocesosmecnicosautilizardependerndeltipodematerialapulir,influyendo

enladecisinaelegir, ladurezadelmaterial,suformatoylarugosidadinicialqueesteposea.

Para

pequeas

producciones,

se

decide

generalmente

por

el

pulido

manual.

Cuando

se

trata

de

grandes producciones, normalmente se opta por sistemas semiautomticos o totalmente

automatizados. En esta categora se encuentran los sistemas de pulido a granel (pulido con

tamboryvibratorias)y laspulidorasautomticas.Ademsse incluyetambin lagranalladoray

larectificadora.

1.2.3.1.Granalladora

El granallado es un proceso en el cual,mediante el bombardeo de partculas abrasivas que

impactanaaltavelocidadsobrelasuperficiedelapieza,seconsigueunaltogradodedecapado

ylimpieza,ascomounacorrectaterminacinsuperficial.

Esteprocesoes aplicadoenlneasdegrandesproducciones,enlasquelafiguradeloperarioes

mnima.

[3]


43/198




Elequipodegranalladoestcompuestopor:

Turbinascentrfugasparaellancedeabrasivoconvariadordefrecuencia

Cmaradegranallado.

Sistemadefiltracindepolvoeimpurezas.

Sistemaderecirculacinylimpiezadelabrasivo

Sistemadecarga

Sistemadedescarga

1.2.3.2.Rectificadora

Larectificadoraesunamquinausadaprincipalmentepararealizarmecanizadosporabrasin.

Seobtieneunamayorprecisinyunamenorrugosidadqueconelmecanizadoporarranquede

viruta.

Laspiezasquesesuelenrectificarsondeaceroendurecidotrasuntratamientotrmico.Parael

rectificado el abrasivo usado suele estar en forma demuela. La velocidad de giro de estas

muelaspuedellegaraalcanzarlas30.000rpmenfuncindeldimetrodelamuela.

Segneltipodepiezaarectificar,seusaunouotrotipoderectificadora.Lasmsdestacadas

son:

Rectificadorastangenciales:Consistenenuncabezalprovistodeunamuelayuncarro,

elcualsemueveenformadevaivn.Seusanpararectificarsuperficiesplanas.

Rectificadorassincentros:Estncompuestaspordosmuelasysonusadaspararectificar

piezascilndricasdetamaopequeo.


44/198




Rectificadoras universales: Se usan para el rectificado de los dimetros de ejes

exteriores.

Son

mquinas

de

gran

tamao

y

con

un

cabezal

portauelas

con

un

variador

develocidad.[4]

A continuacin se muestra una imagen de una rectificadora tangencial con sus partes

principales

Figura3Rectificadoratangencial

Cortesadewww.demaquinasyherramientas.com


45/198




1.2.3.3.Tamborrotativodepulido.

Estossistemasestncompuestosporuntamborcuyaformapuedeserprismticaocilndrica,

elcualgirasobresuejedesimetramedianteunsistemademotorreduccin.

Lavelocidadperifricarecomendabledebera estarentrelos 0,5ylos1,2metrosporsegundo

(m/s). Este tambor puede tener uno o varios compartimentos para las diferentes piezas a

acabar.

Figura4Tamborrotativo

CortesadellibroSistemasdepulidodePedroClaudioRodrguez.

Unavariantede lostamboresrotativosson lascampanasdepulido.Estascampanasdepulido

consistenenunrecipientequevamontadosobreuneje,elcualpuede bascularalrededorde

unpuntofijo,pudindosegraduarsungulodeinclinacinrespectodelahorizontalcuandosea

necesario.

Estas

campanas

tienen

la

ventaja

de

que

resultan

ms

cmodas

que

los

tambores

a

la hora de cargar y descargar debido a la variacin del ngulo de inclinacin, aunque los

resultadosobtenidosporambasmquinassonsimilares.


46/198




Figura5Campanarotativa

CortesadellibroSistemasdepulidodePedroClaudioRodrguez

1.2.3.4.Mquinavibratoria

Elprincipiodefuncionamientodeestasmquinassebasaenlatransmisin,aunrecipienteque

contienepartculas,delasvibracionesdeunafuentegeneradoradevibracionesdeamplitudy

frecuencia variables. Estas partculas son sometidas a movimientos vibratorios de misma

frecuencia pero desfasadas entre s en funcin de la distancia de la partcula al eje del

recipiente.

Esnecesarioqueelrecipientedescansesobreunosresortesparaaislarlasvibracionesdelresto

delamquinaperosinquitarlemovilidadalrecipiente.

Estaoscilacin se logragraciasaun sistema rotorqueest fijoal recipientede trabajoode

forma externa a l y con una transmisin, el cual posee unos contrapesos excntricos

regulables,mediante loscualesvaria laamplitudde laoscilacindependiendode laposicin

relativa entre los diferentes contrapesos. La frecuencia de oscilacin se podr variar

modificandolavelocidaddelrotor.


47/198




1.2.3.5.Caractersticasyventajasdelosdiferentessistemasmecnicos.

Conlossistemasdetamborrotativo yvibracinselogranlassiguientesoperaciones:

Desbastedelarugosidadsuperficialdelapiezabajolastoleranciasespecificadas.

Incrementarlalisuradelasuperficiedelapiezaatrabajarsinafectaralcolororiginaly

obteniendoungranbrillo.

Obtenersuperficiesquerealcenlosprocesosdeconversin.

Eliminarcoloraciones

producidas

por

algn

proceso

de

soldadura

otemple.

Eliminaraceites,desmoldantesuotro tipodecontaminantesadheridosa lasuperficie

delapieza.

Eliminarlaoxidacinproducidaenlosprocesosdetratamientotrmico.

Aplicarrecubrimientosalassuperficiescomolubricantes,antioxidantes,fosfatizanteso

cerasemulsionables.

Los procesos de acabado mecnico suelen operarse sobre piezas forjadas, estampadas,

fundidas, extradas y soldadas. Tambin puede aplicarse tambin al pulido deminerales,

siendonecesariorealizarvariasetapasconsecutivasycongranosabrasivoscadavezmenores,

dependiendodeladurezadecadagemaenparticularydelgradoderugosidadinicial.

Normalmente estos procesos de acabadomecnico se realizan en unmedio hmeda (con

algn producto emulsionable en aguao simplemente agua) y con compuestos abrasivos de

diversostipos.

Losmaterialesusadoseneltamborrotativodepulidosondiversosysuutilizacindependede

la etapa en la que se encuentre uno. Para la etapa de desbaste se puede utilizar xido de

aluminio, carburo de silicio, pmez en polvo, pastas lquidas emulsionables en agua, o

compuestoscermicos.Sinembargo,paralaetapadeabrillantadosesuelenutilizardiferentes

cuerpos

geomtricos

de

acero

con

aristas

redondeadas.


48/198




Por

otro

lado,

dentro

de

los

sistemas

vibratorios

para

la

etapa

de

desbaste

suelen

usarse

abrasivos en polvo conglomerado con resina epxica o polister en formas geomtricas y

tamaos diversos, pudindose elegir los mismos segn las caractersticas de las piezas a

procesar. Estos abrasivos conglomeradoso chips son dexidode aluminio,de carburode

silicio,dealminacalcinadayde componentescermicos.Paraelabrillantadofinal,comoen

losprocesosrotativos,seusan cuerposdeaceroconalgncompuestotensioactivo.

Laventaja

de

los

sistemas

de

vibracin

frente

alos

rotativos

es

que

el

acabado

es

similar

en

todalageometraysuperficiedelapieza,mientrasqueeneltamborseatacamsalasaristas

envezdea losplanos.Sinembargo,paraprocesosderebabadoseprefieren lossistemasde

tamborrotativo.

1.2.4.

Pulido

Electroltico

Este sistemaestcompuestoporunafuentedecorrientecontinuaydedoselectrodos.Unode

elloses lapiezafuncionandocomonodo(+),yelotrocomo ctodo(),elcualpuedeserde

diversosmaterialesdependiendodeltipodemetalapulirydelprocesoelectroqumicoelegido.

Alcircular lacorrienteelctricaa travsdelelectrolito,seproduce ladisolucindelmaterial

puestocomonodo(pieza),formndoseunacapaviscosadeproductosdeladisolucin.

Elespesordeestacapanoesconstante,producindose unadisolucinmayoren lospicos,y

porlo

tanto

producindose

una

nivelacin

de

la

superficie.

Enlafigura (a)puedeapreciarseelesquemadeuncortetransversaldelasuperficieantesdel

procedimiento, y en la figura (b) despus del tratamiento donde puede apreciarse esa

nivelacindelasuperficie.


49/198

Javi

Esto

dela

cont

emb

anti

Este

reac

perj

1.3.

1.3.

Elpr

Dich

pue

otro

Mqui

rLlorent

permiteo

pieza.Los

engan, los

argo

exist

oniooplo

procesoha

ivos qum

dicialespa

Materi

1.Abrasi

incipiode

africcins

enserde

dependien

avibrato

eHernn

teneruna

materiales

aceros al

n

proble

modefor

sustituido

icos que

ralasalud

les

utili

os

cabadode

produce

iversastip

dodeltipo

riaparaa

Universi

ez

Fig

reduccin

enlosque

carbono e

as

con

det

amayorit

engranm

unidos a

elaspers

ados

pa

lasmqui

lchocarlo

os,hacien

deacabad

cabadod

dadPontifi

ra6Pulid

Cortesade

de larugo

seutilizae

inoxidabl

erminados

ria.

didaalpr

las altas

nasasco

ra

el

aca

asvibrato

smateriale

oreferenc

quesequ

epiezas

iaComilla

electrolti

Wikipedia

idadsuper

temtodo

s, alumini

latones

y

cesodepu

temperatu

oalmedi

bado

su

iasytamb

sabrasivos

iaasufor

ieradaral

edifere

I.C.A.I

o

ficialypor

sonelcob

o, oro, pl

leaciones

lidoqumic

ras provo

ambiente.

erficial

resrotati

conlaspi

aymateri

pieza.

tesmate

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reylasale

ta, hierro

ternarias

q

o,enelcu

caban vap

.[5]

ossebasa

zasapulir.

al.Seesco

riales.

Pgina 2

aaltacali

cionesqu

y nquel.

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conten

lseutiliza

ores nitro

enlafricci

Losabrasi

geruntip

9

ad

lo

Sin

an

an

sos

n.

os

ou


50/198




Haciendoreferenciaasucomposicin,losprincipalesabrasivospuedenclasificarseen:

Abrasivoscermicos

Abrasivosplsticos

Abrasivossintticos

Abrasivosmetlicos

Cscaradenuez

Granosdemaz

Figura7Abrasivos

CortesadeGoogleimgenes

1.3.1.1Abrasivosmetlicos

Dentrodelosmediosmetlicos, losmsusadossonelaceroyelaceroinoxidable.Elaceroes

unabrasivonoconsumible idealparaunagranvariedaddeacabados.Esteabrasivoproduce

unasuperficieacabadasinrebaba,suaveybrillante.Cuandoserequiereunatotalausenciade

xido,elacero inoxidablees lamejoreleccin.El tiempodeacabadoconestosabrasivoses

inferioralrestodeabrasivos.

Estosabrasivospuedenencontrarseenunagranvariedaddeformasgeomtricasdiferentes.A

continuacinse

muestra

un

catlogo

tomado

de

Giant

Finishing.


51/198




Figura8tabla

abrasivos

metlicos

CortesadeGiantFinishing.

1.3.1.2.Abrasivossintticos

Estos abrasivos ofrecen un acabado extremadamente fino, lo que los hace ideal para usos

mdicos,dentales,aeroespaciales,etc.Recomendadosparaelacabadodepiezasmetlicasyel

acabadoanterioralpintado.


52/198




Poseen

una

densidad

menor

a

la

de

los

metlicos,

plsticos

y

cermicos,

lo

que

reduce

el

martilleoconlasuperficieyelcoste.Poseenunavidadeusomayorqueelrestodeabrasivosy

producenunacabadomuylimpio.

Estosabrasivossonespecialmentebuenosparamquinasdealtaenerga,talescomobarriles

centrfugos,debidoalagranresistenciaaldesgastequeposeen.

Eltipo

de

acabado

depender

de

la

forma

ytamao

de

la

piedra

abrasiva

en

cuestin.

Cada

fabricanteutilizaunagamadecoloresdiferenteparaclasificarlosde tal formaquehagams

sencillasudiferenciacin.

Figura9Abrasivossintticos


1.3.1.3.Abrasivoscermicos

Sonabrasivosconaltavidadeuso,bajocostey losmsusadosgraciasasualtaversatilidad.

Sonfabricadosenunaaltavariedaddeformasgeomtricas.

Estosmedios cermicos estn hechos slice yotrosminerales y abrasivos, que se combinan

formando un producto similar al cemento duro. La densidad de los abrasivos cermicos se

determinaporlacantidaddeabrasivosquesehaincorporadoalamezclaantesdesucoccin.

Elms

denso

ser

el

que

ms

abrasivo

tenga.

Esto

es

importante

porque

cuanto

mayor

sea

su


53/198




densidad,elcortesermsagresivo,esdecir,uncortemsrpidoyunasuperficiemsrugosa,

y

adems

el

tiempo

de

vida

ser

mayor.

Por

lo

tanto,

cuando

se

requieran

bajos

tiempos

de

acabado,seutilizaranestosabrasivosdealtadensidad.

Sinembargocuandoelobjetivoseaobtenerunagranprecisin,comopuedeserenlajoyera,

seharusodeabrasivoscermicosdemuypequeo tamao.Ademseste tipodeabrasivo

proporcionaungranbrilloalapieza.

Figura10Abrasivossintticos

CortesadeGiantFinishing

1.3.1.4.Abrasivosplsticos

Serecomiendanparalaeliminacingeneraldemetal,prepintado,pulidoycorterpido.

Seutiliza

para

metales

blandos,

como

el

latn

yaluminio,

omateriales

fibrosos.

Estos

abrasivos

producen un acabadomuy suave, pero conmuy poco brillo. Sonmenos agresivos que los

cermicos,peroproducenmejoresacabados superficiales. Loshaydediferentes formas. Las

formas de tetraedro y cono son buenas parapiezas con agujeros. La figura del tringulo es

buenaparaelacabadodelasesquinasdelaspiezas.


54/198




Figura11Abrasivosplsticos


1.3.1.5.Cscaradenuez.

Lacscaradenuezesunproductoduroy fibrosoqueseutilizasobre todocomosustitutoal

chorrodearena.Seconsideraunabrasivosuaveyde largaduracin.Comosehadichoantes,

se utiliza como sustituto de la arena para evitar problemas de salud por inhalacin. Tiene

mltiples aplicaciones como la limpieza de moldes delicados, pulido dejoyas, armaduras,

motoreselctricosyturbinasdevapor,y desbarbadodeplsticos.

Eltamaodelosgranospuedevariardesdelos5mmhastalas30micras,dependiendodeltipo

deacabadoquesequierarealizar.

Figura12Cscaradenuez



55/198




1.3.1.6.Granosdemaz

Losgranosdemazson idealespara laeliminacindecontaminacinsuperficial,escombrosy

revestimientosconpocooningn impactosobre lapieza.Esresistentea laroturaysepuede

volverautilizarvariasvecesenelprocesodelimpieza.

Es unmedio biodegradable y orgnico que no presenta riesgos para la salud ni elmedio

ambiente.

Dejanunasuperficielimpiayseca,yestdisponibleendiferentestamaosquevaranentrelos

2mmylos0,25mm.[6]

Figura13Granosdemaz


1.3.2.Compuestosqumicos

Loscompuestos

qumicos

usados

en

una

mquina

vibratoria

oen

un

tambor

rotativo

sirven

para:

Mejorarlaeficienciadelprocesodeacabado

Acelerarqumicamenteelprocesodeacabado

Aumentarlalubricacin

Conservarelcolordelaspiezas


56/198




Prevenirdeoxidacinycorrosin

Se

pueden

clasificar

en

tres

tipos:

Compuestoslquidos

Compuestosenpolvo

Cremasdeacabado

Figura14Compuestosqumicos

CortesadeGiantFinishing


57/198




1.4

Vibraciones

1.4.1.

Vibracin

mecnica

Una forma sencilladedefinirelconceptodevibracinmecnica seraelmovimientodeuna

masahaciadelanteyhaciaatrsrespectodeunaposicindereposo.

Esimportantedejarclaroqueparaqueuncuerpovibreesnecesarioquesteposeaalmenos

unelementoinercialyunrestaurador.

Tambines importante tener claro aqu tipode causaes laqueprovoca la vibracin. Esta

perturbacinpuedeserinstantneaopermanente.

Unaperturbacininstantneaesaquellaqueapareceenuninstantedetiempoyactoseguido

desaparece. Por el contrario una perturbacin permanente es aquella que siempre est

presenteenelcuerpo.

Lasvibracionesmecnicaspuedenclasificarsedependiendodediversospuntosdevista.

Dependiendodeltipodeexcitacin,puedenservibracinlibreovibracinforzada.

Unavibracinlibreescuandoelsistemavibraacausadeunaaccininstantnea,mientrasque

unavibracinforzadaesaquellaqueestprovocadaporunaaccinpermanente.

Dependiendo de la disipacin de energa, pueden clasificarse en amortiguadas o en no

amortiguadas. El amortiguamiento produce una prdida de energa provocando una

disminucindeldesplazamientoen la respuesta.Por lo tanto, lavibracinamortiguadaes la

quelafrecuenciadeoscilacindependedeladisipacindelaenerga,yaseaporfriccinopor

unelementoamortiguador.


58/198




1.4.2.Frecuencianatural

Lafrecuencianaturaleslaqueposeeuncuerpoosistemaaltenerunainerciayunoselementos

restauradores. Esta frecuencia resulta de la vibracin libre, por lo tanto no depende de la

excitacinyslodelascaractersticasfsicasdelsistema.

1.4.3.Amortiguamiento

Es importante aclarar antes de todo que cualquier sistema mecnico posee un

amortiguamiento, el cual depender de diferentes factores que sern comentados ms

adelante.

Sielsistemamecnicoquesevaadesarrollarposeeunavibracinforzada, laamplituddesu

respuesta tiende a aumentar considerablemente en un rango cercano a la frecuencia de

resonancia,siendoestaamplificacinmayorcuantomenorseaelamortiguamiento.

Por lotantoesdevital importanciaconocer las fuerzasqueprovocandichasvibracionespara

deesaformaalejarlafrecuencianaturaldelsistemadelasfrecuenciasderesonancia.

Sinembargohaycasosen losqueseestobligadoatrabajarenunrangodevelocidadesyno

sepuedeevitar laresonanciaparaalgnvalordedichorango.Enestoscasosjuegaunpapel

muy

importante

el

amortiguamiento,

ya

que

cuanto

mayor

sea

este,

menor

ser

la

amplificacindelarespuesta.

A parte del amortiguamiento que viene dado en el sistema, hay diferentes formas de

aumentarlo. Por ejemplo, con la introduccin de lquidos (agua, aceites), aportando

amortiguamientoexterno,omediantematerialesestructuralesconungranamortiguamiento

interno.


59/198




Enaplicacionesconuncarcterestructural, lasunionesremachadasoatornilladas introducen

un

amortiguamiento

mayor

que

las

uniones

soldadas,

ya

que

se

disipa

ms

energa

al

permitir

unciertodeslizamientoentresuperficies.

Sinembargo,estetipodeunionesatornilladasoremachadasgeneranmayoresproblemasde

corrosin que las uniones soldadas. A pesar de esto, para estructuras que precisan un alto

grado de amortiguamiento este tipo de uniones tienen que ser una posibilidad a tener en

cuenta.[7]

1.4.4.Aislamientodelasvibraciones

Elconceptodeaislamientodevibracionesestodoprocedimientoconelcualesposiblereducir

cualquierefectoindeseableasociadosatodavibracin.

Lossistemasdeaislamientodevibracionessepuedenclasificarenactivosopasivos.

Elcontrolpasivoeselcualestformadoporunelementoelsticoyunelementodisipadorde

energa.Porejemplo,unmuellemetlico,uncorchoounresorteneumtico.

Elcontrolactivodevibracineselcualestcompuestoporunservomecanismoformadopor

unsensor,unprocesadordesealyunactuador.Deestaformaelcontrolmantienesiempre

constanteladistanciaentreelplanodereferenciaylamasavibrante.

1.4.5.Elementoselsticos

Sonaquelloselementosquesufrenunadeformacinporlaaccindeunafuerzaaplicadasobre

ellosyque recuperan suposicin inicialal cesaresa fuerza.Sonutilizadospara recuperar la

posicin inicialderganosmvilescuandodesaparece lafuerzaoparaabsorbervibracionesy


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disminuiresfuerzosbruscos.

1.5.

Diseo

Mquina

vibratoria

1.5.1.Estadodelarte

1.5.1.1Mquinavibratoria

Elacabadodepiezaspor vibracin tiene lugarenunacubade trabajo sostenida sobreunos

muelles para amortiguar el tambaleo. La energa por vibracin es transmitida a la cuba por

mediodeunmotorexcntricocolocadosobreestaensu interioroporotrosprocedimientos

quetransmitandichavibracinalacubadetrabajo.

Estavibracincreaunafrotacindelabrasivocontralaspiezas.Paraayudaralprocesoseaade

aguayotroscompuestosdisolventes. [8]

Estasmquinasvibratoriasestnequipadascondiferentesaccesoriosquepermitenrecortaren

tiempos,mejorarelacabadoyobtenermscomodidadalahoradelacabado.

Figura15Mquinavibratoria.

CortesadeRosler.


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1.5.1.2.Formasdeobtencinytransmisindelavibracinalacubadetrabajo

Uno de los puntosms importantes, de los cuales depender la calidad del acabado de las

piezas,eslavibracin.

Hayvariasformasdetransmitirestavibracinalacubadetrabajo,cadaunaconsusventajase

inconvenientes,peroigualdetilessiempreycuandosediseendelaformacorrecta.

1.5.1.2.1.Motorvibratorio

Enestecasoelmotorestencontactocon lacubadetrabajotransfirindoledirectamente la

energa vibratoria. Esta vibracin se consigue acoplando unos contrapesos al motor

consiguiendo una excntrica. Dependiendo de la colocacin del nmero de contrapesos se

consiguendiferentesfrecuenciasdevibracin.

Eslaformamssencilladeobtenerytransmitirlavibracin,sinembargo,alahoradeacceder

almotorporposibleaveraomodificacin,sehacemscomplicado,yaqueesteseencuentra

enelinteriordelacuba.

A continuacin semuestra un esquema de unmotor vibratorio con dos contrapesos para

causarlavibracin:[9]


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Figura16Motorexcntrico

CortesadeSPASA

1.5.1.2.2.Ejevibratorio

Enestecasoelmotornoesvibratorioyseencuentraexternoalamquina. Pormediodeuna

trasmisinsetransmiteelparmotorauneje internoa lamquina.Esteejeestencontacto

con la cubamediante una plataforma por medio de rodamientos. Para crear la vibracin

necesariase

dispone

de

unos

contrapesos

en

dicho

eje.

Puede

haber

problemas

ala

hora

de

transmitir el par por medio de la correa ya que el eje estar sufriendo un movimiento

vibratorio.Comoventajasestel fcilaccesoalmotor,yaqueesteseencuentraexternoa la

mquina.


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Figura17Ejevibratorio

CortesadelapatentedeTonyCampanelli,15deabrilde1975

1.5.1.2.3.Ejeexcntrico

Consisteen transmitircomoenelcasoanteriorunparmotorauneje interiora lamquina,

peroenestecasoelejeesexcntrico.Pormediode laexcntricaseharacontactoa lacuba

conunseguidorsiguiendoelesquemasimpledeunalevaseguidor.

Deestaformaconseguimosqueelejenosufraelmovimientovibratorioyporlotantonohabr

complicacionesalahoradetransmitirelparmedianteunacorreaocadena.


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Figura 18 leva-seguidor Figura 19 Funcionamiento excntrica- seguidor.

CortesadeGoogleimgenes CortesadeI.C.A.I

1.5.1.3.Partesprincipalesdelamquinavibratoria

Laspartesprincipalesquecomponenunamquinavibratoriason:

Motor

Cuba

Eje

Contrapesos

Muelleshelicoidales

Bancada


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1.5.1.3.1.Motorvibratorio.

Elmotoreselencargadodetransferirlaenergavibratoriaalacubadetrabajo.Estavibracin

seconsigueacoplandounoscontrapesosalmotorconsiguiendounaexcntrica.Dependiendo

de la colocacin de y el nmero de contrapesos se consiguen diferentes frecuencias de

vibracin.

Enelcasodeutilizarunejeexcntrico,elmotornotendracopladoningunaexcntrica.

Figura20Motorexcntrico

CortesadeSPASA

1.5.1.3.2. Cuba.

Elemento en el que se encuentran los abrasivosjunto con las piezas a acabar. La cuba es

sometidaavibracin

yde

ah

la

vibracin

se

transmite

atodas

las

piezas

yabrasivos.


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1.5.1.3.3. Eje.

Esteelemento

es

utilizado

cuando

se

decide

causar

la

vibracin

mediante

un

elemento

que

no

es elmotor. El eje dispone de unas excntricas que hace que el eje tenga unmovimiento

oscilatorioprovocadoporlasdistintasfuerzascentrfugas.

Esteejepuedeestardirectamenteacopladoalmotorounidoaestemedianteunacorreao

cadena.

1.5.1.3.4.

Contrapesos.

Elementosencargadosdeproducirlavibracin.Estoscontrapesosopesosexcntricos,pueden

estarmontadosdirectamenteenelmotoroenunejeacoplado, medianteunatransmisino

directamente,almotor.

1.5.1.3.4. Muelleshelicoidales.

Elementosnecesarios

para

amortiguar

el

movimiento

entre

la

cuba

yla

bancada.

Se

deben

colocarentreestosdoselementosyennmeronecesarioparaconseguirquenollegueninguna

vibracinalabancada.

1.5.1.3.4. Bancada.

Elementode lamquina sobreelque irmontada toda lamquinaydonde recaer todoel

peso.Estaaisladadelmovimientovibratoriodelacubagraciasalosmuelleshelicoidales.

Sedebedisearde tal formaquepueda soportar todoelpesodel restode laspiezasde la

mquinasinsufrirningndaoodeformacin.


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1.5.1.4.Elementosauxiliaresdelamquinavibratoria

1.5.1.4.1.Tamizdeseparacin

Lasaplicacionesdeacabadoporvibracinrequierendeunprocesodeseparacindelaspiezas

parahacermsptimoelproceso.Lostamicesseparadorescumplenperfectamenteconesta

funcin.Deestaformaseconsiguequeelabrasivosecueleporlosorificiosdeltamizyquese

quedennicamentelaspiezasacabadas.

Figura21Tamizdeseparacin

CortesadeRosler

1.5.1.4.2.

Trampilla

separadora

Permitela

separacin

de

las

piezas

ya

que

cierra

el

camino

hacia

el

tamiz

de

separacin.

Duranteelprocesodeacabado la trampillapermaneceabierta,permitiendoquese repitael

ciclodeacabadorecirculandoel flujodeabrasivoshasta laparte inferiorde lacuba.Unavez

terminadoelacabado,secierralatrampilla,dirigiendodeestaformalaspiezasylosabrasivos

haciaeltamizdeseparacin.[10]


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Figura22Trampillaseparadora

Cortesade

Rosler

1.5.1.4.3.Revestimientoacstico

Laabsorcindelruidoayudaacrearunentornodetrabajoagradable.Elnivelderuidoqueda

determinadoporeltamaoypotenciadelamquina,ascomoeltipoytamaodelaspiezasy

abrasivos.Sinunamedidadeproteccinacsticaadecuada,elnivelderuidopuedevariarentre

los75y140dB.[11]

Figura23Revestimientoacstico

CortesadeALMCO


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1.5.1.4.4.Dosificadordeaguaydisolventequmico

Elconstante

suministro

de

agua

ycompuesto

disolvente

es

esencial

para

el

correcto

acabado

de laspiezas.Esporellomuy importanteun sistemaquedosifiqueestamezcla.Unabuena

formaesmediante salidasdispuestasenel interiorde la cuba ycolocadasde tal formaque

cubrantodalasuperficieposible.

1.5.1.4.5.Medidasdeevacuacindelquidos

Es importantedisearunabuenaformadeevacuacindeloslquidosparahacermsefectiva

laproduccinymejorarlacomodidad.Unaposiblesolucinesdisponerdeunatrampillaenla

parte inferior de la cuba.Otra posible alternativa sera aadir la posibilidad de que la cuba

pudierainclinarsedetalformaquefacilitaralaevacuacindeloslquidos.

1.5.2.Diseodelamquinavibratoria

Sevaadisearunamquinavibratoriacuyacubadetrabajoesdeformatoroidal,enlaquela

paredinteriorestarrecubiertadematerialesresistentescontralaabrasin.Elmotorsealojar

de formaexternaenel interiorde labancadaenposicinvertical.Elpardesalidadelejedel

motor ser transmitidomediante un acoplamiento elstico a un segundo eje ubicado en el

interior de la cuba. Esteltimo ejedispondrde4 excntricas con las que se conseguir la

vibracinrequeridaparatransmitiralacubadetrabajo.

Lacubasecolocarsobreunabancadamedianteunosmuelleshelicoidalesqueamortigenel

movimientovibratorioyporlotantoquedichabancadanosufraningnmovimientovibratorio.

Elesquemadelfuncionamientodescritosepuedeobservarenelcroquisadjuntoenlaseccin

deplanos.

Mediante un canal en forma de espiral con cierta inclinacin se consigue un continuo

movimiento,tanto

de

rotacin

como

de

traslacin.

La

mezcla

abrasiva

ylas

piezas

seguirn

el


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recorridodelcanalensentidoascendenteyse repetiresteprocesohastaque lapiezaeste

finalmente

terminada.

Este

proceso

cclico

de

avance

se

consigue

con

un

portillo

de

separacin

quepermanecerabiertosiemprequesequieranreconducirlaspiezasalfondodelacubapara

quevuelvanahacerunnuevociclo.

Parauna fcilycmodaseparacinde laspiezas,sehacolocadoun tamizdeseparacina la

salidadelacubaquecolarelabrasivoydejarsalirnicamentelaspiezasterminadas.

Ademsen

el

fondo

de

la

cuba

se

disear

un

desage

para

una

fcil

evacuacin

de

los

lquidos

yunatapadevaciadoparaevacuarlaspiedrasabrasivas.

Dadoelelevado ruidoqueproduceneste tipodemquinas, seha acopladouna carcasade

recubrimiento acstico encima de la bancada, que rodee toda la cuba. De esta forma

conseguimosuncompletoaislamientodel ruido.Dichacarcasadisponedeuna tapasuperior

conlaquesepuedeaccederdeformafcilalinteriordelacuba.

Paraeldiseodelamquinaseharunestudiodefuerzasyposteriormentesedimensionar,

seharnlosclculosnecesariosyseelegirnloscorrectosmaterialesparasufabricacin.

Sehancroquizadounosdiseospreviosdelamquinaadisearparatenerunavisindetallada

delamquina.Estoscroquissehanintroducidoenlaseccindeplanos.

Una vez realizados los clculos sedisear y se realizarn losplanosde conjunto yde cada

piezaenelprogramaSolidEdge.

Dimensionamientoprevio

Para tener una visin aproximada de la potencia necesaria del motor en funcin de las

dimensionesde lamquinasehanobtenidoalgunosvaloresdeuncatlogodeunfabricante.


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Sinembargoseobtendranalticamenteestevalordelapotenciaysecomprobarqueelvalor

calculado

es

de

magnitud

razonable.

Acontinuacinsemuestradichatablaenfuncindelasdiferentesmagnitudes.

Figura24Dimensionamiento

Cortesadeunfabricante

Capacidad

til(L)

Capacidad

total(L)

A

mm

B

mm

C

mm

D

mm

E

mm

Motor

(HP)

16 24 150 600 700 550 6 0.5

100 110 200 1000 1080 940 13 3

280 340 345 1530 1370 1025 19 7.5

450 600 430 1900 1690 1450 19 10


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Mquinavibratoriaparaacabadodepieza

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