introducciÓn

INTRODUCCINEsta investigacin parti bajo la necesidad del sena de contar con 30 bombas hidrulicas manuales originarias de una maquina herramienta fresadora. Para llevar a cabo esta investigacin seguiremos una metodologa, la cual servir para llevar de una manera ordenada y coherente la investigacin.Esta metodologa habla de la funcin, principio fsico,descripcingrafica y materiales con que cuenta la bomba originalmente. En una segunda fase se contara con un anlisis de condiciones de trabajo y criterios de seleccin de materiales que nos dar la pauta para encontrar y proponer los materiales que servirn de sustitutos.Por ultimo se darn los costos de los materiales y mecanizacin de las piezas ms importantes de acuerdo a la funcin dentro de la maquina.RESUMENEl presente proyecto involucr gran cantidad de temas expuestos en el taller de materiales. Estos conocimientos nos permitieron realizar un anlisis crtico y dinmico en una sustitucin de materiales.El primer paso que dimos estuvo orientado por una metodologa, como en primera medida recoleccin de la informacin sobre bombas hidrulicas manuales, funcin y principios de funcionamiento y el ambiente o entorno donde se desarroll el proyecto, entre otros.Este primer paso permiti orientar la investigacin y darle objetivo a la misma.Teniendo definida la problemtica a tratar, se empez por identificar las partes o piezas que componen el objeto de trabajo, adems identificamos su funcin y materiales que lo componen, acompaado de un anlisis de condiciones de trabajo, lo cual nos permiti que la identificacin de materiales tuviera un mejor mtodo.Despus de la investigacin preeliminar se procedi a evaluar dichos materiales cuantitativamente, esto se reflej en diferentes clculos de esfuerzos, espesores, entre otros, anlisis comparativo con tablas y informacin tcnica. Esto nos permiti concluir si el material usado cumpla con las condiciones de trabajo, funcionalidad y diseo, que de igual manera cumple con los requerimientos requeridos, pero sus propiedades estn muy por encima de las necesarias.Mediante este estudio, entramos a evaluar costos de procesamiento de los materiales sugeridos, en la sustitucin de materiales, tratando de aminorar costos.Por tal motivo en la parte final del estudio de factibilidad se encontrar una tabla con algunos costos de procesamiento de algunos materiales sugeridos.OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN:OBJETIVO GENERAL Lograr una sustitucin o si es posible una innovacin tcnica en la bomba hidrulica manual con respecto a los materiales de que est compuesta, logrando as una nueva bomba con las mismas propiedades de trabajo que la anterior y a un costo ms favorable.OBJETIVOS ESPECFICOS Describir la bomba teniendo en cuenta su funcin, principios fsicos y partes de la misma. Analizar las condiciones de trabajo de la bomba, para seleccionar los criterios de sustitucin de materiales por utilizar. Plantear los materiales posibles para la bomba, basndonos en los criterios de seleccin. Describir los materiales propuestos para la sustitucin.JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIONDesde el punto de vista de la fabricacin de productos, la Ingeniera Industrial garantiza la visin global de estos, en miras de una produccin competitiva y la total satisfaccin del cliente. Es por esta razn que como estudiantes de Ingeniera Industrial nos sentimos motivados y con el compromiso de complementar la generacin de un bien netamente prctico y tcnico como la bomba hidrulica manual con la aplicacin de tecnologas estrechamente relacionadas con la ingeniera tales como: Identificacin de las necesidades a cubrir por el producto y su funcin. Generacin de unadescripcingrfica como planos, despieces isomtricos, dimensiones, nombres de las piezas y su funcin. Recomendaciones sobre los materiales ptimos. Ofrecer al cliente un producto esttico, eficaz y econmico con respecto a su modelo original. Cotizar y comparar el costo de produccin de 30 bombas con el valor de la bomba original.Esta investigacin nos involucrara con el SENA, que estar muy pendiente de nuestro trabajo, esperando tambin dichos resultados que le permitan tener una propuesta mas para la solucin de sus necesidades.DESCRIPCIN Y SISTEMATIZACIN DEL REA PROBLEMTICAa. Estudio, evaluacin y sustitucin de los materiales de una bomba hidrulica manual con su evaluacin de costos.b. TITULO DESCRIPTIVO DEL PROYECTO: Ser posible lograr una mejora en la bomba hidrulica manual con respecto a los materiales que esta compuesta, sin afectar su desempeo y a un costo ms favorable?c. FORMULACIN DEL PROBLEMA:Analizaremos los diferentes materiales de que est compuesta la bomba, en que procesos de manufactura interviene, sus condiciones de trabajo, identificaremos los diferentes materiales que nos servirn como posibles sustitutos. Podremos conseguir materiales menos costosos, iguales o de mejores condiciones que los actuales de la bomba hidrulica? Afectaremos las condiciones de trabajo al cambiar dimensiones o reemplazar los materiales de la bomba? Podremos abaratar los costos de la bomba tomando una produccin al por mayor de 30 bombas?El tiempo asignado para la realizacin del proyecto es alrededor de dos meses.El estudio correspondiente ser catalogado un estudio de factibilidad.d. DESCRIPCIN Y LIMITACIN DEL REA PROBLEMTICA:e. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA:La idea del proyecto surgi gracias a la investigacin que realizbamos sobre el primer caso del taller de ingeniera de materiales, el cual consista en un carburador. La primera persona que nos atendi en sta tarea fue el profesor del taller de torno y fresa Francisco Vargas, que nos mencion algo sobre un proyecto del semestre anterior, queriendo averiguar sobre la suerte de dicho trabajo; en ese momento el profesor nos pregunt sobre nuestro proyecto, y como todava no tenamos algo definido, entonces nos ofreci trabajar con una bomba hidrulica manual de una fresadora, donde su funcin principal es lubricar las bancadas de la mquina."Esta bomba es bastante importante para la mquina, porque mantiene las bancadas lubricadas, pues stas son la vida de la mquina ", segn el profesor Francisco Vargas.El profesor en su taller nos mostr una bomba similar a la de la mquina, en acero, en la que estaban trabajando sus alumnos.Esta idea fue avalada por el profesor del taller de Ingeniera de Materiales, Ingeniero Mecnico Fernando Muoz, que despus de hablar con nosotros y haber visto un video donde se mostraba la bomba y su funcionamiento, decidi que lo mejor seria hacer una visita al SENA y discernir con el profesor Francisco Vargas sobre sus necesidades en torno a la bomba.En dicha charla se dejaron ver algunas necesidades como: tener bombas en cada una de las mquinas del taller (tornos, troqueladoras, cepillos, taladros, fresadoras, etc.) que en total son treinta; Estas mquinas hay que lubricarlas con aceiteras, y el factor costo y tiempo es bastante importante, pues, lo que se trata es buscar un material sustituto que pueda cumplir con las necesidades mecnicas que cumple la bomba original, teniendo en cuenta la diferencia de solicitar una sola bomba original con la produccin de treinta con los nuevos materiales.MARCO DE REFERENCIAa ) MARCO HISTRICO DE LA EMPRESA DONDE SE VA TRABAJAR:La misin del Sena es contribuir al desarrollo social, econmico, investigativo y tecnolgico en el departamento de Caldas, mediante la formacin profesional integral para el trabajo y la gestin de oportunidades productivas.En la actualidad el director regional es el Ingeniero Jhon Jairo Meja Duque apoyado por el doctor Gregorio Caldern Hernndez como subdirector de formacin profesional y desarrollo social.El Centro de Atencin Integral al sector de la industria y de la construccin orienta sus actividades al fortalecimiento tecnolgico de la regin, concentrando el aprendizaje en reas como: Metalmecnica, Electricidad, Textiles, Confeccin, Calzado, Automotriz, Diesel, Maderas Construccin Plstico y Caucho, Dibujo Tcnico, Mantenimiento Industrial.El moderno centro de automatizacin industrial lidera la capacitacin, difusin y transferencia de tecnologas de automatizacin contribuyendo al mejoramiento tecnolgico del hombre Colombiano y Latinoamericano a la modernizacin adecuada de procesos y equipos de la micro, pequea, mediana y gran empresa para poder competir dentro de los procesos de apertura econmica del pas. El SENA ha realizado convenios con FESTO de Alemania, EMCO de Australia y DEGEMEN SISTEMS de Israel, que le permite atender las siguientes reas de automatizacin industrial: Neumtica, hidrulica, PLC(Control Lgicos Programables), torno y fresa de control numrico computarizado y CAD / CAM, electrnica moderna y electromedicina.Nosotros nos vamos a desenvolver en el taller de torno y fresa que consta de alrededor de 30 mquinas (entre tornos, fresas, cepilladoras).MARCO TERICO Hidrulica: aplicacin de la mecnica de fluidos en ingeniera, para construir dispositivos que funcionan con lquidos, por lo general agua o aceite. La hidrulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseo de presas de embalse, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, vlvulas, surtidores y medidores se encarga del control y utilizacin de lquidos. Mecnica de fluidos: parte de la Fsica que se ocupa de la accin de los fluidos en reposo o en movimiento, as como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniera que utilizan fluidos. La mecnica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronutica, la ingeniera qumica, civil e industrial, la meteorologa, las construcciones navales y la oceanografa.La mecnica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la esttica de fluidos, o hidrosttica, que se ocupa de fluidos en reposo, y la dinmica de fluidos, que trata de fluidos en movimiento. El trmino de hidrodinmica se aplica al flujo de lquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinmica, o dinmica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presin son suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de compresibilidad.Entre las aplicaciones de la mecnica de fluidos estn la propulsin a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidrulica estudia la utilizacin en ingeniera de la presin del agua o del aceite. Bomba (mquina): Dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir lquidos y gases. En la mayora de ellas se toman medidas para evitar la cavitacin (formacin de un vaco), que reducira el flujo y daara la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se denomina dinmica de fluidos. Bombas alternativas: Las bombas alternativas estn formadas por un pistn que oscila en un cilindro dotado de vlvulas para regular el flujo de lquido hacia el cilindro y desde l. Estas bombas pueden ser de accin simple o de accin doble. En una bomba de accin simple el bombeo slo se produce en un lado del pistn, como en una bomba impelente comn, en la que el pistn se mueve arriba y abajo manualmente. En una bomba de doble accin, el bombeo se produce en ambos lados del pistn, como por ejemplo en las bombas elctricas o de vapor para alimentacin de calderas, empleadas para enviar agua a alta presin a una caldera de vapor de agua. Estas bombas pueden tener una o varias etapas.METODOLOGAa) DISEO, TCNICAS Y ANLISIS DE RECOLECCIN DE INFORMACIN1. Consecucin de informacin tcnica y especifica de la bomba por evaluar.2. Descripcin de la bomba, con su funcin, principio de funcionamiento, descripcin grafica de cada una de sus piezas.3. Anlisis de condiciones de trabajo generales y de cada pieza, para seleccionar criterios de sustitucin de materiales por utilizar.4. Jerarquizacin y evaluacin de criterios, cualitativa y cuantitativamente.5. Propuesta de materiales con base en criterios tcnicos y econmicos.6. Especificacin de la alternativa seleccionada.DESCRIPCIN DEL PRODUCTOA. GENERALES FUNCIN DE LA BOMBA HIDRULICA MANUAL.Bombear aceite hacia la maquina fresadora para lubricar las bancadas y as disminuir la friccin entre ellos, aumentando el rendimiento y la duracin de la maquina. PRINCIPIO BSICO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA HIDRULICA MANUAL.La bomba est formada por un pistn que oscila en un cilindro dotado de una vlvula para regular el flujo de lquido hacia el cilindro y desde l. Esta bomba es de accin simple. El bombeo slo se produce en un lado del pistn, como en una bomba impelente comn, en la que el pistn se mueve arriba y abajo manualmente.CONDICIONES DE TRABAJOGENERALES Esta en contacto permanentemente con sustancias qumicas. La bomba esta sometida a cambios de temperaturas. Interacta con cargas que generan presiones, compresin y tensin. Esta sometida a cargas de impacto. Se presenta friccin con otras herramientas.ESTIMACIN GENERAL DE CARGAS, ESFUERZOS Y DESGASTEPARTECARGA,ESFUERZOSDESGASTE

Axial

CompresinFlectanteCompresinCortanteFlectorCorrosinFriccin

Carcasa

Palanca

Ua

Pasador

Embolo

Resorte

Malla

Tapa

Bola

COMPONENTESA. BARRA1. FASE DESCRIPTIVA: Funcin: transmitir una fuerza de empuje al mbolo que contiene y expulsa el aceite; Adems, permite que l mbolo no es salga totalmente del cilindro. Principio fsico: por medio de una carga aplicada en el extremo ms largo se transmite una fuerza que genera un momento el cual permite el ascenso del embolo y la expulsin del aceite hacia la maquina.La barra consta de dos partes bsicas:2. DESCRIPCIN GRAFICA: Palanca:3. ANALISIS Material actual: SAE 1040 Dimensiones: f = 10 mmA= p /4 x (f 2)d1= 18cm (distancia perpendicular a la fuerza que se ejerce en la palanca)d2= 3 cm (distancia perpendicular a la ua)A= 7.8539 x10-5 m2(rea contacto de la ua) Anlisis numrico:Partiendo de una fuerza F1= 392 N que es una fuerza manualM1 = M2F1 x d1 = F2 x d2M1= f x eM1= 392 N x 0.18 m M1= 70.56 N-mF2= M2 / d2 F2= 70.56 N-m / 0.03 m F2 = 2352 NF2 = 240 Kgfs w= F/A s w= 392 N / (7.8539 x10-5 m2)s w= 4.99 Mpa.s y 1040 = 290 Mpa (laminado en caliente).4. SELECCIN DEL MATERIAL DE LA PALNCA:Los clculos obtenidos nos demuestran que podemos remplazar el material por uno de menor costo y menor resistencia mecnica ya que puede cumplir en horabuena sus objetivos.Como lo es el acero SAE 1010s y 1010 = 180 Mpa.(laminado en caliente). Ua: Material actual aluminio 319F Anlisiss = My / Is w= (70.56 N x 0.01 m) / [ 1/6 x (0.015) x (0.015 0.007)2]s w= 4410000 Pas w= 4.41 MPas y= 124.1 Mpa ( del aluminio 319- f )5. SELECCIN DEL MATERIAL DE LA UA:El material seleccionado es un acero SAE 1010 ya que cumple de forma ptima sus esfuerzos mecnicos y como criterio fundamental determinamos este acero por menor costo que el aluminio.SAE 1010 s y= 180 Mpa.A. PISTN O EMBOLO1. 2. FASE DESCRIPTIVA: Funcin: succionar y expulsar el aceite desde la cavidad. Principio de funcionamiento: una fuerza que se genera en la base de este provoca su ascenso, lo que genera la expulsin del aceite albergado tanto en el mbolo como en la cavidad; cuando el mbolo llega hasta su final de carrera de la cavidad el pistn es devuelto gracias al resorte o muelle lo que genera una succin que permite el reabastecimiento de aceite.1. DESCRIPCIN GRAFICA:4. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIOS ( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)CUALITATIVAINDICADORES

1. RESISTENCIA A LA CORROSIONALTOCOMPOSICIN QUMICA

2.RESISTENCIA AL DESGASTEALTODUREZA

3. RESISTENCIA A LA COMPRESIONMODERADOs MAX

4. RESISTENCIA A LA TEMPERATURABAJOPTO DE FUSION

5. RESISTENCIA AL IMPACTOMODERADOTENACIDAD

5. RESISTENCIA A LA TENSINMODERADOESFUERZO MXIMO

6. COSTO DE FABRICACIONBAJO$

5. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL EMBOLOPropiedadesMaterialesRes tensinMax (Mpa)EsfuerzoCedenciaMpaProcesoCosto material (kilo mecanizado)

Acero 10453535Torno y fresa4150

Fundicin grisClase 203821.42Torno, fresa y carburizado5000

6. ANLISIS NUMERICO Material actual acero SAE 5160 Dimensionesf e = 24.95 mmf i = 17.3 mms w= 240 Kg / [x (24.952 mm2 17.32 mm2)]s w= 1.021 Kg/mm2s LE 5160 = 28 Kg/mm2s adm= s LE 5160 / n s adm= 28/ 2.5s adm= 11.2 Kg/mm2El espesor mnimo que puede soportar el s con el acero 516011.2= 130.66 Kg / [x (24.952 mm2 f i2)]f I = 24.21mmespesor = 0.37 mmLos resultados nos demuestran que el esfuerzo de trabajo es mucho ms pequeo que el esfuerzo admisible del acero 5160 y por consiguiente podemos dejar el material y disminuir el espesor cambiar el material, por otro con menor esfuerzo admisible y si se nos permite disminuir el espesor.Nos decidimos por el acero carburizado 1020 por su costo y cumplimiento de las condiciones de trabajo ya que las puede cumplir con facilidad.Esfuerzo del material seleccionado acero 1020 carburizados adm 1020 = s fluencia/2.5 = (21.12 kg/mm2 )/2.5 = 8.448 Kg/mm2Ahora hallamos el espesor mnimo para el esfuerzo con el acero 1020 ( propuesto)8.4 Kg = 240 Kg/ (P /4( 24.95 mm2 - f i)f I= 24.39 mm e= 0.28Comprobamos tambin que se requiere un mayor espesor en el 1020 pero opinamos que la fabricacin a pesar de esto es ms rentable y cumple perfectamente el objetivo para que se destin.A. CARCAZA Y BASE1. FASE DESCRIPTIVA Funcin: Contener el lquido lubricante, aislndolo del medio externo para evitar el contacto con impurezas y mantener reserva de aceite para posteriores usos. Material Carcaza: Aleacin de aluminio magnesio ( propiedades: resistencia a la tensin 290- 420 Mpa, esfuerzo de cedencia 131 393 Mpa )2. DESCRIPCIN GRAFICA:CARCAZA BASE3. ANLISIS DE CONDICIONES DE TRABAJO: Contacto con sustancias qumicas. Cambios de temperatura bajos. Presiones que generan esfuerzos bajos. Costos.4. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIOS ( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)CUALITATIVAINDICADORES



3. RESISTENCIA A LA TENSINBAJOESFUERZO MXIMO


5. PRESELECION DE MATERIALES PARA LA CARCASAPropiedadesMaterialesSilicio %Res tensinMax (Mpa)EsfuerzoCedenciaMPaProcesoCosto material (kilo mecanizado)

Carcasa aleacin aluminio silicio 443 F5.2131 Mpa55 MpaFundicin18000

Fundicin grisClase 202.585- 275MpaFundicin7900

Aleacin Al Mg 5050 H38220200

Aleacin 2960 T6276180

5. PRESELECION DE MATERIALES PARA LA BASEPropiedadesMaterialesRes tensinMpaEsfuerzoCedenciaMpaProcesoCosto material (kilo mecanizado)

EmpateAcero 1010 laminado caliente325180FresadoTaladro4000

Acero 1020Laminado caliente380207FresadoTaladro4600

Cavidad mboloAcero 1020 laminado calienteFresadoTaladro4600

Acero 1040525290FresadoTaladro5200

Los materiales seleccionados para la carcasa sern la fundicin gris adems se puede aumentar agregar un porcentaje de cromo niquel para evitar la corrosin, adems el factor costo es importante.La parte de la base se puede hacer en 2 partes, la parte del empate se puede hacer en acero 1010 que permite buena maquinabilidad y el trabajo en mquina se estima en 45 minutos. La segunda parte (cavidad del mbolo) sera en un acero 1020 pues esta parte est sometida a cierto desgaste. El tiempo de maquinado se calcula en 2 horas y media, pues la complejidad de la pieza as lo exige.A. RESORTE1. FASE DESCRIPTIVA Funcin: Amortiguar el empuje al bombear el aceite; adems sirve para que el mbolo recobre su posicin original hacindolo que lleve su cavidad de nuevo. Material actual: AISI SAE 1095 ( propiedades: resistencia mx. tensin 828 Mpa, resistencia fluencia 455 Mpa, dureza brinell 248) Principio de funcionamiento: El resorte se deforma por la accin de ascenso del embolo , descomprimindose y enviando el embolo al inicio del muelle.1. DESCRIPCIN GRAFICA:3. ANLISIS DE CONDICIONES DE TRABAJO: Trabaja en todo momento a compresin. Esta expuesto a corrosin por estar sumergido en sustancias qumicas. Esta sometido a bajos cambios de temperaturas.4. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIOS(CUALITATIVOS E INDICADORES)CRITERIOSIMPORTANCIAINDICADORES

Resistencia a la corrosinAltaComposicin qumica

Resistencia a compresinAltas max

Cambios de temperaturamoderadaPunto de fusin

CostoBajo$

5. ANLISIS NUMERICOEsfuerzos: Se aplica una fuerza = 240 Kgf, y hay otra fuerza que es resistida por otra fuerza f de la misma magnitud y sentido contrario y por un par.T= (FD)/2 D = dimetro medio d = dimetro del alambreT = un par F = fuerzaLos esfuerzos inducidos por el par T y la fuerza F son respectivamente t = T/J t = esfuerzo cortanteJ = P d4 / 32t = F / A A = = P d2 / 4t = 8fd / P d3 + 4f / P d2t = (8(240 kgf) (13.2mm))/ P (0.15)3 mm3+ (4(240 kgf)) / P (0.15)2 mm2 = 2403961.9 Kg f/mm2= 2.3558 Pat = 0.7 s LE= 3.3655 Pa1. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL RESORTEPropiedadesMaterialesRes tensinMpaEsfuerzoCedenciaMpa

Acero AISI SAE 51607328

Acero inoxidable AISI SAE 41072.530

Acero 10959029

No se justifica hacer estos resortes pues en el mercado se consiguen ya hechos, simplemente se necesitan las referencias del resorte. Por tal motivo seguiremos, con el acero 1095, que por lo general su precio oscila entre $ 300 y 500.A. MALLA1. FASE DESCRIPTIVA Funcin: Filtrar el aceite desde el exterior al interior de la carcaza donde ser contenido.Evitar la contaminacin del aceite por parte de los diferentes elementos circundantes como polvo, rebabas de maquinadas, entre otros. Todo esto para que no halla atascamientos y para que la lubricacin sea lo ms limpia posible. Material : Acero inoxidable 301Propiedades: Resistencia a la traccin 760 Mpa.Resistencia a la fluencia 276 Mpa.2. DESCRIPCIN GRAFICA:3. ANLISIS DE CONDICIONES DE TRABAJO: Contacto con sustancias qumicas ( polvo, rebabas, ambiente, aceite) Cambios de temperatura. Presiones muy bajas que generan esfuerzos de tensin muy bajos, casi nulos.4. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIO( CUALITATIVOS E INDICADORES )CRITERIOSCUALITATIVAINDICADORES





Para el indicador de composicin qumica es adecuado utilizar un material que no se oxide ni se corroe fcilmente. Ya que las temperaturas de trabajo no son altas no se requiere un material con punto de fusin alto.Para la resistencia a la tensin no es necesario una resistencia alta porque los esfuerzos presentes pueden considerarse despreciables.Costo de fabricacin $ 1000 porque se compra la malla que cuesta $ 400 y la prensada y anillada $ 600.Dado que el material que posee es el adecuado para las condiciones de trabajo, adems es econmico, optamos por dejar el acero inoxidable 301.A. LA TAPA1. FASE DESCRIPTIVA: Funcin: Evitar contacto con agentes externos, que puedan ensuciar el aceite contenido en la carcasa (elementos externos: rebaba de maquinado, polvo). Material actual: polipropileno:Caractersticas ( pto fusin 165 C 177 C, densidad 0.91 gr/cm3, coeficiente de dilatacin trmica C-1 x 10-6 = 90 )1. 2. DESCRIPCIN GRAFICA:3. ANLISIS DE CONDICIONES DE TRABAJO: Contacto con sustancias qumicas. ( aceites, lubricantes, H2O, grasas, refrigerantes). Cambios de temperatura (mnima). Presiones (bajas), pueden generar esfuerzos de tensin bajos.1. 2. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIOS( CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS)CRITERIOSCUALITATIVAINDICADORES

1. RESISTENCIA A LA CORROSIONALTOCOMPOSICIN QUIMICA




La resistencia a la corrosin se calific alta pues consideramos, las condiciones del medio como extremas, pues se puede considerar tales condiciones como un factor de seguridad.Los criterios de temperatura y tensin son bajos pues el lugar de trabajo est protegido contra rayos ultravioletas ( techado), y en cuanto a la tensin, la presin que se ejerce por la succin y expulsin son pequeas, pues hay que tener en cuenta las dimensiones del mbolo y cada cunto se lubrican las bancadas.Puesto que el material estudiado cumple satisfactoriamente las condiciones de trabajo y el material es bajo costo, no se sustituir, lo nico que cambiar sern los grabados, que para mayor economa, la tapa no tendr estampado.A. BOLA DE LA BARRA PALANCA EsfuerzosNinguno Material del producto:Fenol- formaldehdo (baquelita) Material propuestoEmpack Proceso:FundicinA. VLVULA Para la vlvula el unico factor que tendremos en cuenta ser el corrosivo pues el liquido permanece estacionario gran parte del tiempo. Material producto: Bronce Sae 622 Composicin M Propiedades: Resistencia a la traccin 275.79 Mpa.Resistencia a la fluencia 137.89 Mpa.I. PASADOR1. FASE DESCRIPTIVA: Funcin: permite que la ua tenga un movimiento rotacional, que permite empujar el mbolo, ms no vertical o longitudinalmente.2. DESCRIPCIN GRAFICA:3. ANLISIS Y CONDICIONES DE TRABAJO El material est sometido a sustancias qumicas. El material esta sometido a esfuerzos cortantes dobles. Costos.2. DETERMINACIN Y FORMULACION DE CRITERIOS( CUALITATIVOS E INDICADORES)CRITERIOSCUALITATIVAINDICADORES


2.RESISTENCIA ALESFUERZO CORTANTEALTODUREZA

3 . COSTO DE MATERIALBAJO$

5. PRESELECION DE MATERIALES PARA EL PASADORPropiedadesMaterialesRes tensinMax (kg/mm2)EsfuerzoCedencia(kg/mm2)ProcesoCosto material (kilo mecanizado)

Acero 10207038Torno200

Acero 10103730Torno200

6. ANLISIS NUMERICO Material actual acero SAE 1020 DimensionesCabeza:f = 9 mmAltura: 3 mmCuerpo:f i = 5 mmLongitud: 35 mmCarga: 40 KgEsfuerzo cortante doble acero 1020t cortante = P/A = P/ ( (p /2)* 2) = 40 /127.23 = 0.3143 Kg/mm2t cortante 0.7 s LE s LE = 0.3143 Kg/mm2 / 0.7 = 0.449Kg/mm2t adm 1020 = 8.44 Kg/mm2 (tablas)como el esfuerzo admisible esta muy por debajo del esfuerzo de trabajo (0.449 Kg/mm2 ) lo que debemos hacer es buscar un material con mas bajo esfuerzo admisible o reducir las dimensiones para acomodarse al esfuerzo admisible.Dimensiones mnimas :t adm 1020 = 8.44 Kg/mm28.44 Kg/mm2 = 40 kg / ((p /2)* 2) 2 = 40 /6062 = 2.54mmPodramos seguir usando el mismo material pero disminuyendo el dimetro del pasador a 2.45 mm.PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA FABRICACIN DE LA BOMBA TORNEADO Y OPERACIONES AFINES:El torneado es un proceso de maquinado en el cual una herramienta de una punta sencilla remueve material de la superficie de una pieza de trabajo cilndrica en rotacin. La herramienta avanza linealmente y en una direccin paralela al eje de rotacin. El torneado se lleva a cabo tradicionalmente en una maquina herramienta llamadatorno,la cual suministra la potencia para tornear la parte a una velocidad de rotacin determinada con avance de la herramienta y profundidad de corte especificados. OPERACIONES RELACIONADAS CON EL TORNEADO:Adems del torneado se pueden realizar una gran variedad de operaciones de maquinado en un torno. ROSCADO. Una herramienta puntiaguda avanza linealmente a travs de la superficie externa de la parte de trabajo en rotacin y en direccin paralela al eje de rotacin, a una velocidad de avance suficiente para crear cuerdas roscadas en el cilindro. TECNOLOGA DEL TORNO MECNICO:El torno bsico usado para torneado y operaciones afines es untorno mecnico.Es una maquina herramienta muy verstil que se opera en forma manual y se utiliza ampliamente en produccin baja y media. El termino "maquina" se origino en el tiempo en que estos mecanismos eran movidos por maquinas de vapor.A continuacin se describir brevemente n torno mecnico:Elcabezalcontiene la unidad de transmisin que se mueve en el husillo que hace girar al trabajo. Opuesto al cabezal esta elcontrapuntoen el cual se monta un centro para sostener el otro extremo de l trabajo.La herramienta de corte es sostenida por unatorteaque se fija alcarro transversal,que se ensambla al carro principal. El carro principal se disea deslizarse sobre lasguasdel torno a fin de hacer avanzar la herramienta paralelamente al eje de rotacin. Las guas son una especie de rieles a lo largo de los cuales se mueve el carro y estn hechas con gran precisin para lograr un alto grado de paralelismo con respecto al husillo. Las guas se construyen sobre labancadadel torno que provee una armazn rgida para el torno mecnico.El carro se mueve por medio de un tornillo gua sin fin que gira a la velocidad propia para obtener la velocidad de avance deseada. El carro transversal esta diseado para avanzar en una direccin perpendicular al movimiento del carro. Por tanto, al moverle carro, la herramienta puede avanzar paralela al eje de trabajo para ejecutar el torneado recto. Y al mover el carro transversal, la herramienta puede avanzar radialmente dentro del trabajo para ejecutar el careado, el torneado de forma, o la operacin de tronzado.El torno mecnico convencional y el torno descrito anteriormente es unamaquina de torneado horizontal; es decir, el eje del husillo es horizontal. Esto es adecuado para la mayora de los trabajos de torno donde la longitud es mayor que el dimetro. Para trabajos donde el dimetro es mayor que la longitud y el trabajo es pesado, es ms conveniente orientar el trabajo de manera que gire alrededor de un eje vertical, estas sonmaquinas de torneado vertical.El tamao del torno se designa por:1. El dimetro mximo admisible (volteo).2. La mxima distancia entre los centros.Elvolteoes el dimetro mximo de la parte de trabajo que puede girar en el husillo, se determina como el doble de la distancia que existe entre el eje central de husillo y las guas de la maquina. El mximo tamao real de la parte de trabajo cilndrica que puede acomodarse en el torno es menor, debido a que el carro y la corredera lateral estn sobre las guas.La mxima distancia entre los centros indica la longitud mxima de la pieza de trabajo que puede ser montada entre el cabezal y el contrapunto. FRESADOEl fresado es una operacin de maquinado en la cual se hace pasar una parte de trabajo en frente de una herramienta cilndrica rotatoria con mltiples bordes o filos cortantes. El eje de rotacin de la herramienta cortante es perpendicular a la direccin de avance la orientacin entre el eje de la herramienta y la direccin de la base es la caracterstica que distingue al fresado del taladrado. En el taladrado, la herramienta de corte avanza en direccin paralela a su eje de rotacin. La herramienta de corte en fresado se llama fresa o cortador para fresadora y los bordes cortantes se llaman dientes. La mquina herramienta que ejecuta tradicionalmente esta operacin es una fresadora.La forma geomtrica creada por el fresado es una superficie plana. Se pueden crear otras formas mediante la trayectoria de la herramienta de corte o la forma de dicha herramienta. Debido a la variedad de formas posibles y a sus altas velocidades de produccin, el fresado es una de las operaciones de maquinado ms verstil y ampliamente usado.El fresado es una operacin de corte interrumpido; los dientes de la fresa entran y salen del trabajo durante cada revolucin. Esto interrumpe la accin de corte y sujeta los dientes a un ciclo de fuerzas de impacto y choque trmico en cada rotacin. El material de la herramienta y la geometra del cortador deben disearse para soportar estas condiciones. FUNDICINProceso de produccin de piezas metlicas a travs del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundicin es un antiguo arte que todava se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros mtodos como el fundido a presin, la forja, la extrusin, el mecanizado y el laminado.La fundicin implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plstico o metal con la forma del objeto terminado; ms tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirndolo despus; y a continuacin se vierte metal fundido en el molde (este ltimo proceso se conoce como colada).En los casos en que el nmero de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero cuando el nmero es alto puede ser de plstico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo mayores para compensar la contraccin de la pieza fundida al enfriarse, y los modelos de objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los ncleos. Aunque los modelos pueden hacerse de una sola pieza, cuando su forma es complicada es ms fcil sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o ms partes. Por esa misma razn, los modelos de objetos con lados rectos suelen fabricarse con un ligero rebaje en su espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al montarlas.CONCLUSIONES La fabricacin y diseo de un producto, obliga un plan de trabajo, este debe hacerse con base en la forma de satisfacer la necesidad de manera optima. La demanda de un producto que se encuentra en el mercado industrial, debe tener ciertas caractersticas para su aceptacin, tales como: forma, diseo, funcionalidad, ciclo de vida, factibilidad de adaptacin, costos, etc... A la hora de seleccionar un material para una sustitucin es deben tener en cuenta los diferentes esfuerzos y deformaciones que se pueden presentar en la estructura de cada una de sus partes. Criterios tcnicos y econmicos usados para cambiar los materiales a una tecnologa ya existente con lleva a un mejor desarrollo de la industria.ANEXOSCRITERIOSMATERIALESCOMPOSICIN QUMICA (%)

CARCASACSiMnCrNiAlCuMgFe

Aleacin Al Mg 5050 H381.2

Aleacin Al Si 443- F5.2

Fundicin Gris Clase 203.52.50.6593

Aleacin 2960 T64.594.4

BARRA

Astm A39532.5

Sae 10400.40.220.75

Sae 10100.10.10.45

Sae 106099.6

UA

Aleacin 3560 T57

Aleacin 380F8

Acero 10100.10.10.45

Aleacin 319F63.5

EMBOLO

Acero 1020 (Carburizado)0.20.350.65

Acero 10450.450.300.70

Acero 5160 (maquinado)0.560.230.880.80

Acero 2436 (trabajado en fro)2.112

RESORTECSiMnCrNiAlCuMgFe

Sae 10951.00.250.45

Sae 410 (inoxidable)0.00150.12

Sae 347 (inoxidable)0.180.11

MALLA

Sae 3010.170.07

VLVULA

Sae 622 Composicin M0.0051880.05

PASADOR

Acero 10100.10.10.45

Acero 10200.20.350.65

BOLA PALANCACARACTERISTICAS

Baquelita (fenol formaldehido)

ABSMezcla de resina y elastmero (retardo a flama, alta resistencia termica y al impacto al igual que buena dureza superficial).

Acetales

Poliuretano (PU)

Empack (cartn+aluminio+polietileno)

CRITERIOSMATERIALESPROPIEDADES MECNICAS

CARCASAEstado de suministroResistencia a la fluencia(Mpa)Resistencia a la traccin(Mpa)Alargamiento(%)Dureza(HBN)

Aleacin Al Mg 5050 H38H38200220663

Aleacin Al - Si 443- FF55.16131

Fundicin Gris Clase 201380.6

Aleacin 2960 T6T6180276590

BARRA

Astm A39541418

Sae 1040Lam. caliente29052518149


Sae 1060H18124131635

UA

Aleacin 3560 T5T5138172260

Aleacin 380FF158324480

Acero 1010Lam. caliente1803252895

Aleacin 319FF124.1186.12

EMBOLOEstado de suministroResistencia a la fluencia(Mpa)Resistencia a la traccin(Mpa)Alargamiento(%)Dureza(HBN)

Acero 1020 (carburizado)Lam. caliente20738025111

Acero 1045Calibrado68610210

EMBOLOEstado de suministroResistencia a la fluencia(Mpa)Resistencia a la traccin(Mpa)Alargamiento(%)Dureza(HBN)

Acero 5160 (maquinado)Recocido71517197

Acero 2436 (trabajado en fro)Recocido240

RESORTE


Sae 410 (inoxidable)27648330155

Sae 347 (inoxidable)24162145160

MALLA

Sae 301

VLVULA

Sae 622 Composicin M137.82753065

PASADOR


Acero 1020Lam. caliente20738025111

CRITERIOSMATERIALESPROPIEDADES MECNICAS

BOLA PALANCAResistencia al impacto(N/m)Densidad (g/cm3)Resistencia a la traccin(Mpa)Alargamiento(%)Modulo de elasticidad (Gpa)Dureza(Rc)

Baquelita (fenol formaldehido) (PF)4.3781.451.7106.89125

ABS14.591.0648.2620 802.0795

Acetales29.181.4168.94503.58120

Poliuretano (PU)-1.234.470--

Empack

CRITERIOSMATERIALESCOMPOSICIN QUMICA (%)

CARCASACSiMnCrNiAlCuMgFe

Aleacin Al - Mg 5050 H381.2

BARRA

Sae 10400.40.220.75

UA

Aleacin 319F63.5

EMBOLO

Acero 5160 (maquinado)0.570.230.880.80

RESORTE

Sae 109510.50.45

BOLA PALANCA

Baquelita (fenol formaldehido)

MALLA

Sae 3010.170.07

VLVULA

Sae 622 Composicin M0.051880.05

PASADOR

Acero 10200.200.350.65

CUADRO COMPARATIVO DE MATERIALESPIEZAMATERIALACTUALMATERIAL SUSTITUTO

BarraSae 1040SAE 1010

UaAleacin aluminio319 FSAE 1010

EmboloSAE 5160SAE 1020Carburizado

CarcazaAleacinAluminio MagnesioFundicin Gris+ % de Cr Ni

BaseAleacinAluminio MagnesioEmpate: SAE 1010Cavidad : SAE 1020

ResorteSAE 1095SAE 1095

MallaSAE 301SAE 301

TapaPolipropilenoPolipropileno

BolaBaquelitaEmpack

VlvulaSAE 622Composicin MSAE 622Composicin M

PasadorSAE 1020SAE 1020

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos11/sustbom/sustbom.shtml#ixzz3aXw0x3YZ

introducciÓn

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