Secretaría de Educación Pública

Instituto Tecnológico de Colima

VILLA DE ÁLVAREZ, COL., JUNIO DE 2011

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DEINGENIERO INDUSTRIAL

PRESENTA:MARCOS PÉREZ GUILLERMO

M.C. MIGUEL RÍOS FARÍASD.I. JORGE MEZA JIMÉNEZ

DIRECTORES:

OPCIÓN ITESIS PROFESIONAL

SEPInstitutos Tecnológicos

“MOLINO TRITURADORDE TABLERO”

INDICE

Pág.

Introducción

Capítulo I

Antecedentes generales 1

1.1 Historia de USG 2

1.2 Historia de USG en México 4

1.3 Justificación 7

1.4- Objetivos 7

1.4.1- Objetivo general 7

1.4.2 objetivos específicos 7

1.5 Planteamiento de Hipótesis 8

1.6 Alcances y limitaciones 8

Capítulo II

2 Situación actual 9

2.1 Planteamiento del problema 10

2.2 Diagnostico 11

Capítulo III

3 Marco teórico 13

3.1 Dibujo y Diseño en Ingeniería 14

3.2 Diseño de Maquinaria 15

3.2.1 El proceso de Diseño 16

3.2.1.1 Iteración 18

3.2.1.2 Identificación de la Necesidad 18

3.2.1.3 Investigación Preliminar 18

3.2.1.4 Planteamiento de Objetivos 19

3.2.1.5 Especificaciones de Desempeño 20

3.2.1.6 Ideación e Invención 20

3.2.1.7 Análisis 21

3.2.1.8 Selección 21

3.2.1.9 Creación de Prototipos y Pruebas 22

3.3 Molienda 24

3.3.1 Molinos 24

3.3.1.1 Molino de bolas 25

3.3.1.2 Molino de tubos 26

3.3.1.3 Molino de piedras 26

3.3.1.4 Molino de martillos 27

3.3.2 Clasificación en seco 28

3.3.3 Clasificación en húmedo 28

3.4 Equipo de molienda y trituración 29

3.4.1 Triturador de mandíbulas 29

3.4.2 Triturador de rodillos 29

3.4.3 Molino de bolas 30

3.4.4 Molino de martillos 31

3.4.5 Triturador de fresas 32

3.5 Materiales en Ingeniería 33

3.5.1 Materiales Metálicos 33

3.5.2 Aleaciones en Ingeniería 33

3.5.3 Clasificación y Propiedades Mecánicas Típicas de los Aceros al Carbono 35

3.6 Procesos de Fabricación 37

3.6.1 Soldadura 37

3.6.1.1 Procesos de Soldadura 38

3.6.2 Soldadura con Electrodo Metálico 39

3.6.3 Electrodos 41

3.6.4 Revestimiento para Electrodos 42

3.6.5 Corte con Soplete Oxiacetilénico 44

3.6.6 Máquinas para Tornear 45

3.6.6.1 Tipos de Máquinas para Tornear 46

3.6.6.2 Torno Básico 47

3.6.7 Operaciones en el Torno 48

3.6.7.1 Torneado Cilíndrico 48

3.6.7.2 Refrentado 48

3.6.7.3 Torneado de Conicidades 49

3.6.7.4 Roscado en el Torno 50

3.6.8 Procesos Especiales de Maquinado 51

3.6.8.1 Maquinado a Temperaturas Elevadas 52

3.6.8.2 Maquinado por Rayo Láser 53

3.6.9 Control Numérico 56

3.6.9.1 Torno Revolver Controlado por Cinta 56

Capítulo IV

4 Propuesta 58

4.1 Proceso de selección 59

4.1.1 Identificación de la Necesidad 59

4.1.2 Investigación Preliminar 59

4.1.3 Planteamiento de Objetivos 61

4.1.4 Especificaciones de Desempeño 61

4.1.5 Ideación e Invención 61

4.1.6 Selección 62

4.1.7 Creación de Prototipos y Pruebas 66

4.2 Fabricación de Molino Triturador 68

4.2.1 Selección de Materiales 68

4.2.2 Selección de Accesorios 69

4.2.3 Procesos de Fabricación utilizados para la elaboración del triturador 70

4.2.4 Resistencia del Tablero y del Par de Torsión Mínimo Necesario 71

4.2.5 Par de Torsión en el Molino Triturador de Tablero 80

4.2.6 Rendimiento del Molino Triturador 88

Capítulo V

5 Evaluación de la propuesta 92

Capítulo VI

6- Conclusión 96

Fuentes de información 97

Anexos 98

Glosario 103

Introducción

La titulación es la prueba de haber terminado los estudios profesionales que se

realizaron durante un periodo establecido en un centro de estudios. Es un proceso

por medio del cual se obtiene un titulo que garantiza la realización de un plan de

estudios completos, en el cual se llevaron varias asignaturas para conocer y preparar

a los alumnos otorgándoles herramientas valiosas para poderse desarrollar en el

medio laboral que existe hoy en día.

En el proyecto de titulación que se está realizando se usa la mayor cantidad de

conocimiento obtenidos durante el proceso de formación académica. En la planta

USG México se permitió desarrollar un proyecto para solucionar un problema de

desperdicio que se tiene desde el arranque de la fábrica.

En el presente trabajo se habla sobre la propuesta que se hace para poder recuperar

el material de desperdicio que se tiene en la planta USG México. Se describen los

problemas que se tiene con este material, la participación de los departamentos de la

empresa en este problema y las posibles soluciones que se tienen.

Se incluyen algunos temas relacionados con la trituración, potencia, maquinados,

materiales en ingeniería, procesos de fabricación, torque, granulometría y otros más.

El proyecto está basado en estos temas para realizar el prototipo y para tener

referencias de lo que se está desarrollando, realizando así una memoria de cálculo.

Se hace un análisis de la situación actual y de las alternativas con que se cuenta

para poder dar solución al problema. En base a este análisis se hace una propuesta

para cumplir con el objetivo que es recuperar el material desechado.

En esta propuesta se habla de un sistemas que se tienen que implementar para la

recuperación de los materiales, también se describe de forma general este sistema

para que se puedan entender mejor.

1

CAPITULO I

ANTECEDENTES

GENERALES

2

1.1 Historia de USG

1902-1917

Según los registros que se tienen en la planta USG Tecomán, “USG (United States

Gypsum Company) inicia sus operaciones en 1902 con 17 plantas, siendo en el año

1917 cuando lanza al mercado norteamericano el tablero de yeso Sheetrock. Desde

entonces el crecimiento constante de la empresa y el desarrollo de nuevo productos

y marcas han llevado a la compañía a ser el líder del mercado de materiales y

sistemas industrializados para la construcción.

1922-1931

La construcción en Estados Unidos tuvo un boom extraordinario y la compañía

creció. Se lanza al mercado Redimix, compuesto multiusos para el tratamiento de

juntas para tablaroca, sheetrock (tabla de yeso que se utiliza para fabricar muros en

oficinas edificios o casas habitación). USG construyo máquinas para fabricar los

paneles de yeso en Oklahoma (1922), Texas (1924) y comenzó el proceso Gypsum

en California en 1925.

En 1929 se introducen al mercado el yeso marca HIDROCAL y la línea de plafones

Acoustone.

1932-1941

La capacidad de producción de USG cayó un 20% en 1932. A pesar de la gran

depresión, la compañía tuvo ganancias cada año. Continuando con el desarrollo de

nuevos productos innovadores para el sector de la construcción, en 1936 se lanza al

mercado Joint Tape (perfacinta), cinta de papel reforzada, con resistencia a la

tensión, utilizada comúnmente para el junteo de tableros de yeso.

1942-1952

Siguiendo con la tecnología de vanguardia que caracteriza a USG, 1940 crea

Tablaroca W/R (resistencia al agua) y en 1952 con una nueva formulación: Firecode

(resistencia al fuego).

3

En ese mismo año, USG presento un concepto revolucionario: la construcción de una

comunidad de 6 hogares. Cada una diseñada y construida con productos de USG a

costo de mercado.

1960-1965

A partir de este año, USG ofrece al consumidor todos los elementos o productos

necesarios para considerarse como un sistema de construcción ya que lanza al

mercado el sistema metálico para bastidores, canal listón y tornillería.

En la división de yesos, se introduce el producto Imperial Plaster (YESO IMPERIAL)

e inicia la producción de plafones de la línea Auratone.

1985-1986

Debido al gran éxito del sistema de USG para interiores surge Durock como una

alternativa en construcción para exteriores y áreas expuestas a gran humedad. En

1986, USG adquiere los sistemas de suspensión Donn.

1987-2000

USG atraviesa por una época de crisis al vivir la posible venta de acciones de la

empresa, sin embargo en 1996 se recupera y en el 2000 construye 5 nuevas plantas.

2004

Con la entrada del siglo XXI, nuevos mercado y oportunidades se presenta para

expansión e innovación de USG.

Con el futuro a través del internet, comercio electrónico, nuevas sociedades y

mercados emergentes, USG continuara creciendo y liderando la industria de los

materiales de construcción.

Actualmente

USG es la marca más confiable por su calidad y funcionamiento acústico y contra el

fuego, desde hace ya casi 100 años. El espíritu de innovación de la empresa nos

4

permitirá conservar nuestra reputación ahora que la industria de la construcción está

ingresando en el siglo XXI y USG inicia su segundo siglo de existencia.

1.2 Historia de USG en México

USG MEXICO, S.A. DE C.V. / Yeso Panamericano, S.A. de C.V., se fundó en México

en 1965 como una empresa subsidiaria de USG. Con el tiempo se consolido como la

empresa líder en tecnología y con mayor participación de mercado en el ámbito de la

construcción de la República Mexicana.

Con plantas manufactureras, ubicadas en Puebla, Monterrey y Saltillo, así como un

puerto de embarque en Manzanillo, Colima, USG elabora distintos sistemas

constructivos líderes para el mercado de la construcción.

El éxito de USG México se basa en el apoyo de investigación y desarrollo de

productos que efectúa el centro de investigación USG, para proporcionar al cliente la

mejor calidad del mundo y una innovación constante para mantener su vanguardia

tecnológica. USG MEXICO, cuenta con una red de distribuidores autorizados en la

República Mexicana, para hacer llegar sus productos a empresas constructoras,

arquitectos, decoradores y contratistas para edificar el México de hoy.

Los clientes cuentan con una doble garantía: la del fabricante, en lo que se refiere al

cumplimiento de las respectivas normas de calidad de sus productos y la del

distribuidor, en cuanto a las especificaciones de instalación.

1969

Yeso Panamericano inicia sus operaciones en México con el nombre de CIKSA como

empresa subsidiaria de Káiser Gypsum Company, Inc., con el objetivo de contribuir al

desarrollo de la industria de la construcción y del diseño arquitectónico, lanzando al

mercado nacional un material de fácil manejo y de gran resistencia que sustituirá a

los procedimientos tradicionales constructivos y brindaría gran flexibilidad y ligereza.

A este innovador producto se le registro desde entonces como Tablaroca.

5

Con este sistema la industria de la construcción logra un avance técnico

extraordinario, por lo que se inaugura la primera planta para tableros de yeso

Tablaroca y otra más para fabricar plafones reticulares.

Las primeras obras más representativas que se llevaron a cabo fueron los hoteles

Holiday Inn y Prinnces en Acapulco, Guerrero; considerando más de 50,000 m2 de

Tablaroca instaladas. Se sigue avanzando con paso firme, demostrando que el

producto tiene características inmejorables.

Para ese entonces el Yeso Panamericano incursiona en el medio de la construcción

desarrollando aplicaciones para muros interiores, plafones y brindando la alternativa

de sistemas de plafones reticulares.

1980

Se inicia en México el sistema para casas Ypsacero, con el propósito de promover la

vivienda industrializada y demostrar la versatilidad de los sistemas de Tablaroca y

del tiempo de producción.

1984

Se construye el edificio para oficinas administrativas de PEMEX, utilizando 72,000

m2 de plafón Acoustone y 24,000 de Tablaroca para muros interiores y

recubrimientos de su estructura metálica. En este mismo año, se edificó la torre de

oficinas administrativas de Mexicana de Aviación, en la cual se emplearon tableros

de yeso tablaroca así como plafones Acoustone.

1990

Se introducen en el mercado nacional las Suspensiones Donn, Tablacemento

Durock y la línea de plafones Auratone.

1993

Se lleva a cabo la primera obra arquitectónica en la cual se emplea el tablero de

6

cemento DUROCK para la fachada de Suburbia, ubicada en la calle de Holbein,

colonia Noche Buena en el D.F. En este proyecto se instalaron 4,000 m2 de Durock.

1994

Dentro del desarrollo comercial Centro Santa Fe, se construye Liverpool utilizando

para su fachada 7,000 m2 de tablacemento Durock.

A partir de entonces, los sistemas de construcción para Tablaroca, Durock y

Plafones USG han estado presentes en la construcción de un sinnúmero de

proyectos arquitectónicos, por ejemplo en el Hotel Nikko, el Hospital 20 de

Noviembre del ISSSTE, Hospital Ángeles, Nafinsa, Oficinas Reforma Insurgentes,

Oficinas de Banamex en Santa Fe, Televisa Santa Fe, y Fondo de Cultura

Económica entre otros inmuebles ubicados en la ciudad de México, D.F.

1998

La empresa crece con la adquisición de YINSA.

2000

En estados unidos se construyen 5 plantas, mientras que en México también se

decide construir una planta en Monterrey para producir Tablaroca.

2001

Yeso Panamericano cambia su razón social por USG MEXICO.

2004

USG cumple 35 años en el mercado mexicano y actualmente cuenta con una amplia

red de distribuidores que abastecen el mercado.

2006

USG se consolida como líder en el mercado, siendo la empresa de mayores ventas

en el ramo.”

7

1.3 Justificación

En el proceso de producción de tablaroca en la planta USG Tecomán, actualmente

se genera desperdicio de producto en diversas etapas del proceso tales como; en la

etapa de mezcla, en el área de formación, en el área de secado, en las maniobras de

almacenamiento de producto terminado y en la maniobra de carga o embarque para

el envió del producto terminado. Por esta razón la empresa pretende recuperar por lo

menos un 80% de producto para hacer el proceso más productivo.

Una alternativa para solucionar este problema es fabricar un molino que triture el

producto para después integrarlo al proceso de producción.

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Diseñar y fabricar un prototipo para triturar tablaroca húmeda y tablaroca seca

1.4.2 Objetivos Específicos

Desarrollar el prototipo de una máquina para triturar tabla de desperdicio a

una granulometría de por lo menos ½” de diámetro.

Utilizar materiales reciclados para la construcción del prototipo.

Probar el prototipo 5 horas de trabajo.

Montar el prototipo como un nuevo proceso de producción.

8

1.5 Planteamiento de Hipótesis

Si se diseña y fabrica un molino a base de fresadoras que triture el producto cuando

mucho a ½”, entonces; se recupera el producto que actualmente es de desperdicio y

el proceso se hace más eficiente.

1.6 Alcances y limitaciones

1.6.1 Alcances

El prototipo desarrollado es para resolver el problema del desperdicio de producto

terminado que actualmente se genera en diferentes etapas del proceso de

producción de tablaroca.

1.6.2 Limitaciones

El tiempo de ejecución del proyecto.

Disponibilidad de recursos económicos.

Disponibilidad de personal de apoyo por parte de la empresa.

Recopilación de información.

9

CAPITULO II

SITUACION ACTUAL

10

2.1 Planteamiento del problema

En la planta USG Tecomán, actualmente se presenta un problema de desperdicio de

producto terminado del 1% aproximadamente de tablaroca.

Esta situación impacta en los costos de producción, baja el nivel de productividad y a

la vez genera un área de oportunidad para mejorar el proceso.

En la tabla 2.1-A se presentan los diversos productos que se fabrican actualmente en

la planta USG Tecomán.

.

Producto Dimensiones

TABLAROCA 3/8” x 1.22m x 2.44m

1/2” x 1.22m x 2.44m

1/2" x 1.22m x 3.05m

1/2" x 1.22m x 3.66m

WATER RESISTANT 1/2" x 1.22m x 2.44m

5/8” x 1.22 m x 2.44m

FIRECODE TIPO X 5/8" x 1.22m x 2.44m

5/8” x 1.22 m x 3.05m

FIRECODE TIPO C 1/2" x 1.22m x 2.44m

5/8” x 1.22m x 3.05m

W/R FIRECODE 1/2" x 1.22m x 2.44m

5/8” x 1.22m x 2.44m

SHEATING 1/2" x 1.22m x 2.44m

NUCLEO YESO FIRECODE 1” x 1.22m x 2.44m

Tabla 2.1-A. Productos fabricados actualmente en la planta USG Tecomán

11

2.2 Diagnostico

Actualmente se tiene un desperdicio del 1% de la producción total. Este desperdicio

se clasifica en dos tipos: desperdicio húmedo (Figura 2.2-1) y desperdicio seco

(Figura 2.2-2), esto depende del tiempo transcurrido después que se clasifico como

desperdicio. Esto es un problema para la empresa porque se ve afectada

económicamente.

El departamento de producción tiene que reponer el producto que se clasifico como

desperdicio para cumplir con el requerimiento de tabla por semana, esto es un gasto

porque su requerimiento de roca (yeso) aumenta, así como los demás insumos que

contiene la formula. Otro punto que afecta al departamento de producción es que

tiene que pagar para la consignación de este material y además gastos por pago a

servicios ambientales.

Figura 2.2-1. Tablero de desecho húmedo.

12

Este problema también afecta a la empresa en su imagen, ya que es una cantidad de

desperdicio considerable. Debido al estatus de la empresa es importante lograr la

recuperación del material desperdiciado y así demostrar que se tiene un proceso de

calidad confiable.

Figura 2.2-2. Tablero de desecho seco.

13

CAPITULO III

MARCO TEORICO

14

Para la realización de este proyecto se recurrió al conocimiento de varias disciplinas

de ingeniería como son: Dibujo en Ingeniería, Diseño de Maquinaria, Diseño

Mecánico, Materiales en Ingeniería y Procesos de Manufactura. Se apoyó en cada

una de ellas para obtener un proyecto más confiable y funcional.

3.1 Dibujo y Diseño en Ingeniera

[Jensen, 2004], “El termino dibujo asistido por computadora (CAD, computer-aided

drawing) se refiere a una familia de tecnologías basadas en computadoras que se

usan para crear, analizar y optimizar el diseño en la ingeniería. Normalmente los

programas CAD proporcionan una interface gráfica de usuario que permite introducir

y manipular objetos geométricos en 2 y 3 dimensiones, crear dibujos de ingeniería,

hacer análisis básicos en ingeniería como el cálculo de las propiedades de masa, y

visualizar piezas individuales y ensambles complejos.

El desarrollo de los sistemas CAD industriales empezó en la década de los años

sesenta, cuando las empresas de la industria automotriz y aeroespacial empezaron a

usar sistemas grandes con computadoras centrales. Este desarrollo continuo en la

década de los años setenta con la introducción de terminales graficas de

computadoras interactivas, y programas que habían evolucionado a partir de otros

más simples para dibujo 2-D a sistemas más complejos para geometría en 3-D. En

los años ochenta, con la introducción de computadoras personales más potentes

basadas en procesadores Intel, empresas pequeñas y medianas pudieron adquirir y

usar los nuevos sistemas CAD. En la década de los años noventa se desarrollaron

paquetes CAD más avanzados para 3-D que usaban modelado sólido y superficies

NURBS (superficie B racional no uniforme). La integración del CAD a la ingeniería y

a la manufactura fue enormemente favorable por el desarrollo de las redes de alta

velocidad y de internet.

Al mismo tiempo que se desarrollaba CAD también lo hizo la manufactura asistida

por computadora (CAM, computer-aided manufacturing) y la ingeniería asistida por

15

computadora (CAE, computer-aided engineering). El acrónimo CAD se asocia con

frecuencia con CAM (CAD/CAM) para indicar la estrecha relación entre dibujo y

manufactura. En los años noventa se empezó a usar la manufactura integrada por

computadora (CIM, computer-integrated manufacturing) y la ingeniería coincidente

como un reflejo del avance en redes y en tecnología de la comunicación.

Es muy importante que los miembros de un equipo de diseño de ingeniería tengan la

habilidad de trabajar de manera cooperativa en un ambiente organizado y

estructurado. Los grupos que trabajan en un mismo diseño o manufactura de

ingeniería pueden estar en distintos departamentos, plantas, pises o aun continentes.

El software de CAD permite el rápido intercambio de información sobre diseño o

manufactura sin importar donde se encuentren los miembros del equipo. Esta visión

global y el equipo de trabajo que requiere son características clave de la manufactura

y el diseño en el siglo XXl”.

3.2 Diseño de maquinaria

[Norton, 2005], “Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento en un

patrón deseable, y que por lo general desarrolla fuerzas muy bajas y transmite poca

potencia. Una máquina, en general, contiene mecanismos que están diseñados para

producir y transmitir fuerzas significativas. Algunos ejemplos comunes de

mecanismos pueden ser un sacapuntas, un obturador de cámara fotográfica, un reloj

análogo, una silla plegable, una lámpara de escritorio ajustable y un paraguas.

Algunos ejemplos de máquinas que poseen movimientos similares a los mecanismos

antes mencionados son un procesador de alimentos, la puerta de la bóveda de un

banco, la transmisión de un automóvil, una niveladora, un robot y un juego mecánico

de un parque de diversiones. No existe una clara línea divisora entre mecanismos y

máquinas. Difieren en un grado y no en su clase. Si las fuerzas o niveles de energía

en el dispositivo son significativos, se considera como una maquina; si no es así,

será considerado como un mecanismo. Una definición útil de trabajo de un

mecanismo es un sistema de elementos acomodados para transmitir movimiento de

16

una forma predeterminada. Esta puede ser convertida en una definición de una

maquina si se le agregan las palabras y energía después de la palabra movimiento.

Los mecanismos, si se cargan en exceso y funcionan a bajas velocidades, en

ocasiones se pueden tratar de manera estricta como dispositivos cinemáticos; es

decir, se pueden analizar cinematicamente sin considerar las fuerzas. Las maquinas

(y mecanismos que funcionan a altas velocidades), por otra parte, primero deben

tratarse como mecanismos, sus velocidades y aceleraciones analizadas

cinematicamente y, posteriormente, como sistemas dinámicos en los que sus fuerzas

estáticas y dinámicas producidas por esas aceleraciones son analizadas mediante

principios de cinética”.

3.2.1 El proceso de diseño

Diseño, invención, creatividad

[Norton, 2005], “Estos son términos conocidos pero tienen diferentes significados

para diferentes personas. Pueden englobar un sinnúmero de actividades: el diseño

de la ropa más moderna, la creación de obras arquitectónicas impresionantes, o la

ingeniería de una máquina para la fabricación de toallas faciales. El diseño de

ingeniería, el que aquí concierne, comprende estas tres actividades y muchas otras.

La palabra diseño se deriva del latín designare, que significa “diseñar” o “marcar”. El

diseño de ingeniería se ha definido como “el proceso de aplicar las diversas técnicas

y principios científicos con el propósito de definir un dispositivo, un proceso o un

sistema con suficientes detalles que permitan su realización. El diseño puede ser

simple o muy complejo, fácil o difícil, matemático o no matemático; puede implicar un

problema trivial o uno de gran importancia”. El diseño es un constituyente universal

de la práctica de ingeniería. No obstante, la complejidad de la materia por lo general

requiere que el estudiante disponga de un conjunto de problemas estructurados,

paso a paso ideados para esclarecer un concepto o conceptos particulares

relacionados con el tema particular. Los problemas de los libros de texto en general

adoptan la forma de “dados A, B, C y D, encuentre E”. Desafortunadamente, los

17

problemas de ingeniería en la vida real casi nunca están estructurados de esa

manera. Con frecuencia, en la realidad adoptan la forma de: “Lo que se necesita es

un artefacto para insertar este artificio en el orificio dentro del tiempo asignado para

la transferencia de este otro cachivache.” El ingeniero novel buscara en vano en sus

libros de texto una guía para resolver semejante problema. Este problema no

estructurado por lo general conduce a lo que comúnmente se llama “síndrome de

papel en blanco”. Con frecuencia los ingenieros se encuentran con el problema de la

hoja de papel en blanco, cavilando sobre la manera de resolver un problema mal

definido como ese.

Mucha de la educación de ingeniera se ocupa de temas de análisis, lo que significa

descomponer, desarmar, descomponer en sus partes constituyentes. Esto es muy

necesario. El ingeniero debe saber cómo analizar sistemas de varios tipos,

mecánicos, eléctricos, térmicos o fluidos. El análisis requiere un complejo

conocimiento tanto de las técnicas matemáticas apropiadas, como de la física

fundamental de la función del sistema. Pero, antes de que cualquier sistema pueda

ser analizado, debe existir, y una hoja de papel en blanco proporciona poca

sustancia para el análisis. Así, el primer paso en cualquier ejercicio de diseño de

ingeniería es el de síntesis, que significa conjuntar.

El ingeniero de diseño, en la práctica, sin importar la disciplina, continuamente

enfrenta el reto de estructurar problemas no estructurados. De manera invariable, el

problema tal como es planteado al ingeniero está mal definido e incompleto. Antes de

que se intente analizar la situación primero se debe definir con cuidado el problema,

mediante un método preliminar de ingeniería, para garantizar que cualquier solución

propuesta resolverá correctamente el problema. Existen muchos ejemplos de

excelentes soluciones de ingeniería que al final fueron rechazadas porque resolvían

el problema de manera incorrecta, es decir, no resolvían el problema que el cliente

realmente tenia.

Se ha investigado ampliamente la definición de varios “procesos de diseño” tratando

18

de proporcionar los medios para estructurar un problema no estructurado y obtener

una solución viable. Algunos de estos procesos presentan docenas de pasos, otros

solo unos cuantos.

3.2.1.1 Iteración

Antes de discutir cada uno de estos pasos a detalle es necesario señalar que este no

es un proceso en el que se procede del paso uno al diez de un modo lineal. En su

lugar, por su naturaleza, es un proceso iterativo en el cual se avanza de manera

vacilante, dos pasos hacia delante y uno hacia atrás. Es inherentemente circular.

Iterar significa repetir, regresar a un estado previo. Si, por ejemplo, lo que parece ser

gran idea, al analizarla, resulta que viola la segunda ley de la termodinámica, ¡se

puede regresar al paso de ideación y buscar otra mejor! O, si es necesario, regresar

a uno de los primeros pasos en el proceso, quizás a la investigación de fondo y

aprender más sobre el problema.

3.2.1.2 Identificación de la necesidad

Este primer paso es realizado por alguien, jefe o cliente, al decir: “Lo que se necesita

es…” Por lo general este enunciado será breve y sin detalles. Estará muy lejos de

proporcionarle un planteamiento estructurado del problema. Por ejemplo, el

enunciado del problema podría ser: “Se necesita una mejor podadora de pasto.”

3.2.1.3 Investigación preliminar

Esta es la fase más importante del proceso, y desafortunadamente con mucha

frecuencia la más ignorada. El termino investigación, utilizado en este contexto, no

debe conjurar visiones de científicos de bata blanca mezclando sustancias en

probetas. Más bien es una investigación más mundana, que reúne información de

fondo sobre la física, química u otros aspectos pertinentes del problema. Además, es

pertinente indagar si este, o un problema similar, ya ha sido resuelto con

19

anterioridad. No tiene caso reinventar la rueda. Si tiene suerte suficiente de encontrar

en el mercado una solución ya obtenida, sin duda será más económica de adquirir

que crear una solución propia. Es muy probable que este no sea el caso, pero puede

aprender mucho sobre el problema investigando el “arte” existente asociado con

tecnologías y productos similares. Muchas compañías adquieren, desarman y

analizan los productos de sus competidores, un proceso en ocasiones conocido

como “benchmarking”.

Es muy importante dedicar tiempo y energía suficiente en esta fase de investigación

y preparación del proceso para evitar la turbación de encontrar una gran solución al

problema equivocado. La mayoría de los ingenieros no experimentados (y algunos

experimentados) prestan poca atención a esta fase y pasan con demasiada rapidez a

la etapa de ideación e invención del proceso. ¡Esto debe evitarse! Hay que

disciplinarse y no tratar de resolver el problema antes de estar perfectamente

preparado para hacerlo.

3.2.1.4 Planteamiento de objetivos

Una vez que se entiende por completo el antecedente del problema como

originalmente se planteó se estará listo para replantearlo en forma de enunciado de

objetivos más coherentes. Este nuevo enunciado del problema deberá tener tres

características. Deberá ser conciso, general e incoloro en cuanto a expresiones que

predigan una solución. Deberá ser expresado en términos de visualización funcional,

lo que significa visualizar su función, en lugar de cualquier incorporación particular.

Por ejemplo, si el enunciado original de la necesidad fue “Diseñar una mejor

podadora de pasto” después de que por años se han investigado mil formas de cortar

el pasto, el ingeniero docto podría replantear el objetivo como “Diseñar un medio de

cortar el pasto”. El enunciado original del problema contiene una trampa incorporada

en la forma de las palabras coloridas “podadora de césped”. Para la mayoría de las

personas, esta frase les creara una visión de algo con aspas zumbadoras y un motor

ruidoso. Para que la fase de ideación sea más exitosa, es necesario evitar tales

20

imágenes y cortar el césped. La mayoría de ellas no se le ocurrirían en caso de que

le pidieran 10 diseños mejores de podadora de césped. ¡Debe utilizar visualización

funcional para evitar la limitación innecesaria de su creatividad!

3.2.1.5 Especificaciones de desempeño

Cuando se entiende el antecedente y se plantea el objetivo con claridad, se está listo

para formular un conjunto de especificaciones de desempeño. Estas no deberán ser

especificaciones de diseño. La diferencia es que las especificaciones de desempeño

definen lo que el sistema debe hacer, mientras que las especificaciones de diseño

definen como debe hacerse. En esta etapa del proceso de diseño no es prudente

intentar especificar cómo se tiene que lograr el objetivo. Esto se deja para la fase de

ideación. El propósito de las especificaciones de desempeño es definir y limitar con

cuidado el problema de modo que pueda ser resuelto y se puede mostrar lo que se

resolvió después del hecho.

En suma, las especificaciones de desempeño sirven para definir el problema de una

manera tan completa y general como sea posible, y como una definición contractual

de lo que se tiene que lograr. El diseño acabado puede ser probado en cuanto

cumpla con las especificaciones.

3.2.1.6 Ideación e invención

Este paso está lleno tanto de diversión como de frustración. Esta fase es

potencialmente la más satisfactoria para la mayoría de los diseñadores, pero también

la más difícil. Se ha realizado una gran cantidad de investigación para explorar el

fenómeno de “creatividad”. Esta es, y la mayoría está de acuerdo, una cualidad

humana. Ciertamente es una actividad exhibida en alto grado por todos los niños. La

velocidad y grado de desarrollo que ocurre en el ser humano desde su nacimiento a

lo largo de los primeros años de vida requiere algo de creatividad innata. Algunos

han alegado que los métodos de la educación occidental tienden a asfixiar la

21

creatividad natural de los niños al promover la conformidad y restringir la

individualidad. Desde “colorear dentro de líneas” en el jardín de niños hasta imitar los

patrones de escritura de libros de texto en grados posteriores, se suprime la

individualidad a favor de una conformidad socializante. Esto quizá sea necesario

para evitar la anarquía, pero tiene el efecto de reducir la habilidad del individuo para

pensar de manera creativa. Algunos afirman que la creatividad puede ser enseñada,

otros dicen que es heredada. No existen evidencias concretas de una u otra teoría.

Probablemente es cierto que la creatividad que se pierde o suprime puede ser

reavivada. Otros estudios sugieren que la mayoría subutiliza sus habilidades

creativas potenciales. Se puede mejorar su creatividad mediante varias técnicas.

3.2.1.7 Análisis

Una vez que en esta etapa se ha estructurado el problema, por lo menos

temporalmente, ahora se pueden aplicar técnicas de análisis más complejas para

examinar el desempeño del diseño en la fase de análisis del proceso de diseño.

(Algunos de estos métodos de análisis se analizaran en detalle en los capítulos

siguientes.) Se requiere más iteración conforme el análisis ponga de manifiesto

algunos problemas. Se deben repetir tantos pasos iniciales del proceso de diseño

como sea necesario para garantizar su éxito.

3.2.1.8 Selección

Cuando el análisis técnico indica que se tienen algunos diseños potencialmente

factibles, se debe seleccionar el mejor disponible para un diseño detallado, creación

de prototipo y pruebas. El proceso de selección casi siempre implica un análisis

comparativo de las soluciones de diseño disponibles. En ocasiones una matriz de

decisión ayuda a identificar la mejor solución al forzarlo a considerar varios factores

de manera sistemática. Cada diseño ocupa una fila en la matriz. A las columnas se

les asignan categorías en las que los diseños tienen que ser evaluados, tales como

costo, facilidad de uso, eficiencia, desempeño, confiabilidad y cualquier otra que

22

considere apropiada para el problema particular. Luego, a cada categoría se le

asigna un factor de ponderación, el cual mide su importancia relativa. Por ejemplo, la

confiabilidad puede ser un criterio más importante para el usuario que el costo, o

viceversa. Como ingeniero de diseño tiene que ejercer un juicio en cuanto a la

selección y ponderación de estas categorías. Posteriormente, el cuerpo de la matriz

se llena con números que clasifican cada diseño en una escala conveniente, tal

como del 1 al 10, en cada una de las categorías. Hay que observar que es una

clasificación subjetiva. Se deben examinar los diseños y decidir la calificación de

cada uno. Luego, las calificaciones se multiplican por los factores de ponderación

(los que en general son elegidos de modo que sumen a un número conveniente tal

como 1) y los productos sumados para cada diseño. Las calificaciones ponderadas

reciben una clasificación de diseños. Hay que ser precavido al aplicar estos

resultados y ¡tener presente el origen y subjetividad de las calificaciones y de los

factores de ponderación! Casi siempre existe la tentación de tener más fe en estos

resultados que la justificada. Después de todo, ¡se ven impresionantes! ¡Incluso

pueden ocupar varios lugares decimales! (pero no deben). El valor real de una matriz

de decisión es que descompone el problema en piezas más tratables y obliga a

pensar en el valor relativo de cada diseño en muchas categorías. Luego puede tomar

una decisión más informada en lo que se refiere al “mejor” diseño.

3.2.1.9 Creación de prototipos y pruebas

Modelos. Por último, se puede verificar la corrección o factibilidad de cualquier

diseño hasta que esté construido y probado. Esto por lo general implica la

construcción de un modelo físico del prototipo. Un modelo matemático, si bien es

muy útil, nunca puede ser una representación completa y precisa del sistema físico

real como un modelo físico, por la necesidad de simplificar las suposiciones. Los

prototipos a menudo son muy caros, pero pueden ser la forma más económica de

probar un diseño, sin tener que construir el dispositivo real de tamaño natural.

Pueden adoptar muchas formas, desde modelos a escala de trabajo, hasta

representaciones de tamaño natural, pero simplificadas, del concepto. Los modelos a

23

escala conllevan a sus propias complicaciones con respecto a la representación a la

escala apropiada de los paramentos físicos. Por ejemplo, el volumen del material

varía con el cubo de las dimensiones lineales, pero la superficie varia con el

cuadrado. La transferencia de calor al ambiente puede ser proporcional al área

superficial, mientras que la generación de calor puede ser proporcional al volumen.

Así pues, la representación a escala de un sistema, hacia arriba o hacia abajo, puede

conducir a un comportamiento diferente de aquel del sistema a escala completa. Se

debe tener cuidado al representar a escala modelos físicos. Cuando se comience a

diseñar mecanismos articulados se verá que un modelo de cartón simple con

eslabones de su elección, acoplados con mariposas como pivotes, puede decir

mucho sobre la calidad y carácter de los mecanismos del movimiento. Deberá

adquirir el hábito de elaborar modelos articulados simples en todos sus diseños de

eslabonamiento.

Las pruebas. Del modelo o prototipo pueden variar desde simplemente accionarlo y

observa su funcionamiento, hasta fijar instrumentos suficientes para medir con

precisión sus desplazamientos, velocidades, aceleraciones, fuerzas, temperaturas y

otros parámetros. Puede que se requieran pruebas en condiciones ambientales

controladas tales como alta o baja temperatura o humedad. La microcomputadora ha

hecho posible medir muchos fenómenos con precisión y a más bajo costo de lo que

se podría hacer antes”.

En el diseño y fabricación de molinos es necesario utilizar estos conocimientos antes

mencionados, para la elaboración de molinos eficientes, con las características

deseables. También es preciso profundizar en otras disciplinas del campo de la

ingeniería para complementar y tener diseños óptimos de máquinas.

A continuación se describe el concepto de molienda, algunos tipos de molinos que se

utilizan en la industria para el procesamiento y transformación de materiales y el

proceso de calcificación.

24

3.3 Molienda

[Alcántara, 2008], “La molienda es una operación unitaria, que reduce el volumen

promedio de las partículas de una muestra sólida, la reducción se lleva a cabo

dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecánicos hasta el tamaño

deseado. Los métodos de reducción más empleados en las máquinas de molienda

son compresión, impacto, frotamiento de cizalla y cortado.

La operación de molienda se realiza en varias etapas y se han diseñado una

variedad de tipos de molinos:

La primera etapa consiste en fraccionar sólidos de gran tamaño. Para ello se utilizan

los trituradores o molinos primarios. Los más utilizados son: el de martillos, muy

común en la industria cementera y el de mandíbulas”.

3.3.1 Molinos

[Alcántara, 2008], “La molienda es la última etapa del proceso de conminución, en

esta etapa las partículas se reducen de tamaño por una combinación de impacto y

abrasión, ya sea en seco o como una suspensión en agua, también llamado pulpa.

La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que giran alrededor de su eje

horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos

como “medios de molienda”, los cuales están libres para moverse a medida que el

molino gira produciendo la conminución de las partículas de mena.

En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son reducidas en tamaño a 10-

300 micrones, aproximadamente, dependiendo del tipo de operación que se realice.

El propósito de la operación de molienda es ejercer un control estrecho en el

tamaño del producto y, por esta razón frecuentemente se dice que una molienda

correcta es la clave de una buena recuperación de la especie útil.

25

3.3.1.1 Molino de bolas

Los molinos de bolas (Figura 3.3.1.1-1), de piedras, de varillas, de tubos y de

compartimientos tienen una capa cónica o cilíndrica que gira sobre un eje horizontal

y se cargan con un medio de molienda, por ejemplo, bolas de acero, pedernal o

porcelana, o bien, con varillas de acero. El molino de bolas difiere del de tubo en que

es de longitud más corta y por regla general, dicha longitud no es muy distinta a su

diámetro. La alimentación a los molinos de bolas puede ser de 2.5 a 4cm (1 a 1 1/2

in) para materiales muy frágiles, aunque por lo general el tamaño máximo es de 1.3

cm (1/2 in). La mayor parte de los molinos de bolas operan con una razón de

reducción de 20 a 200:1. El tamaño usual de las bolas más grandes es de 13 cm (5

in) de diámetro.

Figura 3.3.1.1-1. Esquema de un molino de bolas.

26

3.3.1.2 El molino de tubo

El molino de tubo es largo en comparación con tu diámetro, utiliza bolas de mayor

tamaño y da un producto más fino. El molino de compartimientos que es una

combinación de los dos tipos anteriores, consiste en un cilindro dividido en una o

más secciones por medio de divisiones perforadas; la molienda preliminar se realiza

en uno de los extremos y la de acabado, en el extremo de descarga. Estos molinos

tienen una razón de longitud o diámetro superior a 2 y operan con una razón de

reducción hasta de 600:1. Los molinos de varillas o de vástago generan un producto

granular más uniforme que otros molino giratorios, reduciendo el mínimo con ello el

porcentaje de finos que en ocasiones constituyen una desventaja.

3.3.1.3 El molino de piedras

Es un molino de tubo con piedras de pedernal o cerámica como medio de molienda,

que pueden estar recubiertos con capas cerámicas u otros materiales no metálicos.

El molino de piedra (Figura 3.3.1.3-1) y roca es de tipo autógeno en el que el medio

consiste en grumos de mayor tamaño que tienen un cribado preliminar en una etapa

precedente del diagrama de flujo de molienda.

Figura 3.3.1.3-1. Molino de piedras.

27

3.3.1.4 Molino de martillos

Estos molinos que sirven para pulverizar y desintegrar, funcionan a altas

velocidades. El eje del rotor puede ser vertical u horizontal, aunque predomina esta

última modalidad. El eje sostiene a los martillos, llamados a veces agitadores, y

pueden ser elementos en forma de T, de estribo, barras o anillos fijos o pivotados al

eje o a los discos fijos que van sobre el eje. El rotor funciona dentro de un recipiente

que contiene placas o revestimientos de molienda. El especio abierto que se

conserva entre los revestimientos y el rotor es importante con respecto a la finura del

producto. La acción de molienda resulta de los impactos y la fricción entre los grumos

o partículas del material alimentado, la cubierta y los elementos de la molienda. La

finura del producto se regula cambiando la velocidad del rotor, la velocidad de

alimentación o la abertura entre los martillos y la placa de molienda, así como

cambiando la cantidad y el tipo de martillos utilizados y el tamaño de las aberturas de

descarga, ver Figura 3.3.1.4-1.

Figura 3.3.1.4-1. Molino de martillos.

28

La descarga por criba o rejilla de un molino de martillos sirve como clasificador

interno, pero su área limitada no permite un aprovechamiento eficaz cuando se

requieren aberturas pequeñas. Para satisfacer las especificaciones críticas del

tamaño máximo en la gama intermedia, el molino de martillos puede operarse en

circuito cerrado con cribas exteriores de mayor área que la que podría emplearse

dentro del molino propiamente dicho. En tal caso, la criba de descarga de este

cuenta con aberturas mayores para retener el material de tamaño excesivo dentro de

la zona de molienda.

3.3.2 Clasificación en seco

Las cribas en seco se utilizan primordialmente en circuitos de trituradores, ya que

son más eficaces a niveles de malla 4, aunque en ocasiones se emplean hasta de

malla 35.

La mayor parte de los circuitos de molienda en seco utilizan clasificadores de aire.

Hay varias clases, pero todos ellos emplean los principios del arrastre por aire y la

inercia de las partículas, que dependen del tamaño de las mismas. El tipo más

simple de clasificador de aire es el elutriador. La eficiencia de la separación aumenta

con la cantidad de elementos y estos dispositivos son eficaces en la gama de mallas

30-80.

3.3.3 Clasificación en húmedo

La molienda por vía húmeda en circuito cerrado es la regla en lo que respecta a

operaciones a gran escala, debido a su mayor producción y economía. El calcificado

en húmedo más sencillo es el depósito de asentamiento que se construye de tal

modo que los finos no tienen tiempo para asentarse, y son arrastrados en tanto que

el producto más grueso se dirige al punto de descarga central”.

29

3.4 Equipos de molienda y trituración.

Según Blandón, Hace un análisis de los equipos para la reducción del tamaño y

habla de varios equipos como son: el triturador de mandíbulas, triturador de rodillos,

molino de bolas y molino de martillos. En seguida se incluye una descripción de cada

uno de estos equipos para ver la diferencia que existe entre ellos y las diferentes

aplicaciones de cada uno.

3.4.1 En el Triturador de Mandíbulas

[Blandón, http://slbn.files.wordpress.com...], “La alimentación se recibe entre las

mandíbulas que forman una "V" (Figura 3.4.1-1). Una de las mandíbulas es fija, y la

otra choca contra ella triturando la muestra por aplastamiento.

Figura 3.4.1-1. Esquema de un triturador de mandíbulas.

3.4.2 El Triturador de Rodillos

Está formado por dos rodillos iguales que giran en sentidos contrarios y la trituración

se realiza por abrasión (Figura 3.4.2-1). Añadiendo material por la tolva de entrada,

se tritura a su paso por entre los rodillos y se recoge en la parte inferior en un

depósito adecuado.

30

Figura 3.4.2-1. Esquema de un triturador de rodillos.

3.4.3 Molino de Bolas

Está constituido por un recipiente (de tamaño variable y de distintos materiales)

relleno de bolas de un determinado diámetro (Figura 3.4.3-1). Se pueden conseguir

tamaños de partícula menores de una micra partiendo de partículas de 10-50 mm. En

la Figura 3.4.3-2 se puede ver una vista lateral del molino de bolas y de cómo actúan

los elementos moledores sobre el material.

Figura 3.4.3-1. Molino de bolas.

31

Figura 3.4.3-2. Vista lateral del molino de bolas.

3.4.4 Molino de Martillos

Se utilizan para pocas cantidades de materia y no muy dura (Figura 3.4.4-1). El

triturador gira a gran velocidad y muele las partículas de material hasta reducirlas a

polvo. Puede seleccionarse el fino obtenido con un juego de rejillas de distintas

mallas.”

Figura 3.4.4-1. Molino de martillos.

32

3.4.5 Triturador de fresas

La acción de corte de la trituradora se produce mediante una serie de elementos

cortantes que al cruzarse trituran al producto (Figura 3.4.5-1). Las fresas montadas

sobre dos ejes motores contra giratorios realizan un corte en el material.

Figura 3.4.5-1. Triturador de fresas.

En la elaboración de maquinaria, en este caso molinos, es necesario utilizar

materiales adecuados que puedan resistir las condiciones de trabajo y permitan a la

maquina operar de manera eficiente y constante sin causar problemas. Estos

materiales se eligen mediante un proceso de selección y estudio, dependiendo de las

condiciones de trabajo se hacen los cálculos correspondientes para esta selección.

La Ingeniería de Materiales nos ayuda a realizar esta selección de acuerdo al tipo de

maquinaria y trabajo.

33

3.5 Materiales en Ingeniería

3.5.1 Materiales metálicos

[F. Smith, 1998], “Estos materiales son sustancias inorgánicas que están formadas

por uno o más elementos metálicos y pueden contener también algunos elementos

no metálicos. Ejemplos de elementos metálicos son: hierro, cobre, aluminio, níquel y

titanio. Elementos no metálicos que pueden estar contenidos en los materiales

metálicos son: carbono, nitrógeno y oxígeno. Los metales tienen una estructura

cristalina en la que los átomos están dispuestos de una manera ordenada. Los

metales son en general buenos conductores térmicos y eléctricos. Muchos metales

tienen relativamente alta resistencia mecánica y son dúctiles a temperatura

ambiente, y algunos tienen elevada resistencia mecánica y son dúctiles a

temperatura ambiente, y algunos tienen elevada resistencia incluso a altas

temperaturas.

Los metales y aleaciones se dividen normalmente en dos grupos: metales y

aleaciones ferrosas, que contienen un gran porcentaje de hierro tales como aceros y

hierros fundidos, y aleaciones y metales no ferrosos, que no contienen hierro o

contienen cantidades relativamente pequeñas de hierro. Ejemplos de metales no

ferrosos son aluminio, cobre, cinc, titanio y níquel”.

3.5.2 Aleaciones en ingeniería

[F. Smith, 1998], “Los metales y aleaciones poseen muchas propiedades útiles en

ingeniería, por lo que presentan gran aplicación en los diseños de ingeniería. El

hierro y sus aleaciones (principalmente el acero) suponen aproximadamente el

noventa por ciento de la producción mundial de metales, fundamentalmente por la

combinación de buena resistencia, tenacidad y ductilidad a un coste relativamente

bajo. Cada material tiene propiedades especiales para su uso en diseños de

34

ingeniería y su elección resulta del análisis comparativo de costes con otros metales

y materiales.

Las aleaciones basadas en el hierro se denominan aleaciones ferrosas, y las que se

basan en los demás metales aleaciones no ferrosas.

La mayoría del hierro se extrae de los minerales de hierro en altos hornos de gran

tamaño. En el alto horno, el monóxido de carbono obtenido a partir del coque

(carbón) actúa como un agente reductor para reducir los óxidos de hierro para

producir arrabio bruto que contiene aproximadamente un 4% de carbono junto con

algunas impurezas, de acuerdo con la reacción característica:

El arrabio de alto horno se transfiere normalmente en estado líquido a un horno de

fabricación de acero.

Los aceros ordinarios al carbono son esencialmente aleaciones de hierro y carbono

con un contenido de hasta aproximadamente un 1.2% de carbono. La mayoría del

acero se obtiene mediante oxidación del carbón y otras impurezas del arrabio hasta

que el contenido de carbono del hierro se reduce al nivel requerido.

El proceso más utilizado habitualmente para convertir el arrabio en acero es el

soplado con oxígeno y medio básico. En este proceso, el arrabio y hasta un 30% de

chatarra de acero se cargan en un convertidor en forma de túnel revestido de

material refractario, en el que se inserta una bala de oxígeno. El oxígeno puro de la

bala reacciona con el arrabio líquido para formar óxido de hierro. Seguidamente, el

carbono del acero reacciona con el óxido de hierro para formar monóxido de

carbono.

35

Inmediatamente antes del comienzo de la reacción con oxígeno, se adicionan en

cantidades controladas fundentes formadores de escoria (principalmente cal). En

este proceso, el contenido en carbono se puede reducir drásticamente en

(aproximadamente) 22 minutos, al tiempo que se consigue una reducción en la

concentración de impurezas como azufre y fosforo.

El acero fundido procedente del convertidor se vierte, bien en moldes estacionarios o

de modo continuo, en grandes bloques rectangulares de los que se cortan

periódicamente grandes secciones. Hoy, aproximadamente el 63% del acero crudo

producido en Estados Unidos se moldea de modo continuo y este porcentaje se

espera que se incremente en los próximos años. Después de la colada, los lingotes

se calientan en un horno de termodifusión o se laminan en caliente en planchas,

palanquillas y tochos o palancones. Más tarde, las planchas se laminan en frio y en

caliente hasta obtener láminas y chapas de acero. Las palanquillas se laminan en frio

y en caliente para obtener barras, varillas y alambres; mientras que los tochos o

palancones son laminados en formas tales como vigas y raíles.

3.5.3 Clasificación y propiedades mecánicas típicas de los aceros al carbono

Los aceros al carbono reciben comúnmente su designación de acuerdo con un

código AISI-SAE de cuatro cifras. Los dos primeros dígitos son 10 e indican que el

acero es un acero ordinario al carbono. Los dos últimos dígitos indican el contenido

de carbono nominal del acero en centésimas relativas al porcentaje. Por ejemplo, el

número 1030 del código AISI-SAE para un acero indica que el acero es al carbono y

que contiene un 0.30% C nominal. Todos los aceros al carbono contienen

manganeso como elemento aleante para aumentar la resistencia. El contenido en

manganeso de la mayoría de los aceros al carbono varía entre el 0.30 y el 0.95%.

Los aceros al carbono también contienen impurezas de azufre, fosforo, silicio y otros

elementos.

En la tabla 3.5.3-A se muestran las propiedades mecánicas típicas de algunos tipos

36

de aceros al carbono del tipo AISI-SAE. Los aceros al carbono de muy bajo

contenido en carbono tienen resistencias relativamente bajas aunque presentan

ductilidades muy altas. Estos aceros se utilizan para fabricar laminas destinadas a

aplicaciones de conformado, tales como guardabarros y paneles para automóviles. A

medida que el contenido en carbono de los aceros aumenta, estos se hacen cada

vez más resistentes; pero menos dúctiles. Los aceros con contenido medio en

carbono (1020-1040) se emplean para ejes y engranajes. Los aceros de alto

contenido en carbono (1060-1095) se utilizan, por ejemplo, para las ballestas,

portamatrices, cuchillas y hojas de tijera”

Composición

Numero química

Resistencia Resistencia

AISI-SAE % en peso

a la tracción a la fluencia Elongación

de aleación C Mn Tratamiento ksi Mpa ksi Mpa (%) Aplicaciones típicas

1010 0.10 0.40 Laminado en caliente 40-60 276-414 26-45

179-310

28-47 Planchas y flejes para trefilado, cables, clavos, tornillos, bielas, barras para reforzamiento de hormigón.

Laminado en frio 42-58 200-400

23-38

159-262

30-45

1020 0.20 0.45 Recién laminado 65 448 48 331 36 Chapas de acero y secciones estructurales, ejes, engranajes.

recocido 57 393 43 297 36

1040 0.40 0.45 Recién laminado 90 621 60 414 25 Ejes, clavos, tuberías de alta resistencia a la tracción, engranajes.

Recocido 75 517 51 352 30

Revenido 116 800 86 593 20

1060 0.60 0.65 Recién laminado 118 814 70 483 17 Alambres para resortes, troqueles de forja, ruedas de ferrocarril.

Recocido 91 628 54 483 22

Revenido 160 110 113 780 13

1080 0.80 0.80 Recién laminado 140 967 85 586 12 Alambres para música, resortes helicoidales, troqueles de forja, cinceles.

Recocido 89 614 54 373 25

Revenido 189 1304 142 980 12

1095 0.95 0.40 Recién laminado 140 966 83 573 9 Troqueles, cuchillas, cizallas, hojas de tijeras, cables de alta resistencia a la tracción.

Recocido 95 655 55 379 13

Revenido 183 1263 118 814 10

Fuente: Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, Tercera edición, Smith, William, 1998.

Templado y revenido a 315º C (600ºF).

Tabla 3.5.3-A. Propiedades mecánicas típicas y aplicaciones de los aceros de carbono

37

Una vez que se han seleccionado los materiales para la construcción del molino,

sigue la elección de procesos para la fabricación. Hoy en día existe una gran

variedad de procesos que se pueden utilizar para la fabricación y se tiene que elegir

los adecuados, esto depende del grado de exactitud, tipo de materiales y condiciones

de trabajo. En seguida se describen algunos de los procesos que se utilizan para la

elaboración de maquinaria.

3.6 Procesos de fabricación

3.6.1 Soldadura

[Amstead, 2004], “El uso de las soldaduras blanda, fuerte y por forja, es un arte

antiguo, posiblemente desde hace 3 000 años. En 1903 Thomas A. Edison, uno de

los primeros gigantes del desarrollo de la soldadura, emitió una patente para la

deposición electrolítica de níquel entre placas calientes en una atmosfera de

hidrogeno. Henry Ford, que contribuyo en los métodos de producción en soldadura,

muestra en su planta a Thomas Edison una soldadura operada manualmente para

soldar a tope por chisporroteo.

La soldadura es un proceso de ensamble de metales en el que la coalescencia se

obtiene por calor y/o presión. También se puede definir como una liga metalúrgica

efectuada por fuerzas de atracción entre átomos. Antes que estos átomos se puedan

unir, deben eliminarse los vapores absorbidos y los óxidos de las superficies en

contacto. Si se aplica una fuerza entre las dos superficies metálicas lisas a unir,

algunos cristales de fragmentaran a lo largo de las superficies y se mantendrán en

contacto. En tanto se aplique más presión, estas áreas aumentan y se efectúan otros

contactos. Siendo quebradiza la capa de óxido, esta se rompe y fragmenta conforme

el metal se deforma plásticamente. La coalescencia se obtiene cuando los límites

entre las dos superficies con planos cristalinos. El rompimiento o eliminación de las

capas de óxido en la superficie es fundamentalmente lo que sucede cuando se

efectúa una soldadura.

38

Si se añade temperatura a la presión, se facilitara la soldadura de las dos superficies,

y la coalescencia se obtendrá de la misma manera que para la soldadura por presión

en frio. Conforme se incrementa la temperatura, la ductilidad del metal de base

aumenta y la difusión atómica progresa más rápidamente. Los materiales no

metálicos entre las superficies interfaciales se ablandan, permitiendo esta

circunstancia eliminarlos o romperlos por el flujo plástico de los materiales de base.

Las soldaduras con presión y calor se hacen con mayor eficiencia, pero no son

necesariamente más resistentes si la unión átomo - átomo es las misma. Se han

desarrollado diversos procesos de soldadura que difieren ampliamente en el modo

de aplicar el calor y en el equipo usado. Estos procesos son:

3.6.1.1 Procesos de soldadura

ll. Soldadura por forja

A. Manual B. Maquina

1. Por laminado

2. Con martinete

3. Con matriz

l. Soldadura fuerte

A. Soplete D. Resistencia

B. Horno E. Inmersión

C. Inducción F. Infrarrojo

lV. Soldadura por resistencia

A. De puntos D. A tope

B. De costura E. Chisporroteo

C. De resaltes F. Percusión

lll. Soldadura con gas

A. Aire – acetileno C. Oxihidrogeno

B. Oxiacetileno D. Bajo presión

V. Soldadura por inducción

A. Alta frecuencia

Vl. Soldadura por arco

A. Electrodo de carbón

1. Protegido

2. No protegido

B. Electrodo metálico

1. Protegido

a. Arco protegido

b. Arco por puntos

c. Hidrogeno atómico

d. Gas inerte

e. arco sumergido

f. De espárragos

g. Electroescoria

2. No protegidos

a). Metal desnudo

b). De esparragos

Vll. Haz de electrones

lX. Soldadura por fricción

X. Soldadura aluminotérmica

A. Bajo presión

B. Sin presión

Xl. Soldadura por vaciado

Vlll. Soldadura por laser

Xll. Soldadura en frio

A. Bajo presión

B. Por ultrasonido

XIII. Soldadura por explosion

39

Para efectuar la soldadura, algunos de estos procesos requieren de martillado,

laminado o presión; otros llevan al metal a un estado líquido y no requiere presión.

Los procesos que usan presión requieren usualmente que las superficies del metal

sean elevadas a la temperatura suficiente para que se produzca la cohesión. Esta es

generalmente una temperatura de subfusión, pero si se alcanza la temperatura de

fusión, el metal derretido debe ser confinado por el metal solido adyacente. La

mayoría de soldaduras se efectúan a la temperatura de fusión y requieren la adición

de metal de aporte en alguna forma, también se realizan soldaduras por vaciado

cuando el metal se calienta a alta temperatura y se vacía en una cavidad entre las

dos piezas a unir.

En cualquier tipo de soldadura, la coalescencia mejora con la limpieza de las

superficies a soldar. Los óxidos superficiales se deben eliminar ya que tienden a

quedar atrapados en el metal en solidificación. Frecuentemente se utilizan fundentes

para eliminar los óxidos en escorias fusibles que flotan en el metal fundido,

protegiéndolo así de la contaminación atmosférica. En la soldadura por arco

eléctrico, el electrodo está revestido de fundente, mientras que en la soldadura por

gas y forja se usan en forma de polvo. En otros procesos, se crea una atmosfera

antioxidante en el momento en que se está efectuando la soldadura. Como se

produce oxidación rápidamente a altas temperaturas, la rapidez en la soldadura es

importante.

3.6.2 Soldadura con electrodo metálico

Poco después del desarrollo de la soldadura por electrodo de carbón, se descubrió

que, por medio del uso de un electrodo de metal con características de corriente

adecuadas, se podría derretir el electrodo por sí mismo para proporcional el metal de

soldadura necesario. En 1889 Charles Coffin emitió una patente básica para este

proceso que actualmente está en uso general. Se inicia un arco tocando a la pieza

con un electrodo y retirándolo rápidamente una corta distancia. Algunos nuevos

diseños de electrodos de metal en polvo implican una técnica de rastrilleo con el

40

revestimiento moviéndose ligeramente sobre la pieza. En ambos casos, conforme el

extremo del electrodo se está derritiendo por el calor intenso, la mayor parte del

mismo se transfiere a través del arco en forma de pequeñas gotas hacia el charco de

fusión. Se pierde una pequeña cantidad por volatilización, y algunas gotas se

depositan a lo largo de la soldadura en forma de salpicaduras. El arco se mantiene al

mover uniformemente el electrodo hacia la pieza en una proporción que compense la

porción que se ha fundido y transferido a la soldadura. Al mismo tiempo el electrodo

se mueve gradualmente a lo largo de la junta.

Para la soldadura ordinaria hay poca diferencia en la calidad de la soldadura

realizada por el equipo de cd y de ca, pero la polaridad produce una gran variación

en la calidad de la soldadura. Las máquinas de ca constan principalmente de

transformadores estáticos que son simples piezas de un equipo que carecen de

partes móviles. Su eficiencia es elevada; la perdida sin descarga es despreciable; y

su mantenimiento y costos iniciales son bajos. Se construyen maquinas soldadoras

de este tipo en seis años tamaños especificados por NEMA, y se clasifican como de

150, 200, 300, 500, 750 y 1000 A. Para la soldadura manual que requiere de 200 A o

más, se prefiere un equipo de ca. El hecho de que hay menos relampagueo

magnético del arco o “explosión de arco” con un equipo ca que con uno cd es

importante en la soldadura de placas gruesas o soldadura biselada. La mayoría de

los metales no ferrosos y muchas de las aleaciones no se pueden soldar con un

equipo de ca, ya que no se han desarrollado los electrodos para este propósito.

La velocidad y facilidad de la soldadura, con máquinas soldadoras de ca y cd son

comparativamente iguales; sin embargo, para placas gruesas que usan varillas de

diámetro grande, la ca es más rápida. Las máquinas de corriente directa se pueden

usar con todo tipo de electrodos de carbón y de metal, puesto que se puede cambiar

la polaridad para adaptarla al electrodo. Con la soldadura de ca la corriente alterna

se está invirtiendo con cada ciclo y habrá de seleccionarse los electrodos que

operaran en ambas polaridades. Las soldaduras de corriente alterna operan con

41

voltajes ligeramente más altos, y por lo tanto, el peligro de descarga para el operador

es mayor.

3.6.3 Electrodos

Los tres tipos de electrodos de metal (o varillas) son; desnudo, revestimiento de

fundente y grueso. El uso de los electrodos desnudos está limitado para la soldadura

de hierro forjado y acero medio. Generalmente se recomienda polaridad directa. Se

pueden efectuar mejores soldaduras con la aplicación de un revestimiento ligero de

fundente en las carillas por medio de un proceso de lavado o polvoreado. El fundente

contribuye tanto en la eliminación de óxidos indeseables como en la prevención de

su formación. Sin embargo, los electrodos de arco con revestimiento grueso son los

más importantes y los que más se emplean en todo tipo de soldaduras comerciales.

Del total de la soldadura manual que se hace actualmente, más de un 95% se hace

con electrodos revestidos.

Figura 3.6.3-1. Dibujo esquemático de la flama de arco.

42

La figura 3.6.3-1 es un diagrama esquemático que muestra la acción de un arco con

electrodo densamente revestido. En un arco ordinario con alambre desnudo, el metal

depositado se afecta en algún modo por el oxígeno y nitrógeno del aire. Esto causa

la formación de óxidos y nitritos indeseables en el metal de soldadura. El propósito

de los electrodos con revestimiento grueso es el de proporcionar una protección de

gas alrededor del arco para eliminar tales condiciones y también, de cubrir el metal

de soldadura con una capa de escoria protectora que previene la oxidación del metal

superficial durante el enfriamiento. Las soldaduras efectuadas con varillas de este

tipo tienen características físicas superiores.

3.6.4 Revestimiento para electrodos

Los electrodos revestidos con materiales fundentes o escorificadores son

particularmente necesarios en las soldaduras de aleaciones y de metales no

ferrosos. Algunos de los elementos en estas aleaciones no son muy estables y se

pierden si no hay protección contra la oxidación. Los revestimientos densos permiten

también el uso de varillas para soldadura más grandes, corrientes más altas, y

velocidades de soldadura mayores. En resumen, los revestimientos desarrollan las

siguientes funciones:

1. Proporcionar una atmosfera protectora.

2. Proporcionar una escoria de características adecuadas para proteger el metal

fundido.

3. Facilitar las soldaduras de posición y de sobre cabeza.

4. Estabilizar el arco.

5. Añadir elementos de aleación al metal de soldadura.

6. Desarrollar operaciones de refinamiento metalúrgico.

7. Reducir las salpicaduras del metal de soldadura.

8. Aumentar la eficiencia de deposición.

9. Eliminar las impurezas y óxidos.

10. Influir en la profundidad de penetración del arco.

43

11. Influir en la forma de cordón.

12. Disminuir la velocidad de enfriamiento de la soldadura.

13. Suministrar metal de soldadura, del metal en polvo del revestimiento.

Estas funciones no son comunes a todos los electrodos revestidos, puesto que el

revestimiento aplicado a un electrodo dado esta ampliamente determinado por la

clase de soldadura que se tiene que desarrollar. Es interesante notar que la

composición del revestimiento, es también un factor determinante en la polaridad del

electrodo. Variando el revestimiento, las varillas se pueden usar para ambas

polaridades.

Las composiciones para revestimientos se pueden clasificar como orgánicas e

inorgánicas, aunque en algunos casos se podrían usar ambos tipos. Los

revestimientos inorgánicos se pueden subdividir en compuestos fundentes y

compuesto con formaciones de escoria. Estos con algunos de los principales

compuestos empleados:

1. Componentes de formación de escoria: , y . Y algunas veces se

emplea , pero hace al arco menos estable.

2. Componentes para mejorar las características del arco: , , y

.

3. Componentes desoxidantes: grafito, aluminio y aserrín.

4. Materiales de enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y asbestos.

5. Componentes de aleación para mejorar la resistencia de la soldadura:

vanadio, cesio, cobalto, molibdeno, aluminio, zirconio, cromo, níquel,

manganeso y tungsteno.

Se ha asignado el término de electrodo de contacto, a aquellos electrodos que tienen

un revestimiento grueso, con alto contenido de metal en polvo y son adecuados para

soldar con técnicas de contacto o rastrilleo. En la mayoría de los casos, el electrodo

tiene características autoinflamables o de golpeo automático, debido al hierro en el

44

revestimiento. Añadiendo cantidades considerables de metal en polvo al

revestimiento y aumentando su espesor, aumenta considerablemente la velocidad de

deposición.

3.6.5 Corte con soplete oxiacetilénico

El corte de acero con soplete es un proceso de producción importante. Un soplete

manual simple para corte con flama difiere del soplete para soldadura en que tiene

varios agujeros pequeños para flamas de precalentamiento que rodean a un agujero

central a través del cual pasa oxígeno puro. Las flamas de precalentamiento son

exactamente como las flamas para soldar y solo se destinan para precalentar el

acero antes de la operación de corte. El principio bajo el que opera el corte con

flama, es que el oxígeno tiene afinidad por el hierro y el acero. Esta acción es lenta a

temperaturas ordinarias, pero eventualmente toma cuerpo un oxido en forma de

herrumbre. Conforme aumenta la temperatura del acero, esta acción se hace mucho

más rápida. Si se calienta el acero al color rojo y se sopla un chorro de oxígeno puro

en la superficie, la acción es casi instantánea y el acero se quema de hecho en un

óxido de hierro. Se requiere cerca de 0.00225 de oxígeno para quemar 1 de

hierro. Se puede cortar metal con espesor mayor de 760 mm por medio de este

proceso.

Los sopletes para corte bajo el agua están provistos de conexiones para tres

mangueras: una para el gas de precalentamiento, otra para oxígeno y una más para

aire comprimido. La última proporciona una burbuja de aire alrededor de la pinta del

soplete para estabilizar la flama y desplazar al agua del área de la punta. Se usa

generalmente gas hidrogeno para la flama de precalentamiento, pues el gas

acetileno no es seguro para operar bajo las altas presiones necesarias para

neutralizar la presión creada por la profundidad del agua.

Se han desarrollado diversas máquinas para corte que controlan automáticamente el

movimiento del soplete para cortar cualquier forma deseada. Todas estas máquinas

45

están provistas de un dispositivo de control o sensor para guiar los sopletes a través

de trayectorias predeterminadas. Este control puede ser, en su forma más sencilla,

una punta guiada manualmente, siguiendo un dibujo o mantenida contra una plantilla.

Por lo común, estas máquinas son accionadas eléctricamente y están provistas de

un husillo moleteado de transmisión magnética que sigue a una plantilla de acero y

controla el movimiento de la maquina a una velocidad de corte apropiada. Hay

también un dispositivo sensor controlado electrónicamente que está provisto de un

ojo eléctrico capaz de seguir la línea de un dibujo, por tanto, elimina así la necesidad

de construir una plantilla.

Se puede adaptar cinta de control numérico en las máquinas de corte para

proporcionar una mayor precisión y rendimiento productivo en las operaciones de

corte por flama. Todas las funciones de la máquina, tales como la velocidad, el

control de precalentamiento, secuencia de corte, perforado, graduación de la altura

del soplete, y el traslado de una pieza a la siguiente, se pueden programar. Estas

operaciones se traducen a un lenguaje de control de simples diagramas, y las cintas

se perforan en una máquina de escribir especial. Ciertas modificaciones de la

maquina permiten el corte por plasma.

Muchas de las partes que requerían ser formadas de antemano por forja o fundición,

ahora se forman por corte a través de este proceso. Las máquinas de corte por

flama, que reemplazan muchas operaciones de maquinado donde no hay una gran

precisión, se emplean ampliamente en la industria de construcción de barcos,

fabricación estructural, trabajo de mantenimiento, y la producción de numerosos

artículos hechos de láminas y placas de acero. El hierro gris, las aleaciones no

ferrosas y aleaciones con alto contenido de manganeso, no se pueden cortar

fácilmente por este proceso.

3.6.6 Máquinas para tornear

Las máquinas para tornear incluyen toda máquina herramienta que produce una

46

formación cilíndrica. El tipo más antiguo y común es el torno que remueve material

por rotación de la pieza contra un cortador de un solo filo. Las piezas para ser

maquinadas pueden montarse entre puntos, en un plato plano, en un mandril de

mordazas concéntricas, en un mandril libre o con boquillas. Aunque estas máquinas

son particularmente adaptables para piezas cilíndricas, pueden emplearse para

muchos propósitos. Se pueden obtener superficies planas montando la pieza en un

plato o en un mandril de mordazas, la pieza de esta manera puede igualmente ser

centrada, taladrada, mandrinada o rimada. En suma el torno puede ser empleado

para moletear, roscar o tornear conicidades.

3.6.6.1 Tipos de máquinas para tornear

Una clasificación adecuada de estas máquinas es difícil porque hay muchas

variables en la medida, diseño, modo de accionamiento y propósito. Muchas son

designadas de acuerdo a algunas características sobresalientes de diseño.

Clasificación de máquinas para tornear

A. Tornos de velocidad

1. Trabajos de madera

2. Rechazado

3. Pulido

B. Torno tradicional (básico)

1. Accionado por cono de poleas

2. Con cabezal engranado

3. Con motor de velocidad variable

C. Torno de banco

D. Torno para herramientas

E. Torno para propósitos especiales

1. Horizontal

a. Tipo de corredera

b. Tipo de silleta

2. Vertical

a. De estación simple

b. De estaciones múltiples

3. Automático

G. Torno automático

H. máquina automática roscadora

1. de un solo árbol

2. de árboles múltiples

I. Mandrinadora fresadora vertical

47

Esta clasificación puede ser posteriormente dividida de acuerdo a características

especiales (como el numero o arreglos de los portaherramientas) y las aplicaciones

de la maquina (como para maquinar piezas sacadas de barra o maquinadas

montadas en mandril de mordazas o una combinación de ambas). También muchas

de las maquinas enunciadas pueden ser adaptadas con control numérico, usando

cinta perforada.

3.6.6.2 Torno básico

El torno básico deriva su nombre de los primeros tornos que obtenían su energía de

las máquinas de vapor. Difiere de un torno de velocidad en que tiene características

adicionales para controlar la velocidad del árbol y para soportar, y controlar el avance

dado a la herramienta de corte. Hay diferentes diseños del cabezal fijo a través del

cual el movimiento es suministrado a la máquina. Los tornos para trabajo ligero o

mediano reciben el movimiento del motor por medio de una banda pequeña o bien

por una contramarcha formada por un cono de poleas que es movido por el motor. El

cabezal fijo está equipado con un cono de poleas el cual proporciona una variación

de cuatro velocidades del árbol principal cuando está conectado directamente a la

contramarcha del motor. Además de que estos tornos están equipados con engranes

que al ser conectados con el cono de poleas suministran cuatro velocidades

adicionales.

Las velocidades del árbol de este torno varían por una transmisión de engranes, las

diferentes velocidades se obtienen accionando las correspondientes palancas

colocadas en el cabezal fijo. Estos tornos son generalmente accionados por un motor

de velocidad constante montado en el torno, pero en algunos casos se emplea un

motor de velocidad variable. Un torno con cabezal engranado tiene la ventaja de una

transmisión positiva y una variedad de velocidades disponibles en el husillo en

comparación con las que pueden obtenerse en un torno con transmisión por cono de

poleas.

48

3.6.7 Operaciones en el torno

Las operaciones en un torno son muy diversas, incluye torneado, mandrinado,

refrentado, roscado y torneado de conicidades. Para estas operaciones se requiere

el avance de la herramienta de una sola punta mientras la pieza gira. El taladrado y

rimado requiere otro tipo de cortadores. Una breve descripción de algunas de las

operaciones siguientes:

3.6.7.1 Torneado cilíndrico

La manera más común de soportar una pieza en un torno es montarla entre centros,

como se muestra en la figura 3.6.8.1-1.

Figura 3.6.8.1-1. Una herramienta de una punta en una operación de torneado.

3.6.7.2 Refrentado

Cuando una superficie plana debe ser maquinada en un torno, la operación es

49

conocida como refrentado. La pieza por lo general es montada en un plato plano o en

un mandril, como se muestra en la Figura 3.6.8.2-1, pero en algunos casos de

refrentado es también hecho con la pieza montada entre centros. El corte es en

ángulo recto con respecto al eje de rotación; el carro debe bloquearse con la

bancada del torno para prever un desplazamiento longitudinal.

Figura 3.6.8.2-1. Refrentado.

3.6.7.3 Torneado de conicidades

Muchas piezas y herramientas hechas en torno tienen superficies cónicas que varían

desde los conos pronunciados de poca longitud como los encontrados en los

engranes cónicos y puntos para tornear hasta los de ahusamiento gradual y alargado

de los mandriles para torno. Los zancos de las brocas y fresas, rimas, árboles y otras

50

herramientas son ejemplos de piezas cónicas, tales herramientas montadas por el

zanco cónico, se mantienen en posición correcta y son fáciles de desmontar.

3.6.7.4 Roscado en el torno

El torno es la maquina usualmente empleada para el corte de roscas pero solamente

para una cantidad pequeña o cuando son de forma especial. La forma de la rosca es

obtenida por el esmerilado de la herramienta al perfil adecuado empleando un

calibrador o plantilla apropiada. Esta plantilla es conocida como platilla para centrar,

ya que también es empleada para alinear los centros del torno. Pueden emplearse

formas especiales de cortadores para cortar esas roscas. Estos cortadores son

previamente formados con un perfil correcto y después afilados esmerilándolos

solamente en la cara superior.

En el montaje de la herramienta para cortar roscas en V hay dos métodos de

alimentación de la herramienta. En el primero esta puede alimentarse a ángulo recto

con el material, siendo formada la rosca por una seria de pequeños cortes. La acción

de corte ocurre en ambos lados de la herramienta y no es posible dar una inclinación

posterior. Este método es propio en materiales como el hierro colado y el latón en los

que no es recomendable una inclinación. El segundo método es empleado para

cortar roscas en acero; la alimentación de la herramienta debe hacerse en ángulo.

Para esta, el carro compuesto gira 29º, la alimentación de la herramienta se hace por

medio de este carro de modo que el corte se efectúa del lado izquierdo de la

herramienta. El buril siendo afilado a un ángulo de 60º deja un margen de 1º del lado

derecho de la herramienta para pulir este lado de la rosca.

Es necesario que la herramienta tenga un avance positivo a lo largo de la pieza con

velocidad apropiada para cortar el número de roscas por centímetro deseado, esto

se logra por medio de un tren de engranes colocado en el extremo del torno que

mueve el husillo patrón a la velocidad requerida con relación al árbol del cabezal.

Estos engranes pueden cambiarse para acortar cualquier paso de rosca. El husillo

51

patrón girando, embraga con las medias tuercas colocadas en el delantal del torno

suministrando movimiento positivo a la herramienta.

Después que se ha preparado el torno, se ajusta el tornillo de avance transversal en

una marca del tambor graduado y se efectúa un pequeño corte para verificar el paso

de la rosca. Al final de cada corte sucesivo se retira la herramienta de la rosca

regresando el alimentador transversal. Esto es necesario ya que cualquier retraso del

husillo patrón evitaría que la herramienta regresara sobre los cortes previos. La

herramienta es regresada a la posición original; el alimentador transversal se coloca

en la marca de referencia; se da la alimentación conveniente para el siguiente, y se

efectúa otro corte. Estas operaciones son repetitivas hasta que la rosca tiene la

profundidad adecuada.

La mayoría de los tornos están equipados con un indicador de coincidencias. Cerca

de este indicador se encuentra una palanca para embrague y desembrague del

husillo patrón y las medias tuercas colocadas en el carro. Al final de cada corte, las

medias tuercas son desembragadas y luego embragadas en el momento preciso de

manera que la herramienta siga siempre el mismo corte. El indicador está conectado

al husillo patrón por medio de una corona y la caratula que gira esta numerada para

indicar las posiciones en las cuales pueden embragarse las medias tuercas.

3.6.8 Procesos especiales de maquinado

El formado de partes hechas de carburos y otros metales difíciles de maquinar, se

ha limitado por muchos años al esmerilado con ruedas de diamante. Debido al costo

de las ruedas de diamante y el tiempo requerido para esmerilar, se ha efectuado

mucho esfuerzo hacia el desarrollo de métodos más económicos. Se encuentran

actualmente no menos de cuatro métodos fundamentales de maquinado por energía,

siendo estos: mecánico, químico, electroquímico y termoeléctrico. Estos pueden ser

subdivididos dentro de un número de procesos especiales, teniendo cada uno algún

uso especial o ventaja. Todos los procesos remueven metales duros o suaves, pero

52

la rapidez de remoción en metales suaves es mucho más lenta que por los métodos

convencionales de maquinado.

3.6.8.1 Maquinado a temperaturas elevadas

Al calentar una pieza que se va a trabajar, se reduce el esfuerzo de corte del metal y

la deformación plástica delante de la herramienta de corte se efectúa con menos

energía. La rebaba formada tiende a ser continua, y la temperatura en la cara común

herramienta-viruta no aumenta proporcionalmente con la temperatura de la pieza a

trabajar. La duración de la herramienta aumenta y la velocidad de corte se puede

duplicar. Desafortunadamente el costo de calentamiento es por lo común prohibitivo.

El calentamiento se puede efectuar haciendo pasar una corriente eléctrica a través

de la pieza con un arco eléctrico, con una llama de acetileno, calentamiento por

inducción o por medio de un aparato de calentamiento por radiofrecuencia. Puesto

que la mayor eficiencia proviene de calentar la zona de corte justamente delante de

la herramienta de corte, el calentamiento por resistencia de radiofrecuencia es el

económico para materiales magnéticos, en tanto que un soplete de gas inerte de

tungsteno se utiliza para el calentamiento de materiales no magnéticos.

La figura 3.6.9.1-1 muestra un aparato de calentamiento por radiofrecuencia que ha

sido diseñado para concentrar el calor en el área de la zona de corte., la corriente de

radiofrecuencia tiende a fluir en la trayectoria de menor impedancia; por lo cual el

conductor de retorno ha sido diseñado y colocado de tal manera, que la impedancia

más baja y en consecuencia la mayor temperatura, queda enfocada delante de la

herramienta y en la zona de corte.

El proceso tiene limitaciones debido al efecto de las temperaturas elevadas sobre la

pieza de trabajo, que ocasionan cambios metalúrgicos distorsiones en las piezas. El

costo de calentamiento todavía limita más la aplicación de esta técnica.

53

El empleo de corte con soplete por arco plasma se limita al uso de arco tungsteno

que es el gas fabricado para fluir; desarrollando temperaturas aproximadamente de

33 000º C. en el que el soplete puede ser utilizado para reemplazar ciertas

operaciones de maquinado de desbaste, tales como torneado y cepillado. Por lo

tanto, es efectivo en el corte de todos los metales, haciendo caso omiso de los

metales duros, resultando la superficie rugosa y dañada debido a la oxidación y al

sobrecalentamiento.

Figura 3.6.9.1-1. Empleo del calentamiento por radiofrecuencia, en el maquinado a

temperaturas elevadas.

3.6.8.2 Maquinado por rayo láser

El termino laser es una abreviación de “amplificación de la luz por la emisión

estimulada de la radiación” (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Dicho simplemente, es un poderoso rayo monocromático de la luz, el cual se enfoca

de modo que sea un millón de veces más brillante que el sol. El maquinado por rayo

láser es un proceso termoeléctrico, ampliamente aplicado para evaporación de

materiales, aunque algunos son removidos en estado líquido a alta velocidad. La

54

figura 3.6.9.2-1 es una vista grafica de un cabezal de láser. Un destello de luz

relativamente débil es amplificado en el rubí, debido a que ciertos iones del cromo en

el rubí, emiten fotones a medida que el rayo de luz rebota atrás y adelante, dentro

del. Esta energía liberada del rubí, acelera la intensidad del rayo de luz que

abandona a la varilla y se enfoca sobre la pieza a trabajar. El láser de rubí es más

eficiente, cuando se le mantiene muy frio y sirve para este propósito, el nitrógeno

líquido a -196ºC. El destello de luz opera mejor cuando está caliente; por

consiguiente, el aire caliente circula encima. La cámara al vacío entre el rubí y la

lámpara de destello, actúa como aislante, y permite mantener las dos temperaturas.

La lámpara emite desde un destello cada 3 minutos hasta 12 destellos por minuto. La

energía del láser es aplicada a la pieza en menos de 0.002 s.

Figura 3.6.9.2-1. Laser óptico.

Además, del láser de rubí, hay otros tipos de laser de estado gaseoso utilizando

y otros gases, así como laser de estado líquido y laser semiconductor. Los cuatro

involucran el uso de un rayo de luz claro. En vista que el metal quitado en proporción

55

es muy pequeño, se usa para trabajos como taladrado de agujeros microscópicos, en

troqueles de carburos o diamante para estirado de alambres, y para quitar metal en

el balanceo a alta velocidad en máquinas rotativas.

Los rayos laser maquinan a través de materiales transparentes y pueden vaporizar

algunos metales conocidos. Tiene pequeñas zonas calientes, y trabaja fácilmente

con materiales no metálicos. Las principales desventajas de este proceso son el alto

costo del equipo, la baja eficiencia de operación, dificultad en el control de la

precisión y se usa principalmente para piezas pequeñas.

Figura 3.6.9.2-2. Cabezal de rayos laser con gas mezclado.

Una aplicación importante de los laser es en el área de soldadura. Los laser con

anhídrido carbónico (gas) se usan en corte y soldadura, pero está limitado a 10 mm

de espesor. Los laser de rubí pulsatorios también han sido usados comúnmente para

soldar materiales gruesos. Otra aplicación es en el área de corte de metales, donde

los laser de anhídrido carbónico son más ampliamente utilizados. Operando

continuamente pueden cortar cualquier material si el rayo es enfocado inyectándole

gas en la concentración. En la figura 3.6.9.2-2 se muestra el esquema de un cabezal

de rayos laser con gas mezclado, cortando una placa de acero.

56

3.6.9 Control numérico

El control numérico se refiere a la operación de máquinas herramienta con datos

numéricos almacenados en cinta de papel o magnética, tarjetas tabulares, memoria

de computadora o información directa. Un ejemplo histórico del uso de instrucciones

perforadas en una cinta de papel es la pianola. Las notas por tocar (instrucciones) se

definen por una serie de agujeros en un rollo de piano (cinta de papel perforada),

luego son captadas por el piano (utilizando un sistema neumático accionado por

fuelles operados con los pies) el cual toca las notas (ejecuta las instrucciones).

El control de instrumentos musicales, tales como el violín y el piano, fue desarrollado

previamente al control numérico de máquinas herramienta. Ambos instrumentos se

controlan neumáticamente utilizando una cinta de papel; el violín requería una señal

de control continua y el piano usaba una señal discreta. Aunque las máquinas de

control numérico permiten para arrancar y parar posiciones sucesivas o continuas de

la mesa y herramientas, avances y velocidades de corte, el principio es similar.

Debido a que se utiliza información matemática, el concepto es llamado control

numérico o CN. Así, CN es la operación de máquinas herramienta y máquinas para

otros procesos por medio de una serie de instrucciones codificadas. La instrucción

más importante es quizá, la posición relativa de la herramienta con respecto a la

pieza. Un programa de CN comprende una lista ordenada de instrucciones. El

programa puede utilizarse repetitivamente para obtener resultados idénticos. La

operación manual de máquinas herramienta puede ser inmejorable para producir

piezas de calidad fina pero tales calidades no son uniformes. El control numérico no

es un método de maquinado; es un medio para controlar la máquina.

3.6.9.1 Torno revolver controlado por cinta

El control suministra funcionamiento automático de las velocidades del husillo, el

movimiento de la corredera, avances, posiciones de la torre y otras funciones

57

auxiliares necesarias. La bancada esta inclinada igual que la parte posterior,

suministrando un máximo de rigidez y accesibilidad al área de trabajo al operario.

Esta máquina puede ser preparada rápidamente para pequeños lotes de producción,

generalmente cambiando el mandril de mordazas. Con el control por cinta hay la

posibilidad de emplear uno o dos cortadores”.

58

CAPITULO IV

PROPUESTA

59

Para disminuir el nivel de desperdicio en un 96% aproximadamente, se propone la

utilización de una máquina que pueda moler o triturar el material. Esta máquina es un

proceso nuevo dentro de la planta y deberá estar fuera del proceso de producción de

tablero, de esta manera, si tiene algún problema de operación no afecta al proceso

de producción de tablaroca. Se podría reparar y la línea de producción seguiría

operando.

Una vez triturado el material de desperdicio, debe de tener una granulometría de

3/4" máximo para que pueda descomponer el papel y este pueda pasar por el molino

calcinador. El 4% restante del material se refiere al papel, este papel es el que cubre

a la tabla por la espalda y la cara, sigue siendo desperdicio y no se puede recuperar

para la fabricación de tabla. A continuación se muestra el proceso de selección por

medio del cual se elige la máquina para este proceso.

4.1 Proceso de selección

4.1.1 Identificación de la necesidad

“Se necesita recuperar el material de desperdicio que sale de la línea de producción

de tablaroca”.

4.1.2 Investigación preliminar

Tipo de material. El material a triturar es yeso mezclado con ciertos componentes

que le dan características deseables en la tabla para su uso. Este material se

encuentra en el área de desperdicio y está en estado húmedo y seco. Estos estados

hacen que la selección de la máquina para procesarlos sea un poco difícil, ciertas

maquinas pueden triturar o moler el material en estado seco, pero en estado húmedo

no pueden, estas se atascan con el material y dejan de funcionar hasta que se le

hace un mantenimiento de limpieza.

60

Especificaciones de material para reincorporarlo al proceso de producción.

Para que este material pueda incorporarse a la línea de producción tiene que tener

ciertas condiciones físicas. Tiene que estar en estado granulado para que pueda

entrar en el molino calcinador, y también tiene que estar libre de papeles grandes

que obstruyan la salida del molino. El papel puede ir en pequeños pedazos para que

este lo pueda quemar y así no se interrumpa la moliendo.

Cantidad de material. La cantidad de material que se triturara al mes es del 1% de

la producción mensual en la planta y esta cantidad se divide en 2 partes desiguales,

porque el material que sale primero de la línea de producción, alcanza a secarse, el

material restante no se seca. En se tiene que son 8350 de material, en

toneladas tenemos 65.965 Ton. por mes.

Condiciones de funcionamiento. Las condiciones bajo las cuales tiene que trabajar

esta máquina son un poco agresivas. Tiene que tener la capacidad de trabajar bajo

polvo, ya que la tabla seca al triturarse desprende polvo y este es muy fino, tan fino

que puede introducirse en los elementos del triturador o molino como son:

motoreductor, chumaceras y panel eléctrico. Si no se tiene el cuidado de proteger

estos elementos puede dañarse el equipo. También tiene que ser resistente a la

corrosión, pues el material húmedo trae cierta cantidad de agua y esta puede oxidar

las flechas, fresas, rodamiento de la flecha y camisa. El material seco es quebradizo

y por lo tanto el sistema está expuesto a variaciones en el torque, lo que puede dañar

al motoreductor. Para esto se tiene que elegir un motor que trabaje bajo estas

condiciones.

Limitaciones del proceso. El proceso de producción no puede tener más procesos

alternos o ajenos a la fabricación de tablero, pues si se le agrega un proceso extra y

tiene paros, también tiene que parar toda la línea de producción trayendo consigo

grandes pérdidas de tiempo y dinero. Para esto tiene que adaptarse el sistema de

recuperación fuera de la línea de producción y una vez que se tiene el material listo

61

para reprocesarlo, se transporta por medio de una banda transportadora o un

soplador al molino calcinador.

Diseños disponibles. Los diseños analizados propuestos para este trabajo son:

Molino de martillos

Picadoras

Astilladoras

Triturador de fresas

4.1.3 Planteamiento de objetivos

Diseñar y fabricar un prototipo para triturar tablaroca húmeda y tablaroca seca

4.1.4 Especificaciones de diseño

En la tabla 4.1.5-A se muestran las especificaciones de diseño del equipo que deberá

realizar la tarea de trituración o molienda.

4.1.5 Ideación e invención

En esta fase solo se tuvo que pensar en cómo diseñar el triturador de fresas, ya que

los diseños antes mencionados excepto el triturador ya están diseñados. El triturador

de fresas tiene un diseño complicado, pero las ventajas que trae son muy buenas, es

por eso que se decidió diseñar esta máquina para compararla con los demás

diseños, la fabricación será con materiales comerciales y accesibles. Una de las

partes clave de esta máquina es la fresa, la cual tiene un diseño complicado por las

condiciones de trabajo. Esta fresa se creó para triturar el tablero que se desperdicia

en la planta. La fresa que se va a utilizar en el triturador es de una placa de acero

muy común, esta placa se recuperó de la chatarra.

62

1. El prototipo debe contar con suministro de energía independiente.

2. El prototipo debe ser resistente a la corrosión.

3. El prototipo debe ser resistente al polvo.

4. El prototipo debe emitir < 80 dB de intensidad de ruido a 10 m.

5. El prototipo debe procesar 4.5 Ton. Por hora.

6. El prototipo debe ser independiente de la línea de producción.

7. El prototipo debe ser resistente a variaciones en el par de torsión.

Tabla 4.1.5-A. Especificaciones de desempeño.

Para esta tarea de trituración no es necesario flechas tan robustas ni limpiadores tan

grandes. El sistema de transmisión incluye un solo motoreductor y dos engranes

planetarios para transferir la fuerza de torsión la cual hace girar los trenes de fresas

en sentidos contrarios para triturar la tabla.

4.1.6 Selección

Para la selección de la maquina se utilizara una matriz de decisión (Tabla 4.1.6-A) en

la cual se asignan categorías y se ponderan, también se enlistan los diseños

disponibles y se califican, esta calificación es de acuerdo a las necesidades del

problema. La que obtenga mayor calificación es la máquina que se fabricara en

prototipo para las pruebas de recuperación de tablero.

63

Molino de martillos.

Costo. La fabricación de este molino requiere de una inversión alta. Las piezas que

se requieren para la fabricación de un molino como este son variadas, necesita

martillos fijos, martillos locos, discos, eje de soporte para los martillos locos, malla

clasificadora para dejar pasar el material entre otros. Es por eso que su costo es

elevado y no trae tanto beneficio en cuanto al costo.

Costo Seguridad Desempeño Confiabilidad Rango

Factor de ponderación

0.25 0.40 0.15 0.20 1.0

Molino de martillos

4 5 2 2

3.70 1.00 2.00 0.30 0.40

Picadoras 6 3 1 1

3.05 1.50 1.20 0.15 0.20

Astilladoras 5 3 1 1

2.80 1.25 1.20 0.15 0.20

Triturador de fresas

5 5 9 9

6.40 1.25 2.00 1.35 1.80

Tabla 4.1.6-A. Matriz de decisión.

Seguridad. En cuanto a la seguridad se puede decir que tiene un grado medio de

riesgo, ya que si no se tiene el cuidado necesario, puede lastimar al operador en

caso de un paro inesperado, este paro puede ser cuando se presente un

atascamiento en los martillos y la malla clasificadora. Se puede considerar como

ventaja que el suministro de material se hará por medio de la tolva de carga y el

cargador frontal se encargara de hacer esta tarea.

Desempeño. Su desempeño es bueno con el tablero seco, este no se adhiere a los

martillo y no tapa la malla clasificadora, permitiendo así que el proceso de molienda

continúe sin problemas. El desempeño que tiene con el material húmedo no es

64

bueno, este material húmedo se pega entre los martillos y además obstruye el paso

por la malla, provocando un paro por atascamiento.

Confiabilidad. De acuerdo a lo mencionado anteriormente se puede decir que este

equipo no es confiable para realizar la molienda de la tabla. Pues aparte de que es

costoso provocaría paros y requeriría de más inversión teniendo un proceso de

recuperación poco confiable.

Picadora

Costo. La adquisición de esta picadora no es tan costosa. Es un equipo sencillo para

realizar tareas de molienda de pastura. El costo que representa este sistema es la

compra, transporte e instalación. El costo que se le tiene que agregar a todo esto es

el de una modificación para adaptar una tolva de alimentación, pues la tolva con que

cuenta no es funcional para el suministro de tabla y otra para la salida del material

.

Seguridad. De acuerdo al diseño de esta picadora, no es conveniente utilizarla para

la molienda del desperdicio, ya que está diseñada para alimentarla manualmente,

aunque se modifique la entrada del material, sus navajas no permiten que sea

alimentada por el cargador frontal pues estas navajas son pequeñas.

Desempeño. Su desempeño es muy bajo por las dimensiones de esta, aunque el

material seco lo puede procesar, lo hace en pocas cantidades y esto conlleva más

tiempo y dinero para la recuperación del material. En cuanto al material húmedo tiene

el problema de atascamiento en las navajas y martillos que impulsan el material

hacia afuera, esta información se obtuvo del proveedor.

Confiabilidad. Es una opción muy poco confiable por que se invertiría más tiempo

en darle mantenimiento que en el tiempo de molienda. Esto es por la poca capacidad

de molienda.

65

Astilladoras

Costo. El costo de estos equipos es también elevado por ser equipos de marca y

para procesos especiales. Al igual que en la picadora se tiene que hacer

modificaciones en la entrada y salida del material para que pueda ser alimentada,

además es para moler cantidades bajas de material en comparación con lo que tiene

que moler mensualmente, tal vez si se utilizara durante todo el mes si logre moler

esa cantidad pero representa más gastos de operación.

Seguridad. Al igual que los equipos anteriores, tiene problemas de atascamiento por

el diseño de las navajas y su estructura. Esto trae inseguridad al hacer un

mantenimiento y para solucionar un paro.

Desempeño. Su desempeño es bajo por qué no está diseñada para moler

cantidades grandes de material. También tiene problemas de atascamiento con el

tablero húmedo lo que baja drásticamente su desempeño al igual que los otros

diseños.

Confiabilidad. Considerando lo anterior hace que esta máquina no sea confiable

para el reproceso del material de desperdicio, pues se perdería más tiempo tratando

de hacerla funcionar y esto le cuesta dinero a la empresa. Por otra parte se trata de

mejorar los proceso teniendo una maquina confiable que pueda trabajar sin

problemas.

Triturador de fresas

Costo. El costo de este equipo es un poco elevado por el diseño de sus piezas, unas

de las piezas más costosas es la fresa, este se tiene que mandar a fabricar a un

centro de maquinado para tener precisión en los acabados, centros y dimensiones,

así como las flechas y el soporte de baleros.

66

Seguridad. El grado de seguridad que proporciona este equipo es similar a la del

molino de martillos. Este también cuenta con una tolva de carga para el suministro de

material, y el cargador frontal se encargara de hacer esto, evitando que el personal

tenga que acercarse demasiado y pueda salir lastimado. En caso de cualquier paro

se tendrá que cortar cualquier suministro de energía para evitar que el equipo se

acciones por accidente. Esta parte de bloqueado del equipo es para los demás

diseños también, todo equipo se bloquea antes de realizar operaciones de

mantenimiento.

Desempeño. En este equipo se tiene un desempeño alto. Puede triturar grandes

cantidades de material sin tener problemas de atascamiento. Este equipo está

diseñado para triturar la tabla húmeda, está dotado con unos limpiadores que no

permiten la acumulación de material. La entrada y salida del equipo son lo

suficientemente grandes para verter y sacar grandes cantidades de material. En total

tenemos un equipo ideal para esta actividad.

Confiabilidad. La confiabilidad del equipo es buena, ya que no se tendría problemas

con su funcionamiento. Cabe mencionar que este al igual que cualquier equipo

necesita de mantenimiento preventivo y correctivo, pero podrá realizar la trituración

del material sin problemas. Además de que no interfiere con la producción de tabla.

Las piezas de las que está compuesto lo hacen aún más confiable pues estas piezas

son resistentes.

4.1.7 Creación de prototipos y pruebas

Se fabricó un prototipo para simular el proceso de trituración de tabla (Figura 4.1.7-

1). El primer paso fue el diseño del prototipo en el cual se describe cada pieza que lo

compone. Una vez realizados los planos de cada componente se eligió el material y

los procesos de fabricación para la realización del proyecto.

Se realizó un cálculo mecánico para comprobar la factibilidad de este prototipo.

67

También se realizó un cálculo estimado de la cantidad de material que triturara el

equipo, para así poder observar su rendimiento.

Las pruebas se realizaron en la planta utilizando material seco y húmedo. El

triturador se encargara de procesar el material que el cargador frontal vacié sobre su

tolva, este material caerá sobre los trenes de fresas. Una vez que el material pasa

Figura 4.1.7-1. Foto del prototipo desarrollado (Triturador de fresas).

por las fresas, sale por la parte de abajo con una granulometría de 1/4" a 1/2" (Figura

4.1.7-2) mezclado con papel. Una vez hecho esto se recoge el material triturado para

la separación del papel, después se pone sobre la banda pesadora que lo llevara al

molino calcinador. Si el material pasa del molino, entonces el material cumple con los

requerimientos necesarios y se comprueba que el triturador puede realizar la tarea

de trituración.

68

Figura 4.1.7-2. Tabla de desecho húmedo triturada.

4.2 Fabricación de Molino Triturador

4.2.1 Selección de materiales

Para la fabricación del molino triturador se utilizó placa de 1/4” de pulgada. Se eligió

este tipo de material para aprovechar el material que era de desecho, fue obtenida

de unos sobrantes en el Ingenio Quesería. Por lo tanto el triturador en su mayoría

está hecho de este material, desde la tolva de carga hasta las fresas de trituración.

Las características de este metal son adecuadas para la trituración de las tablas de

desecho que se producen en la planta USG México, planta Tecomán. La dureza de

la tabla está por debajo de la dureza de la placa en aproximadamente 18 veces, lo

que hace posible utilizar esta placa para fabricar las fresas, limpiadores, carcasa de

trituración, tolva de carga y la caja de los baleros.

69

Las flechas utilizadas son de un acero 1040 de la familia AISI-SAE, este tipo de

acero es usado para la fabricación de ejes, engranajes, clavos y tuberías de alta

resistencia a la tracción. Este acero es adecuado para la fabricación de las flechas

que se utilizaran para montar las fresas de trituración.

La camisa para la unión del cople con la flecha es también de acero 1040, para

igualar las propiedades de los materiales con que están hechas las flechas y la

camisa.

4.2.2 Selección de accesorios

Fue necesario utilizar un variador de una potencia de 5 Kw para manejar el motor.

Este es para controlar la velocidad rotacional y a al mismo tiempo para proteger al

motor de los posibles problemas que presente la tarea de trituración, por ejemplo: un

atascamiento de los trenes de fresas. Con este variador se puede programar el

funcionamiento del motor y se puede regular la frecuencia para disminuir o aumentar

las revoluciones por minuto (rpm).

El motor utilizado es un SEW EURODRIVE de 1 HP, este motor se eligió por las

características de diseño, puede realizar la tarea de trituración de los diferentes tipos

de materiales con que están hechas las tablas. Yeso es uno de los materiales

utilizados, se mezcla con diferentes tipos de elementos, lo cual hace cambiar su

estructura y la dureza de las tablas.

Se utilizó un reductor para aumentar la fuerza del motor, este reductor reduce siete

veces la velocidad del motor y en consecuencia aumenta siete veces la fuerza del

motor. De acuerdo al cálculo realizado, este reductor eleva la fuerza del motor y esta

fuerza es capaz de romper la tabla sin problema. El reductor viene junto con el motor

y es un SEW EURODRIVE.

70

Para el ensamble del motor y el molino triturador se utilizó un cople flexible. Este

cople puede absorber la poca variación que haya después de alinear el motor con los

trenes de engranes.

Los engranes que se utilizaron para transmitir la potencia de un tren a otro se

recuperaron de un diferencial que estaba fuera de servicio. Las características

mecánicas de los engranes cumplen con los requerimiento necesarios para este

trabajo. La dureza y resistencia de estos están por encima de la dureza de los

materiales a triturar y pueden soportar más carga si así se requiriera.

Los rodamientos utilizados para este molino son de rodillos cilíndricos. De acuerdo al

tipo de trabajo y posición de los trenes de engranes se consideró que estos baleros

pueden trabajar para la trituración de los materiales. Las cargas que actúan en los

rodamientos son radiales y la velocidad a la que trabajaran es baja. Este tipo de

rodamientos están diseñados para soportar más carga radial y axial, también

trabajan a menos revoluciones por minuto. Los baleros de bolas es lo contrario de

estos, trabajan a más revoluciones por minuto pero con menor carga radial y axial ya

que la superficie de apoyo de las bolas es menor que la de los rodillos.

4.2.3 Procesos de fabricación utilizados para la elaboración del triturador

Los procesos que se utilizaron para armar el molino triturador fueron: corte con

equipo de oxicorte, soldadura y acabados superficiales. Todos los cortes que se

realizaron fueron hechos con oxicorte, la tolva de carga, limpiadores, carcasa de

trituración y fresas.

Las uniones se hicieron con soldadura de electrodo metálico. Se utilizó soldadura

7018 para la unión de la carcasa de trituración, tolva de carga y base de limpiadores.

La soldadura utilizada para la unión de las fresas fue de acero inoxidable porque

tiene una mayor resistencia. Las fresas realizan un trabajo pesado, lo que la hace a

esta soldadura más adecuada para la unión.

71

Para el maquinado de las flechas se utilizó un torno básico, el cual hizo los

desbastes necesarios en las dos flechas y también se hicieron las ranuras de los

seguros para que estas se mantuvieran en una sola posición y no tuvieran

deslizamiento para evitar que las fresas chocaran entre sí. Fue necesario maquinar

las flechas para tener una mayor exactitud en los diámetros requeridos, ya que los

barrenos en las fresas fueron de 7/8” de pulgada y para los rodamientos fueron de

3/4” de pulgada.

4.2.4 Resistencia del tablero y del par de torsión mínimo necesario

Enseguida se muestran los cálculos que se realizaron para demostrar que el sistema

es capaz de realizar la tarea de trituración. Se calculó la fuerza que ejerce el

motoreductor sobre el sistema, a partir de ese punto se sacó el par de torsión que

hay en la camisa, engranes y flechas.

Se realizaron cálculos de la resistencia de los materiales y de la resistencia

necesaria para triturarlos. Se calculó el par de torsión necesario para poder triturar la

tabla. También se calculó la capacidad de torque de los elementos de transmisión de

potencia para observar si todos ellos son capaces de resistir el trabajo y para ver el

par de torsión al que se limita el sistema de trituración.

Dureza de la tablaroca

El tablero de yeso de núcleo normal de 5/8” de pulgada tiene una resistencia a la

penetración de 77 (libras fuerza), la cual equivale a 346.5 (Newton).

Se trabajó con esta tabla porque es la tabla de mayor espesor que se fabrica en la

planta y la resistencia a la penetración es mayor que la resistencia de las demás

tablas de menor espesor. Una vez que se tiene la equivalencia en Newton se

considera aumentar esta resistencia para que el triturador pueda romper la tabla sin

problemas (Figura 4.2.4-1), esta resistencia se aumenta a 80 que es igual a

360 , que es la fuerza con la que debe impactar la fresa a la tabla. Con esta

72

resistencia se procede a calcular el torque mínimo necesario para poder penetrar la

tabla.

Torque mínimo necesario para romper la tabla

La fórmula para obtener el par de torsión necesario es:

Dónde: = Fuerza en Newton = Radio de la fresa

Figura 4.2.4-1. Sistema de trituración para tablero de yeso.

Sustitución de la fórmula:

= ¿?

73

El torque mínimo necesario para penetrar la tabla debe ser mayor que 16.6 .

Esto quiere decir que cada fresa (Figura 4.2.4-2) tiene que impactar con esta fuerza

mínima para poder romper la tabla. Ahora, se calcula el par de torsión mínimo en

cada flecha. Cada una tiene 14 fresas como se muestra en la figura 4.2.4-3, pero 7

fresas están a un ángulo de 45º con respecto a las otras 7 fresas (Figura 4.2.4-4),

esto quiere decir que se calcula el par de torsión en solo 7 de estas, esto es porque

solo 7 fresas impactan a la tabla por 1/8 de vuelta.

Figura 4.2.4-2. Fresa de trituración.

Par de torsión necesario en el sistema de trituración

Los pares de torsión se van sumando conforme aumenta el número de fresas, esta

suma es de la última fresa a la primera, para obtener en total la carga que está

soportando el eje con el conjunto de fresas. Como ya se dijo anteriormente, el grupo

de 14 fresas se dividen en dos como se muestra en la figura y se calcula el torque de

ese grupo solamente.

74

Figura 4.2.4-3. Tren de fresas para trituración de tablero de yeso.

Figura 4.2.4-4. Tren con siete fresas de trituración.

75

Se tiene que descomponer el eje para sacar la carga en cada sección del eje.

Enseguida se ve la descomposición de cada sección y el cálculo que corresponde a

cada una:

El torque mínimo que se necesita en la sección del eje, entre la fresa A y la fresa B

es , se hace un diagrama de cuerpo libre para poder apreciar la sección

mencionada.

Ahora se muestra el diagrama de cuerpo libre para la sección del eje BC, y se

obtiene el torque como sigue:

SECCION A-B

SECCION B-C

76

Ahora se calcula el torque de las 5 secciones faltantes:

SECCION C-D

SECCION D-E

77

SECCION E-F

SECCION F-G

78

El torque mínimo necesario para romper la tabla con las 7 fresas es de 116.2 ,

en la gráfica 4.2.4-a se puede ver cómo va incrementando el par de torsión sobre la

flecha, en la sección G es donde se encuentra el engrane y está concentrada toda la

carga de las fresas. Ahora esto se multiplica por 2, por que el otro eje tiene las

mismas características de diseño y posición, solo que este otro gira en sentido

contrario del primero. Están conectados por dos engranes del mismo paso y mismo

número de dientes como se muestra en la figura 4.2.4-5, por lo tanto no se altera la

velocidad y la fuerza.

SECCION G-

79

Figura 4.2.4-5. Sistema de trituración para tablero de yeso

Se considerara un 15% del torque resultante para desprender el material de las

fresas, ya que este, está húmedo y se pega entre ellas. Los elementos que

desprenden este material son los limpiadores que se encuentran en la parte lateral

del molino triturador (Figura 4.2.4-6). De esta manera se obtendrá el par de torsión

total necesario para triturar y limpiar las fresas, dicho torque deberá ser procedente

del motoreductor que se describió anteriormente.

Par de torsión total

El torque mínimo necesario que debe haber en la camisa es de 267.26 Este

par de torsión es lo que debe transmitir el motoreductor para que el sistema pueda

triturar el tablero de yeso.

Relación de engranes

80

Figura 4.2.4-6. Limpiadores para fresas de trituración.

4.2.5 Par de torsión en el molino triturador de tablero

Actualmente el triturador se encuentra armado con todos los elementos necesarios

para funcionar y realizar la tarea de trituración. Se sacara el par que ejerce el motor

sobre el sistema, la capacidad de torsión que tiene la camisa y flechas, y el torque

que actúa sobre el material.

Par ejercido por el motoreductor

El motoreductor tiene un caballaje de 1 HP y 0.75 W de potencia, las revoluciones

por minuto son 1730 y la relación que existe entre el motor y el reductor es de 7:1, lo

que quiere decir que disminuye siete veces la velocidad y aumenta siete veces la

fuerza. Se hará el cálculo para saber cuánto vale el par de torsión del motor .

Limpiadores

81

Grafica 4.2.4-a. Carga en cada sección de la flecha.

La fórmula para sacar el par de torsión es:

Dónde: = Par de torsión = frecuencia (Hz)

= potencia (W)

La frecuencia está dada en Hz, por ello se tiene que convertir las revoluciones por

minuto en Hz, la fórmula es:

Sustitución de la fórmula:

Rpm = 1730

16.6

33.2

49.8

66.4

83

99.6

116.2

0

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

SECCION A

SECCION B

SECCION C

SECCION D

SECCION E

SECCION F

SECCION G

CA

RG

A N

.m

SECCION

CARGA EN LA FLECHA

82

El par de torsión que ejerce el motor es de 41.4 . Este resultado se multiplica

por las veces que el reductor disminuye la velocidad para aumentar la potencia de

esta manera se obtiene el torque de salida del motoreductor.

El par de torsión de salida en el motoreductor es de 289.8 . Se puede ver que el

motor da un torque por arriba del torque mínimo que necesita el sistema para triturar

la tabla. El siguiente cálculo es para ver la resistencia de la camisa y la flecha, se

comprobara que estos elementos resisten perfectamente bien el torque al que están

sometidos.

Par máximo permisible en la camisa

La camisa (Figura 4.2.5-1) está hecha de un acero 1040 AISI-SAE para el cual la

resistencia a la tracción es de 517 MPa, según la tabla 3.5.3-A, esta pieza tiene dos

secciones, una donde ensambla con el cople que es una barra rellena y la otra parte

donde ensambla con la flecha, que esta hueca por dentro para ensamblar la flecha.

Figura 4.2.5-1. Camisa de transmisión de acero AISI-SAE 1040.

83

Calculo:

La fórmula para calcular el torque que soporta la camisa es:

Dónde: = Par de torsión = Momento polar de inercia

= Esfuerzo cortante máximo = = Radio del eje

a) Parte solida de la camisa

Sustitución de la fórmula:

= ¿?

= 517 MPa

84

La parte solida de la camisa puede soportar un torque máximo de . Esta

resistencia está por arriba de la fuerza requerida para quebrar la tabla, por lo tanto

esta parte de la camisa es capaz de realizar el trabajo.

b) Parte hueca de la camisa

Sustitución de la fórmula:

= ¿?

= 517 MPa

En el cálculo para la parte hueca se ve que puede soportar un torque máximo de

esto es por el diseño de la parte hueca de la camisa. Una vez

hechos los cálculos correspondientes a cada parte de la camisa, se observa que esta

cumple perfectamente con los requerimientos necesarios para poder efectuar el

trabajo de transmisión de potencia.

85

Par máximo permisible en las flechas

Las flechas están fabricadas de un acero 1040 AISI-SAE para el cual la resistencia a

la tracción es de 517 MPa, según la tabla. Esta flecha (Figura 4.2.5-2) esta

seccionada con diferentes tipos de diámetro por las condiciones de diseño de los

accesorios como son las fresas y los baleros. En esta al igual que en la camisa se

calculara el máximo par permisible en cada una de las secciones con diferente

diámetro.

Figura 4.2.5-2. Flecha para tren de fresas de acero AISI-SAE 1040.

Calculo:

La fórmula para calcular el torque que soporta la camisa es:

Dónde: = Par de torsión = Momento polar de inercia

= Esfuerzo cortante máximo c = r = Radio del eje

86

a) Sección de 3/4” de pulgada

Sustitución de la fórmula:

= ¿?

= 517 MPa

Para esta sección de la flecha se tiene un torque máximo permisible de

esta resistencia es igual a la parte solida de la camisa y por ende están arriba del

requerimiento mínimos de torsión para quebrar la tabla.

87

b) Sección de 7/8” de pulgada

Sustitución de la fórmula:

= ¿?

= 517 MPa

Esta parte de la flecha resiste un torque máximo de rebasa los

requerimientos necesarios de torque para la trituración del material de desecho.

En cuanto a las fresas se puede decir que cumplen con las características de diseño,

pues cada una de ellas tiene una carga de más el 15% necesario para

desprender el material acumulado, esto da , una carga menor comparada

con la resistencia del acero de la fresa que es 352 MPa según la tabla 3.5.3-A, una

resistencia 18 veces mayor que la del tablero de yeso.

Después de hacer los cálculos correspondientes, se puede ver los requerimientos

mínimos necesarios de torque para poder romper la tabla. El factor de seguridad es

de 1.085, esto indica que el sistema se encuentra un poco arriba de la fuerza mínima

necesaria para triturar. Este sistema puede cumplir con la tarea de trituración sin

problemas, todas sus partes son capaces de resistir dicho trabajo, en la gráfica 4.2.5-

a se puede ver los pares de torsión de cada elemento, la línea roja indica el mínimo

par de torsión y cada uno de ellos rebasa la línea.

Este equipo se limita a un torque de 289.8 ya que uno de sus componentes

que es el motor es lo máximo que da en la salida de su flecha. Los otros elementos

del sistema pueden resistir más torque, solo que el motor es el que genera el par de

torsión y no se puede rebasar este límite por la potencia del mismo. Si se adaptara

un motor que generara un par de torsión mayor de 701.8 , entonces el sistema

88

queda limitado a , que es el par de torsión máximo de la camisa en la

parte rellena, no se puede rebasar esta resistencia, pues si se somete a un torque

mayor, se rebasa el límite de fluencia de la camisa y se fractura dejando así

inhabilitado el sistema.

Grafica 4.2.5-a. Par de torsión máximo permisible por elemento.

4.2.6 Rendimiento del Molino Triturador

En la planta Tecomán actualmente se tiene un desperdicio del 1% de la producción

total por mes. Este desperdicio equivale a 65.965

Esta cantidad de material es la que se recuperaría y seria material que no se

tendría que traer de lámina teniendo un ahorro de $ 50,200.00 pesos por año. Este

costo es lo que representa como materia prima.

Pero este desperdicio como producto terminado representa una cantidad por año de

$ 668,000.00 para la empresa. Así que volver a recuperar este material y

reprocesarlo es muy importante.

701.8 1114.41 701.8 2827.94 289.80

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

FLECHA 3/4" FLECHA 7/8" CAMISA PARTE RELLENA

CAMISA PARTE HUECA

MOTOREDUCTOR

TO

RS

ION

N.m

PAR DE TORSION MAXIMO POR ELEMENTO

89

El rendimiento del triturador se toma en base a la cantidad de material que tritura por

unidad de tiempo. Para esto se hizo un cálculo donde se demuestra la cantidad

aproximada que es capaz de procesar por hora de trabajo. Para ello se trazaron dos

círculos (Figura 4.2.6-1) con una distancia entre ellos de 7 cm, que es la distancia

que existe entre los trenes de fresas en el prototipo. Estos círculos tienen un

diámetro de 5.73 cm que es el diámetro del circulo que queda libre cuando se está

triturando la tabla. El siguiente paso es calcular la cantidad de metros lineales que

tritura por hora, para esto se emplea la fórmula del perímetro del circulo para saber

cuánto miden los círculos. Una vez que se tiene esta medida se multiplica por la

cantidad de revoluciones por minuto y después por 60.

Figura 4.2.6-1. Separación de las fresas trituradoras.

El perímetro del círculo es de 18 cm, esto quiere decir que cada vuelta va a recorrer

una distancia de 18 cm de tabla. La cantidad de revoluciones por minuto en la salida

del reductor son 247 rpm.

90

Tenemos que por minuto se recorre una longitud de , ahora sacamos esta

cantidad por hora.

La longitud de tabla por hora con una alimentación constante es de

. Ahora sacamos los metros cuadrados que se trituran con el prototipo por

hora.

Las dimensiones de la tolva de carga son de 11cm x 24 cm, si se va a alimentar

continuamente una sola tabla entonces se tiene que puede consumir una tabla con

un ancho de 24 cm. Por lo tanto, se multiplica la longitud recorrida en una hora por

los 24 cm de ancho de la tabla, así se obtienen los metros cuadrados.

Son los metros que es capaz de procesar el triturador. La tabla tiene un

peso de 7.9 por , entonces se multiplica este peso por la cantidad de metros

cuadrados y se obtiene la cantidad de material procesado por hora.

Teniendo este resultado podemos calcular la cantidad de horas que lleva al triturador

procesar el material de desperdicio de todo un mes. Por hora tritura una cantidad de

de tablero, dividimos la cantidad total de desperdicio mensual que es de

entre la cantidad de tablero procesado por hora y obtenemos el total de

tiempo necesario para la actividad de trituración.

91

El tiempo de trabajo necesario para procesar el material de desperdicio de todo un

mes es de 13.04 horas, esta cantidad de tiempo se divide en 2 días para que la tarea

de trituración dure dos días y no se sobrecaliente el sistema de trituración. Entonces

se tiene que por día se necesita trabajar 6 horas con 31.2 minutos y de esta manera

cada mes durante dos días se trabajara el equipo.

92

CAPITULO V

EVALUACION DE LA

PROPUESTA

93

Los resultados obtenidos después de la prueba del prototipo de trituración (Figura 5-

1) que se realizó dentro de la empresa y de acuerdo al análisis técnico, se

demuestra que los resultados logrados son satisfactorios.

La máquina que se fabricó cumple con las características de trituración, el diseño de

esta máquina cumple con los requerimientos necesarios para esta actividad. Cada

uno de sus componentes, son capaces de soportar las cargas a las que son

sometidos.

Figura 5-1. Triturador de fresas (Prototipo desarrollado).

El material que resulto de la prueba de trituración cumple con los requisitos de

granulometría para trabajar el material en el molino (Figura 5-2), además el material

triturado paso por el clasificador sin problemas de atascamiento y en este punto

termina la tarea del triturador.

94

El material seco o húmedo que sale de las diferentes áreas de producción en la

empresa como mezclado, formación, corte, secado, empaque, almacenamiento y

carga, se puede someter a trituración para reintegrarlo al proceso de fabricación. De

esta manera la planta es más eficiente y productiva, disminuyendo la cantidad de

desperdicio y los costos por movimiento y traslado de material.

Figura 5-2. Banda transportadora de yeso.

95

CAPITULO VI

96

Conclusión

El objetivo general de este trabajo se cumplió al 100 %. Se diseñó y fabrico un

prototipo capaz de triturar tabla seca y tabla húmeda. El prototipo se probó y se

autorizó por el gerente del área y el gerente de la planta, se trabajó

aproximadamente 5 horas dentro de la panta, en la prueba se trituro tabla seca y

tabla húmeda. La trituración de los dos tipos de materiales es muy importante pero

cabe mencionar que lo que más interesaba era la trituración del producto húmedo el

cual se trituro sin problemas. El material resultante se llevó al molino para que fuera

pulverizado nuevamente, pasando sin problemas a través de este.

En cuanto a los objetivos específicos también se cumplieron al 100 %. La

granulometría del material resultante fue entre ¼ de pulgada y ½ pulgada, lo que

facilita la separación del material y el papel. El prototipo fue fabricado en un 90 %

con materiales recuperados, solo los accesorios clave como los rodamientos, flechas

y motor no fueron recuperados.

Con los objetivos planteados y cumplidos, la hipótesis propuesta se cumple

satisfactoriamente. El prototipo fue capaz de realizar la tarea de trituración del

producto húmedo y seco a una granulometría de ½“ de diámetro. De esta manera el

proceso puede ser más eficiente aprovechando todo el material de desecho.

Uno de los beneficios de esta experiencia laboral en la industria me permitió conocer

la realidad del trabajo como ingeniero en la vida real. Esta experiencia me ayudo a

cambiar la forma de ver el trabajo de un ingeniero. Aprendí que las oportunidades se

buscan y también se tiene que trabajar mucho para poder sacar adelante los trabajos

y proyectos.

97

Fuentes de información

Libros

Amstead, B.H; Procesos de Manufactura Versión SI; (2004); Cecsa

Jensen, Cecil; Dibujo y Diseño en Ingeniería; (2004); Mc Graw Hill

Norton, Robert L; Diseño de Maquinaria; (2005); Mc Graw Hill

Smith, William F; Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales;

(1998); Mc Graw Hill

Páginas Web

Alcántara Valladares Juan Ramón, Diseño Práctico de un Molino de Bolas,

México, D.F. 2008.

Blandón Navarro Sandra, Operaciones Mecánicas en la Ingeniería

Agroindustrial http://slbn.files.wordpress.com/2008/10/iii-unidad_iv-

unidad_sesiones-ultima_1_respecti2.ppt

98

ANEXOS

Programación CNC 99

Programa para maquinar flecha en torno de control numérico 99

Programa para maquinar camisa en torno de control numérico 100

Programa para maquinar fresa en cortadora de plasma 101

Programa para maquinar soporte de baleros en cortadora de plasma 102

99

Programación CNC

Los siguientes programas quedan sujetos a cambios de máquinas de control

numérico, cambios en el tipo de programación de las maquinas CNC y del criterio del

programador. En estos programas se presenta el encabezado y las trayectorias de

corte que deberá seguir la máquina para poder realizar las operaciones de

maquinado.

Estas son las piezas que se deben maquinar para obtener una mayor exactitud en

los maquinados y acabados. Estas piezas son las que deben de tener mucha

estabilidad para evitar vibraciones en la máquina y es por eso que se deben fabricar

en centros de maquinado. El resto de las piezas no demandan un alto grado de

exactitud debido a las funciones que realizan.

PROGRAMA PARA MAQUINAR FLECHA EN TORNO DE CONTROL NUMERICO

Flecha parte motriz

G21 G54 G18 G90

S1200 F100 M03

G00 X5 Z0

G01 X0

G01 X1.91

G01 Z-14

G01 X2.22

G01 Z-28

G01 X5

G00 Z5

M05

G28

M30

Parte final

G21 G54 G18 G90

S1200 F100 M03

G00 X5 Z0

G01 X0

100

G01 X1.91

G01 Z-3

G01 X2.22

G01 Z-17

G01 X5

G00 Z5

M05

G28

M30

Parte final (ranura de seguro)

G21 G54 G18 G90

S1200 F100 M03

G00 X1.91 Z5

G01 Z0

G01 Z-1.6

G01 X1.27

G01 X5

G00 Z5

M05

G28

M30

PROGRAMA PARA MAQUINAR CAMISA EN TORNO DE CONTROL NUMERICO

Exterior

G21 G54 G18 G90

S1200 F100 M03

G00 X5 Z0

G01 X0

G01 X3.18

G01 Z-2.94

G01 X1.91 Z-3.19

G01 Z-8.19

G01 X5

G00 Z0

M05

G28

M30

101

Interior

G21 G54 G18 G90

S1200 F100 M03

G00 X0 Z5

G01 Z0

G01 Z-0.5

G01 Z1

G01 Z-1

G01 Z1

G01 Z-1.5

G01 Z1

G01 Z-2

G01 Z1

G01 Z-2.5

G01 Z1

G01 Z-2.94

G01 Z1

G00 X5 Z5

M05

G28

M30

PROGRAMA PARA MAQUINAR FRESA EN CORTADORA DE PLASMA DE CONTROL NUMERICO

FRESA

G21 G54 G17 G90 F100

G00 X0 Y0

G00 Z5

G00 X2 Y2

G01 Z1

G01 X2.5 Y2.74

G02 X3.84 Y2.82 R1.2

G01 X4.48 Y1.69

G01 X8.51 Y1.69

G01 X7.77 Y2.19

G02 X7.69 Y3.53 R1.2

G01 X8.82 Y4.17

G01 X8.82 Y 8.2

G01 X8.33 Y7.46

G02 X6.99 Y7.38 R1.2

102

G01 X6.34 Y8.51

G01 X2.31 Y8.51

G01 X3.05 Y8.02

G02 X3.13 Y6.68 R1.2

G01 X2 Y6.03

G01 X2 Y2

G01 Z5

G01 X4.3 Y5.1

G02 X6.52 Y5.1 R1.1125

G02 X4.3 Y5.1 R1.1125

G01 Z5

G00 X0 Y0

G28

M30

PROGRAMA PARA MAQUINAR SOPORTE DE BALEROS EN CORTADORA DE PLASMA DE CONTROL

NUMERICO

G21 G54 G17 G90 F100

G00 X0 Y0

G00 Z5

G00 X5 Y2.5

G01 Z1

G01 X25

G01 Y12.5

G01 X5

G01 Y2.5

G01 Z5

G00 X10.3 Y7.5

G01 Z1

G02 X12.7 Y7.5 R1.2

G02 X10.3 Y7.5 R1.2

G01 Z5

G00 X17.3 Y7.5

G01 Z1

G02 X19.7 Y7.5 R1.2

G02 X17.3 Y7.5 R1.2

G01 Z5

G00 X0 Y0

G28

M30

103

Glosario

Sheetrock: Tablero de yeso

Redimix: Compuesto multiusos para tratamiento de juntas para tabla

Joint Tape: Cinta de papel reforzada

Perfacinta: Cinta de papel reforzada

W/R: Tablero resistente al agua

Fire Code: Tablero resistente al fuego

Imperial Plaster: Yeso imperial

Durock: Tablero de cemento

Suspensión Donn: Perfiles metálicos para la instalación del plafón