CAPITULO I ESTUDIO INTRODUCTORIO 1.1 Introduccin En Bolivia tenemos la presencia de una gran cantidad de pequeos talleres mecnicos, sitios en los que las actividades de torcionado y fabricacin de resortes en condiciones de trabajo a las que estn expuestos son de riesgo en el proceso que realizan. El tema la de maquina torcionadora nos dar una visin mucho ms amplia de lo que puede ayudar a un taller ya que se va dar en la misma un proceso de tratamiento en el frio, el cual reduce la mano de obra y se obtendr una mejora en el terminado de la pieza a realizar. Al darse una mayor eficiencia en el sector de maquinaria, lograra que la empresa industrial disminuya la produccin de piezas defectuosas, y por lo tanto incrementa la produccin y se obtenga mayor calidad en cuanto al acabado. Esto ayudara al taller a incrementar la produccin y mejora de sus productos y aumente su competividad en un porcentaje considerable con respecto a toda la competencia. Las mquinas torsionadoras son conocidas en el mercado desde hace mucho tiempo. Estas maquinas permiten llevar a cabo operaciones de torsin, fabricado de espirales y corrugado sobre alambres, pletinas y/o tubos cuadrados (o cuadradillos) de unas determinadas dimensiones, con el fin de poder llevar a cabo la formacin de ciertas piezas que se incorporan, como accesorios ornamentales, en puertas, ventanas y rejas en general. Adems, este tipo de mquinas permiten, mediante la utilizacin de determinados tiles sencillos, el conformado de pletinas longitudinales para dotarlas de determinadas formas curvas, en espiral, etc., o incluso para la combinacin de algunos de ellas con el fin de poder realizar otras piezas con formas regulares de distintas formas y diseos o una combinacin de estos y realizar trabajos de exactitud y mayor facilidad al realizar el torsionado. Resea histrica de las mquinas. Desde la prehistoria, la evolucin tecnolgica de las mquinas-herramientas se ha basado en el binomio herramienta-mquina. Durante siglos. La herramienta fue la prolongacin de la mano del hombre hasta la aparicin de las primeras mquinas rudimentarias que ayudaron en su utilizacin. Aunque en la antigedad no existieron mquinas-herramienta propiamente dichas; sin embargo, aparecieron dos esbozos de maquinas para realizar operaciones de torneado y taladrado. En ambos casos, utilizando una de las manos. Era necesario crear un movimiento de rotacin de la pieza en el torneado y de la herramienta en el taladrado. Debido a esta necesidad naci el llamado arco de violn, instrumento de accionamiento giratorio alternativo compuesto de un arco y una cuerda, utilizado desde hace miles de aos hasta la actualidad en que todava se utiliza de forma residual en algunos pases. Hacia 1250 naci el torno de pedal y prtiga flexible accionado con el pie, representando un gran

avance sobre el accionado con arco de violn puesto que permita tener las manos libres para el manejo de la herramienta de torneado.

Prensa de balancn de Nicols Briot (1626), diseada por Leonardo da Vinci, y que supuso la puesta en marcha generalizada de la acuacin de moneda

El hombre desde sus inicios (entendiendo como Hombre a un ser con capacidad racional), ha tratado de dominar las fuerzas de la naturaleza. Para ello, ha debido aprender a construir y utilizar artefactos ajenos a l. Por citar algunos ejemplos: en la lucha entre pueblos prehistricos, ya las armas rusticas eran comunes, segn afirman investigaciones recientes; compuestas fundamentalmente por piedras y huesos. Luego los primeros esfuerzos de construccin de diques de tierras y zanjas de irrigacin, usados para la agricultura, exigieron la utilizacin de herramientas, tales como los arados, y azadones. Hasta que la construccin de caminos no llega a ser un arte de gran desarrollo, durante la era del imperio romano no se reconoci verdaderamente el valor de la buena utilizacin de nuevas maquinas y tcnicas. Los caminos de Roma, que todava se usan fueron construidos con atencin esmerada a las condiciones de subsuelo y con una base de grava y arcilla bien apisonada. As, quien haya de trabajar diariamente con maquinas herramienta, habr de plantearse cuestiones continuamente y de resolver problemas relativos a la herramienta, a la mquina o al trabajo. Las mquinas herramienta modernas, exigen para su racional utilizacin en la explotacin un manejo seguro y profundos conocimientos tcnicos. Una preparacin por buena que sea no es suficiente. Mquinas Definicin y Referencias Una mquina es cualquier artefacto capaz de aprovechar, dirigir o regular una forma de energa para aumentar la velocidad de produccin de trabajo o para transformarla en otra

forma de energtica. Las mquinas son dispositivos usados para cambiar la magnitud y direccin de aplicacin de una fuerza. La utilidad de una mquina simple (palanca, cable, plano inclinado, rueda) es que permite desplegar una fuerza mayor que la que una persona podra aplicar solamente con sus msculos, o aplicarla de forma ms eficaz. La relacin entre la fuerza aplicada y la resistencia ofrecida por la carga contra la que acta la fuerza se denomina ventaja terica de la mquina. Debido a que todas las mquinas deben superar algn tipo de rozamiento cuando realizan su trabajo, la ventaja real de la mquina siempre es menor que la ventaja terica. Combinando mquinas simples se construyen mquinas complejas. Con estas mquinas complejas, a sus ves, se construye todo tipo de mquinas utilizadas en la ingeniera, arquitectura y construccin, y todo mbito de nuestras vidas. Las mquinas tambin han posibilitado al hombre, el control de las fuerzas del viento, de los combustibles y del agua. Sin mquinas, el hombre vivira an en estado primitivo y no habra podido alcanzar ninguna forma de progreso. Hay que tener en cuenta que una mquina nunca puede desarrollar ms trabajo que la energa que recibe y que, a igualdad de potencia, a velocidades mayores corresponden fuerzas menores, y viceversa. Una mquina simple no tiene fuente productora de energa en si, por lo tanto no puede trabajar a menos que se le provea de ella.

Orgenes de la Industria 1 Generalidades.- Para superar la debilidad fsica el hombre apel a diversos medios que le facilitaran la tarea. Con el correr del tiempo, utiliz herramientas rudimentarias, que fueron mejorando. Se oper as, un sucesivo perfeccionamiento tcnico en las antiguas mquinas-utensilios.

Sus necesidades crecientes originaron la creacin de las mquinas-herramientas. stas, ya representaban una etapa importante en la evolucin industrial. Con ello, el hombre, lentamente, se fue alejando de la esclavitud que supone labores manuales que, lo asemejan a las bestias. Es evidente, que el progreso econmico de un pueblo depende de: a) Su riqueza natural y b) Medios para obtener e incrementar la economa Es decir, que no es suficiente poseer recursos; sino que, es imprescindible disponer de herramientas y mquinas para aprovecharlos. La presencia de mquinas y mtodos de produccin adecuados, hicieron posible el progreso y la elevacin del nivel de vida en zonas, antes ofrecan una situacin de miseria y atraso. Como inspiracin de los hombres llamados genios. En muchos casos, los inventos constituyen algo poco comn; pero evidencian que representan una parte del proceso del saber. La innovacin configura una actividad sinttica, constructiva y creadora, que a travs de la historia humana, ha procurado instrumental para la obtencin de las riquezas del suelo y para combinarlas obteniendo productos tiles. 2 Evolucin de la Fbrica.- En el proceso evolutivo de la industria, se sealan tres fases fundamentales; a) La manual b) La manufactura c) La fabril La produccin manual tiene origen en las ms primitivas civilizaciones. En ella, el hombre aplica herramientas. Su caracterstica esencial es que exige al hombre una condicin bsica: la habilidad; era un artfice consumado que deba asimilar lar enseanzas de orificio. Esta forma de trabajo se distingue: a) por la produccin reducida y limitada a los pedidos directos de los clientes; b) el artesano tiene la propiedad de las herramientas; c) sus elementos de trabajo y sus procedimientos de elaboracin no ofrecen mayores variaciones; d) la condicin social se mantiene sin modificaciones sustancias de estructura; y e) el individualismo o trabajo aislado es su nota esencial. En la manufactura surge la elaboracin en comn: factor humano; y mquinas y herramientas. La tercera forma o sea la fabril, se caracterstica por la organizacin sistemtica de mquinas y hombres para la produccin en gran escala. 3 Resea histrica de la Industria.- a continuacin sealaremos las etapas ms recientes a partir de la Edad Media. En esa poca, dominaban el elemento tierra; y, los hombres estaban sometidos al propietario de la tierra. Los artesanos eran parte integrante de corporaciones o gremios, cada uno de los cuales agrupaba a los especialistas de un mismo ramo.

El vnculo era riguroso y cada miembro deba acatamiento escrito al ordenamiento que lo rega, o sea que la libertad de obrar estaba tratada por los intereses generales de la agrupacin. Dentro de cada corporacin exista una escala jerrquica, que iba del aprendiz al maestro y cada etapa solo poda franquearse, luego de recibir enseanzas y comprobar su asimilacin correcta. Con el advenimiento de una mayor libertad personal, desaparece la estrictez del rgimen corporativo y paulatinamente decrece como factor de defensa de los intereses comunes a cada profesin u oficio. En el sistema feudal el pago de tributo se haca en trabajo personal o productos. Evidentemente aparece una liberacin; pero en otro sentido, ya no se dispone de la proteccin que sta les otorgaba cuando sus derechos eran atacados. Cuando se origina la Revolucin Industrial del siglo XVIII, la situacin no ofrece un lineamiento de tnica clara y precisa. Por el contrario, imperan formas primitivas al lado de las expresiones ms avanzadas. En efecto, se desarrollan formas domsticas que giran en torno al ncleo familiar y que abarcan las ms dispares actividades practicadas en conjunto. En este sentido, cada familia se dedica desde la elaboracin de instrumentos para cultivar hasta las tareas agrcolas. Coetneamente, propietarios o patronos, empleaban el sistema de asalariados para sus actividades industriales. Tales obreros, trabajaban en mera relacin de dependencia. Esta constituye la forma prxima al sistema actual, aunque no debemos confundirla con el sistema fabril. 4 La revolucin Industrial.- En el siglo XVIII se origina la Revolucin Industrial. Algunos sostienen que se trat de una simple evolucin, en una de cuyas etapas se aplica el vapor como fuerza motriz. Esto permite afirmar que a fines del siglo XVIII se produce una revolucin industrial. Esta revolucin o evolucin representa una etapa de caracteres que se apoyan en la libertad econmica. Ella da nacimiento al capitalismo industrial. La revolucin industrial consiste en la rpida transformacin de la manufactura en gran industria mecnica. La maquinaria o herramienta deja de ser accesorio del hombre. Se invierten los trminos: el hombre pasa a depender de la maquina. En este movimiento la esencia est en que los instrumentos giran por impulso no originado en el hombre que los emplea. La revolucin industrial provoc un notable incremento de la produccin, pese a reducir la aplicacin de trabajo manual. Este progreso tcnico no surgi de improviso. Necesit el clima propicio para florecer. Se lo brind la libertad econmica. Es el fenmeno econmico que influye en el acontecer humano. Esta revolucin o evolucin, en los siglos subsiguientes, es seguida de movimientos en el campo industrial, que algunos califican de Revoluciones de los siglos XIX y XX. 5 Consecuencias Econmicas y Sociales de la Revolucin Industrial.- La revolucin industrial provoc violenta reaccin contra el maquinismo y hasta se lleg a destruir las

mquinas. La sangrienta insurreccin de los ludditas que destrozaron los telares mecnicos. La aplicacin intensiva de las mquinas import desocupacin para los artesanos, cuyo trabajo fue desplazado. Su habilidad perdi valor en dinero. Es lo que se llama degrada miento de la mano de obra. En esa habilidad manual del artificie fue transferida a la mquina. En cuanto a la propiedad varo sustancialmente. Antes de la revolucin, el obrero era propietario de mquinas y herramientas. Ahora se requieren grandes capitales para adquirirlas. Como consecuencia, el obrero pasa a depender del capital y aparece una clase: el proletario. Ms adelante la propiedad industrial se hace colectiva, es decir, que los capitales suministrados son suministrados por ahorristas. Tal situacin complica la organizacin, direccin y administracin, haciendo necesario un controlador ms riguroso y complejo. Antes, el artesano era patrono y obrero y su empresa no ofreca dificultades. Con el crecimiento de la empresa aparecen problemas que exigen un tratamiento particular. Surge la especializacin industrial. Cada fabrica tiende a especializarse a unas o pocas actividades. Se completa la separacin entre la actividad agropecuaria y la mecnica. Antes, el labrador empleaba herramientas que fabricaba l mismo. Con la revolucin se acenta, su tendencia a adquirir las que elabora la industria. Es decir, el principio de divisin de trabajo halla concreta aplicacin. Se logran progresos en el transporte, con especial incidencia en el adelanto industrial. La concentracin industrial provoca el desarrollo comercial. En efecto, es preciso buscar ms amplios y lejanos mercados para absorber la mayor produccin. Como consecuencia de ello, con muchos los industriales que instalan sucursales para adquirir materias primas y para colocar sus productos elaborados. Por la concentracin se modifica el centro de gravedad de la poblacin. Esta emigra hacia las fbricas, despoblando al campo. La revolucin industrial del siglo XVIII a) Constituy progreso tcnico y material; b) provoc sufrimiento social inmenso y la reaccin del artesano eliminado; c) origino desocupacin y cambio de tareas; d) transfiri grandes grupos de poblacin del campo a los centros industriales; e) dio lugar a excesos del capital con respecto a los asalariados; f) cre una nueva fuerza, la de los proletarios. Las grandes invenciones.- A continuacin pasaremos a ver algunos inventos que permitieron la evolucin de la industria. El francs Papn construy una maquina a vapor conocida con el nombre de marmita de Papn.

Watt instala su mquina a vapor que se incorpor a la industrial textil en 1785. Wyatt construye la mquina de hilar algodn. Se siguieron sucediendo inventos que revolucionaron y revolucionan hasta hoy en da la industria y el comercio de una forma inigualable. El movimiento no se ha detenido y la colocacin de satlites artificiales y los proyectos de viaje a la luna evidencian que la revolucin no se ha detenido si no sigue avanzando a grandes pasos. Siglo XIX: desarrollo industrial En 1800. Mudslay construy el primer torno realizado eternamente de metal para roscar tornillos, siendo su elemento fundamental el husillo gua patrn. Se dice que Maudslay dedic diez aos de trabajos para conseguir un husillo patrn satisfactorio. Para completar el ciclo y tener una referencia de partida, era necesario poder medir con precisin las piezas fabricadas, con el objeto de cumplir las especificaciones para ser intercambiables, Maudslay construy un micrmetro de tornillo en 1805 para su propia utilizacin, que bautiz con el nombre de El seor Canciller. James Nasmyth, discpulo aventajado de Maudslay, seal, refirindose a este sistema de medicin, que poda medir la milsima parte de la pulgada. Maudslay construyo en 1803 la primera amortajadora vertical para sacar chiveteros a poleas y engranajes y otras maquinas diversas. 1.2 Objetivo El objetivo principal del proyecto es dar a conocer la importancia de la implementacin de la mquina torsionadora en el taller y los trabajos que se desempea para la produccin eficiente y de gran calidad. 1.2.1 Objetivo Especifico La presente de la invencin refiere a una mquina torsionadora perfeccionada, que aporta esenciales caractersticas de novedad y notables ventajas con respecto a lo que se conoce en el estado actual de la tcnica. Mas en particular, la invencin propone el desarrollo de una maquina torsionadora de caractersticas mejoradas respecto a las convencionales, en especial en todo lo que se refiere a la estructura de la maquina, diseo general y medios de proteccin del operario encargado del manejo de la misma, al haberse dotado de una serie de medios y/o mejorado otros ya incorporados en las maquinas convencionales, con el fin de poder llegar a alcanzar los objetivos fijados. El campo de aplicacin de la presente invencin se encuentra comprendido dentro de la industria dedicada a la fabricacin y/o instalacin de maquinaria en general y de mquinas herramientas en particular.

1.3 Justificacin La invencin de la mquina torsionadora se dise y estructur debido a las labores de torsin que realizan pequeos talleres de la ciudad de La Paz Bolivia la razn por lo cual se implementa la mquina torsionadora con mejoras para lograr una produccin eficiente y de buena calidad y ser ms competente en el mercado.

CAPITULO II DESCRIPCION DEL PROYECTO 2.1 Consideraciones Generales La torsionadora es una maquina diseada para la fabricacin de piezas como barrotes, barandas, volutas, resortes. El tratamiento del material es en el frio donde utiliza el mtodo de torsin y flexin con mayor facilidad teniendo el cambio de matrices el cual simplifica el trabajo de una forma considerable con pulsadores pidiendo cambiar el giro de izquierda a derecha con una gran capacidad. Los aspectos ms importantes son las caractersticas del material al cual se le realizara el proceso de torsionado como ser las propiedades de los aceros y que aceros se han de tener por ejemplo. 2.1.1 Caractersticas mecnicas y tecnolgicas del acero Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que puedan conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas: Su densidad media es de 7850 kg/m3. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es alrededor de 1510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta, el hierro es de alrededor de 1375 C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutcticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1650 C. Su punto de ebullicin es de alrededor de 3000 C. Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas. Relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. Es maleable. Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lmina de acero, de entre 0.5 y 0.12mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao. Permite una buena mecanizacin en maquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico. La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su otra aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido de carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evita fracturas frgiles. Aceros tpicos con un grado alto de dureza superficial son los que emplean las maquinas herramientas de mecanizado, denominados

aceros rpidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son brinell, vickers y rockwell, entre otros. Se puede soldar con facilidad La corrosin y otros.

2.3 Uso normal de la Mquina La torsionadora se utiliza para dar forma a los materiales de forja en frio. Retuerce barrotes, hace espirales de pasamanos, etc. Todos los dibujos que se pueden hacer con un cabezal rotativo y un punto de apoyo son posibles de ejecutar con esta mquina. nicamente est limitada por el espacio fsico y potencia del motor. Se suministran con la torsionadora un juego de utillajes estndar, con los que podr efectuar la gran mayora de las figuras bsicas. No obstante el fabricante le puede suministrar las bases de acoplo al cabezal, para que usted realice sus propios dibujos. 2.3 Descripcin de la Mquina La maquina va equipada con un motor de C.V. de potencia y del reductor que transmite la rotacin de un engranaje recto a otro adaptado al eje de transmisin con un rodamiento el cual brinda ms seguridad al cabezal a travs de un eje de transmisin de movimiento. ste es el soporte donde van los distintos puntos de apoyo de las matrices el cual tiene una forma para que se adapten cualquiera de las matrices que se requiera.

2.3.1 Contra Punto El contra punto consiste en tener capacidad de alojar los materiales a los cuales se les realiza el torsionado. El contra punto tiene un seguro de carrera para que este no se deslice cuando se realice el torsionado. El contrapunto debe estar alineado con el eje en donde se ponen las matrices a si este se realizara trabajos con precisin.

2.3.2 Soporte auxiliar El soporte auxiliar fabricado de acero diseado para soporte de piezas al realizar el torsionado es para que cuando se quiere un espiral este soporte y le lleve en lnea y no salga y no salga un mal proceso en el torsionado este es ajustable a la bancada.

2.3.3 Eje de giro El eje de giro es de material de acero especial con tratamiento el cual es el componente principal que transmite movimiento al cual estn alojados rodamientos y un engranaje. Este eje en uno de sus extremos es donde aloja las matrices para realizar el torsionado el cual gira y proporciona el trabajo.

2.3.4 Barra de desplazamiento La barra de desplazamiento es la parte donde se alojan el contrapunto y el soporte auxiliar los cuales se deslizan sobre este. Este soporte debe de estar fijo y bien asentado para que no se produzca movimiento y ocasione un mal torsionado.

2.3.4 Rodamientos Son los elementos donde se apoya el eje y van a facilitar su rotacin, para esta turbina se est utilizando des rodillos a rtula que van a soportar cargas radiales y axiales.

2.3.4 Transmisin El sistema que se encarga de transmitir el movimiento y la potencia mecnica de la torsionadora hacia el generador. Por las condiciones de diseo, la velocidad del torsionado no coincide con la velocidad del motor o generador por lo cual es necesario reducir la velocidad y aumentar la fuerza. Para el presente caso se utiliza un sistema de transmisin flexible por fajas y poleas: tres fajas trapezoidales, una polea conducida a un aje donde est alojada un engranaje. 2.3.5 Matrices Las matrices son parte elemental de la torsionadora ya que estas son las que realizan las distintas figuras estn fabricadas de acero comn y corriente dados las figuras seguidamente llevadas a un tratamiento trmico para su resistencia y dureza. Las matrices son las que permiten la variedad de trabajos que se pueda realizar esta mquina, las cuales se alojan en el eje de transmisin de forma segura ya que estas sufren un esfuerzo.

2.4 Funcionamiento. Se permite al usuario girar de izquierda y a derecha mediante dos pulsadores a fin y efecto que pueda realizar la torsin de piezas a su voluntad. En el momento que el usuario posee un buen punto para iniciar la torsin de la pieza, la introduce en la matriz del torsionadora, y realiza la torsin de dicha pieza en un sentido u otro, dependiendo del trabajo o de la figura a realizar. Para finalizar la torsin se deja de pulsar el botn y finaliza la operacin.

CAPITULO III ANALISIS Y CALCULO DEL DISEO 3.1 Etapa de la estructuracin Es el proceso creativo mediante el cual se da forma a un sistema estructural para que se cumpla una funcin determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado. Es importante considerar ciertas restricciones que surgen de la interaccin con otros aspectos del proyecto global como son; las limitaciones en cuanto al costo, el tiempo de ejecucin, y la satisfaccin de determinadas exigencias estticas. La solucin al problema de diseo no puede obtenerse mediante un proceso matemtico rgido, donde se aplique rutinariamente un determinado conjunto de reglas y formulas, esto es un proceso en el cual el proyecto necesita atravesar por ciertas etapas. Es quizs la etapa ms importante del diseo estructural pues, la optimizacin del resultado final del diseo depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura ms adecuada para la edificacin especfica. En esta etapa de estructuracin se seleccionan los materiales que van a construir la estructura, se define el sistema estructural principal, arreglo y dimensiones preliminares de elementos estructurales ms comunes. El objeto debe ser el de adoptar la solucin optima dentro de un conjunto de posibles opciones de estructuracin. 3.2 Anlisis estructural Es el procedimiento que lleva a determinar la respuesta o reaccin del sistema estructural ante la solicitacin de las acciones externas que puedan incluir sobre l, produciendo algn efecto. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una accin determinada; est en funcin de sus propias caractersticas, se expresa en base a deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc. Y es evaluada modelando las acciones como fuerzas concentradas, lineales, o uniformemente distribuidas. Si la accin es de carcter dinmico se puede se puede proponer un sistema de fuerzas equivalentes. 3.2.1 Idealizacin de la estructura Consiste en seleccionar un modelo tcnico y analtico factible de ser analizado con los procedimientos de clculo disponible. La seleccin del modelo analtico de la estructura puede estar integrada de las siguientes partes: Modelo geomtrico. Esquema que representa las principales caractersticas geomtricas de la estructura.

Modelo de las condiciones de continuidad en las fronteras. Debe establecerse como cada elemento est conectado a sus adyacentes y cules son las condiciones de apoyo de la estructura. Modelo del comportamiento de los materiales. Las acciones que afectan la estructura para una reaccin accin respuesta, o esfuerzo deformacin del material del que se compone la estructura. Modelo de las acciones impuestas. Las acciones que afectan la estructura para una condicin dada de funcionamiento se representan por fuerzas o deformaciones impuestas. 3.3 Conformacin de la estructura La estructura est conformada por la estructuracin de tubos tapizados con lminas de acero con un respectivo calculo para comprobar la resistencia de la estructura ya que en este se asentara el motor, ejes, poleas y ms piezas las cuales ejercen un determinado peso considerable sobre la estructura. 3.4 Clculo y Diseo de la estructura Podra ser considerable como el punto ms esencial dentro de la etapa de anlisis estructural razn por la cual se ha decidido tratarlo como un tema independiente. Es muy importante se haga nfasis en la realizacin de un optimo calculo en todo proyecto de estructuras metlicas, ya que es la parte del diseo que tiene la finalidad de hallar las dimensiones adecuadas de los elementos que las constituyen, relacionando de la mejor forma la resistencia del elemento con las cargas externas que se le apliquen. Existen varios mtodos de clculo que determinen los efectos producidos sobre vigas, y columnas, los ms frecuentemente utilizados son: doble integracin, viga conjugada, rea de momento y mtodo de energa elstica. La estructura esta armada por tubos cuadrados de 80x50 mm y 50*50 mm con un espesor 5mm ambos seguidamente unidos por soldadura con arco elctrico y tambin unidos por tornillos para el montaje y desmontaje con las siguientes dimensiones 1500x500x900 mostrados en el (DIBUJO 1). Seguidamente Laminados con lminas de acero de un espesor de 1mm realizando divisiones y unas puertas abatibles mostradas en el (DIBUJO 2). Donde las partes marcadas con rojo son las partes que se encuentran unidas por soldadura con arco elctrico utilizando el electrodo 6013 conarco realizando uniones a tope y de filete. Y las partes en donde se encuentran lneas de eje son las partes donde se utilizaran tornillos y para el cual usaremos un calculo que se demostrara a continuacin. 3.4.1 Calculo del peso de la estructura base. A continuacin se muestra una tabla de las dimensiones de tubo y la cantidad que se utilizo para el armado de la estructura (DIBUJO 1)base y el peso de las laminas con cual se forra toda la estructura acabado que se muestra en el (anexo dibujo 2)

Longitud del tubo en cm Tubo 80*50*5 Tubo 50*50*5 1120 cm 200 cm Lamina de acero en cm2 600cm de largo* 100cm de ancho=60000cm2

Longitud del tubo en metros 11.2 m 2m Lamina de acero en m 6 m2

Lamina de 1mm de espesor

Realizando operaciones con los siguientes datos. Obtendremos el volumen del acero: Tuvo 80*50*5 [ [ ] ]

Tuvo 50*50*5

Lmina de 1mm de espesor [ ]

Sumando todos los volmenes nos da un valor de 0.02124 Teniendo como dato la densidad del acero 7850 kg/m3 entonces tenemos.

Aclarando que este resultado que se muestra es solo de las estructura de tubos mas el laminado con acero. Siendo otro el peso total. Haciendo todos los componentes un total en peso de 68.3 kg dndonos una suma total del peso de: 235 kg peso total de la estructura armado con todos sus componentes y utilitarios que lleva este. 3.5 Clculo de tornillos a cortadura Para seleccionar los pernos que unen la estructura principal con la complementaria, se sigue el procedimiento establecido en los DIBUJOS 6 y7 en el nos muestra la posicin de los tornillos y los esfuerzos que estos ejercen o soportan 3.5.1 Dimetro del Tornillo Se recomienda aplicar para la eleccin del dimetro del tornillo la siguiente ecuacin, el espesor (e) para el clculo ser el promedio de las chapas a unir.

Dimetro de las chapas = 5mm entonces: calcularemos en cm. 3.5.1.1 Carga mxima resistente a la Rotura La solicitacin o carga de agotamiento de un tornillo a cortadura, en la seccin del vstago definida por la posicin de contacto entre chapas mostrado en el (DIBUJO 7)se calcula haciendo uso de la siguiente ecuacin.

Pmax: carga mxima resistente a la rotura. K: coeficiente adimencional (0.659 para tornillos ordinarios y 0.8 en calibrados) M: numero de secciones transversales (1 para cortadura simple y 2 para doble) F: seccin resistente del tornillo Ot: limite de fluencia (tablas)

Calculando la carga mxima Se elige el tornillo ordinario de grado 4.6 (ver tabla A4.3), que cuenta con: Sy=2400Kg/cm2 K=0.65 m=2 F=1.3

Pmax=3744 Kg Este dato nos indica la presin mxima que soportan los tornillos ya que en cada viga o tubo que est unido a la bancada lleva 4 tornillos y son cuatro tubos los que soportan la carga mxima. 3.5 Anlisis y clculo de la soldadura La soldadura que se empleo en las uniones son uniones a tope y uniones de filete. La soldadura se calculo en base a la siguiente tabla donde indica el tamao mnimo de la soldadura: Espesor del material unido ms grueso en mm Tamao mnimo de la soldadura del filete en mm

Hasta 6 3 Ms de 6 hasta 13 5 Ms de 13 hasta 19 6 Ms de 19 8 (a) Lado del filete. Debe hacerse m de una sola pasada. (b) Ver la seccin para el lado mximo del cordn del filete

En nuestro caso los espesores de los dos materiales a unir son iguales (5mm) Entonces tomamos el valor de 5 y segn la tabla el tamao de la soldadura ser de 3mm.

3mm

Realizando clculos el electrodo que se usa para este proceso de soldadura es el electrodo comarco 6013. Tambin aplicando la soldadura a tope con el mismo electrodo.

Breve descripcin del dibujo Todas estas enumeraciones mostradas en anterior pagina en el (DIBUJO 2) 1. bancada metlica 2. tapa superior metlica 3. eje de giro 4. matrices 5. pulsadores 6. barra de desplazamiento 7. contrapunto 8. contrapunto soporte 9. lamina protectora 10. puertas abatibles 11. panel de soporte Otras caractersticas y ventajas de la torsionadora, se pondrn de manifiesto a partir de la descripcin detallada que sigue de una realizacin preferida de la mquina, dada a ttulo de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompaan, en los que: La Figura, muestra una vista esquematizada, en perspectiva, de una maquina torsionadora que incorpora las mejoras previstas por la invencin.

Descripcin de una realizacin preferida Como se ha dicho, la descripcin detallada de la realizacin preferida de la invencin que se va a llevar a cabo en lo que sigue, figura muestra la maquina torsionadora segn una vista en perspectiva de la misma, y en una representacin esquematizada tendente a destacar algunos de sus detalles ms significativos. Por tanto, haciendo referencia a dicha Figura, se puede apreciar la maquina torsionadora constituida por una bancada (1) metlica, dotada de una parte (2) elevada que encierra en su interior los rganos motrices de la maquina, mediante los que se proporciona movimiento de giro al eje (3), el cual es susceptible de ser acoplado a cualquier til apropiado de los previstos para el desarrollo de las diversas operaciones. Un ejemplo de tales tiles aparece indicado con la referencia (4), y se trata de medios conocidos en el estado de la tcnica, mediante los cuales se puede realizar el torsionado de cuadradillos, arrollamiento de cuadradillos o pletinas, etc., dependiendo del tipo de til que se utilice. Segn la invencin, la parte (2) elevada constituye a la vez el elemento que, constituido a modo de armario cerrado, contiene los diversos medios de control y accionamiento elctrico. As, sobre la superficie frontal de dicha porcin (2) elevada, aparecen diferentes pulsadores, asociados a interruptores y/o conmutadores, susceptibles de accionamiento por parte del operario que se encuentra situado normalmente frente a ellos, y mediante los que se realiza el mencionado control. Adems, y como novedad, se ha previsto tambin la disposicin de un pulsador (5), convenientemente destacado con respecto a los dems, el cual constituye el medio de parada de emergencia en caso de se presente alguna situacin en laque se haga necesario su accionamiento. Adems, la invencin ha previsto la incorporacin de una barra (6) estructural, que mejora sustancialmente a los medios equivalentes utilizados en la tcnica anterior. En efecto, esta barra estructural, consistente preferentemente en un tubo cuadrangular de dimensiones predeterminadas, extendida a la longitud de la maquina, dota al conjunto de una rigidez muy superior a la que presentan las maquinas convencionales. De manera conocida, se utiliza tambin para soportar un medio (7) de contrapunto, y otro medio (8) de apoyo que soporta el esfuerzo derivado del doblado de un tubo o pletina, y cuya actuacin no se describe por ser suficientemente conocida. Segn se puede apreciar en esta misma Figura, la invencin ha previsto tambin la incorporacin de una lamina (9), que presenta dos porciones planas que forman un cierto Angulo entre s, y la cual es de posicionamiento abatible predeterminados, estando fabricada en un material transparente que permite que el operario pueda ver a travs de la misma. En efecto, esta lmina ha sido prevista como medio de proteccin adicional del operacin contra el posible desprendimiento de lascas metlicas o esquirlas que pudieran llegar a alcanzar alguna parte de la fisonoma del operario. La imbatibilidad de dicha lamina (9) protectora permite que cuando la maquina no se utiliza o se est preparando para un trabajo, pueda estar en posicin elevada, girada hacia la parte posterior, pudiendo el operario llevar a cabo la manipulacin que precise (colocacin o retirada de tiles, acoplamiento de la pieza a trabajar, etc.), mientras que cuando la maquina est trabajando, dicha lamina (9)

protectora ser abatida hacia adelante, interponindose entre el eje (3) de giro y el til que pueda estar acoplado a aquel, y la posicin del operario. Por otra parte, muestra tambin el dibujo, se puede apreciar que la parte frontal de la maquina aparece totalmente cerrada en la direccin longitudinal, mediante puertas (10) abatibles respecto al abisagra miento de su borde inferior al panel (11) de soporte. En la realizacin preferida, se han previsto dos puertas (10), aunque este detalle no debe entenderse como limitativo, puesto que el nmero de puertas podra ser otro cualquiera. El espacio interior de la maquina se encuentra casi completamente cerrado, en el que el panel (11) inferior proporciona una base que permite la colocacin de los tiles (4) cuando los mismos no se utilizan. De este modo, dichos tiles estn resguardados de cualquier contingencia que pudiera afectar a la integridad de los mismos. Como se comprender, lo que permite llevar a cabo la realizacin de una maquina torsionadora de caractersticas mejoradas, de concepcin sencilla, y sin que ello suponga una alteracin apreciable de los costes de fabricacin. 3.7 Componentes Principales Los componentes principales tambin llamados accesorios son las matrices las cuales realizan diferentes tipos de trabajo y figura en el proceso de torsionado. A continuacin se mostrara imgenes de las matrices que llevan la torsionadora y los nombres segn al tipo de figura que realizan o tienen. Los accesorios bsicos que incorpora la mquina son acoplamientos del cabezal para diferentes figuras. Est provisto de diferentes piezas de soporte, punto de apoyo y anclaje de los materiales. El la ultima parte de este documento (anexos) se muestran una serie de operaciones, explicadas paso a paso mediante fotografas.

CAPITULO V ANALISIS ECONOMICO 5.1 Costos Los costos de la maquina torsionadora se analizaran por partes y tomando en cuenta los datos de los clculos de la maquina. 5.1.1 Costos de la estructura ms el forrado con acero Teniendo en cuenta las siguientes tablas. Longitud del tubo en metros 11.2 m 2m Lamina de acero en m Lamina de 1mm de espesor 6 m2 Costo del material por metro en bs. 96 81 Costo de la lamina por m2 en bs. 58

Tubo 80*50*5 Tubo 50*50*5

Realizando operaciones aritmticas obtenemos los siguientes costos. Tuvo 80*50*5 11.2m tiene un costo de bs. 1075.2 Tuvo 50*50*5 2m tiene un costo de bs. 162 Lamina de 1mm de espesor 6m2 tiene un costo de bs. 348 5.1.2 Costo de tornillos Observando visualmente para el armado de la estructura y el armado mostraremos un cuadro en el cual mostraremos los tornillos y dems accesorios que se utilizaron en el ensamblado de la maquina torsionadora. Costo en bs. por unidad 2.5 0.35 Cantidad utilizada 52 105

Perno de 1/2 Remache 6*18mm

Entonces operando Perno de 52 unidades tiene un costo de bs 130 Remache de 6*18 mm 105 unidades tiene un costo de bs 36.75 5.1.3 Clculo del costo del cordn de soldadura En todo el ensamblado el proceso de soldadura solo se empleo en el armado de la estructura en donde se realiz los siguientes clculos de costos. Se utiliz electrodo 6013 el cual se obtiene en ferreteras por kg teniendo una cantidad de 30 unidades. Una soladura con el electrodo 6013 alcanza un largo de 10 cm. Entonces la longitud de soldadura que se aplico en la estructura fue de 296 cm Entonces realizando operaciones 296/10=29.6 Realizando los clculos se asume que se adquiri 1 kg de electrodo 6013 para el armado de la estructura el cual tiene un costo de 30 bs Costo de la soldadura 296cm tiene un costo de 30 bs. Estn considerados todos los dos tipos de soladura que se aplicaron en la estructura armada por tubos. 5.1.4 Costo de los dems accesorios que se adquiri para el ensamblado de la mquina torsionadora. En esta parte de los costos se tomaran en cuenta todas aquellas partes y accesorios que no se apreciaron anteriormente as llegar a un costo aproximado de la mquina. Costo unitario 2800 bs 175 bs 12 bs 3.5 bs 30 bs 120 bs Cantidad metros/unidades/ 1 unidad 1.5 metros 3 unidades 3m metros 10 unidades 1 unidad

Motor de 3 hp Barra de acero cuadrado de espesor de 1.5mm Pulsadores Cable nmero 10 Quesos de acero Eje de acero

Costo del motor 2800 bs Costo de la barra de acero 175 bs Costo de los botones y pulsadores 36 bs Costo del cable 10.5 bs Costo de los quesos de acero 300 bs Costo del eje de acero 120 bs Teniendo calculado todos los costos cabe tener en cuenta que en todos los clculos de costo no se toma en cuenta la mano de obra. As solo se tiene el costo de solo la mquina torsionadora.

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 Conclusiones Para el desarrollo del presente proyecto, fue necesario llevar a cabo una investigacin de formas como en los talleres mecnicos se realiza trabajos de torsionado los cuales dieron una idea de la falta de conocimientos tcnicos que hay en la realizacin de este tipo de trabajos, y la poca importancia que se le da al cuidado de estos elementos de precisin. La maquina est conformada por elementos sencillos, de fcil construccin, y materiales de gran disponibilidad en el mercado local, esto permitir a futuro establecer una produccin en serie de este tipos de maquinas y sus repuestos, mejorando cada vez su diseo, y disminuyendo los costos de produccin. Los materiales empleados fueron seleccionados en base a las buenas propiedades mecnicas establecidas en catlogos y que cumplan con las exigencias del diseo, a fin de obtener una maquina de buen rendimiento. La combinacin de los conocimientos terico-prctico adquiridos en el transcurso de la carrera de Mecnica Industrial, nos facultan llevar a cabo construir aparatos que den solucin a problemas cotidianos que se presentan en talleres o empresas, y que sean de bajo costo para facilitar su adquisicin. 6.2 Recomendaciones Al realizar el ensamblaje de la maquina, ponga especial atencin en la correcta posicin de los componentes que soportan directamente la carga de trabajo. En caso de sufrir daos o desgaste de algn componente, remplcelos por otros que tengan las mismas caractersticas establecidas en los planos de construccin respectivos.