UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA ÁREA DE LA ENERGÍA, LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA PARA LA FABRICACIÓN DE REMACHES PARA ZAPATAS DE LA EMPRESA FRENOSUR Tesis de Grado previo a la Obtención del Título de Ingeniero Electromecánico Autor: Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza Director: Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc. LOJA – ECUADOR 2014 CERTIFICACIÓN Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc. DIRECTOR DE TESIS CERTIFICA: Haber dirigido, asesorado, revisado y corregido el presente trabajo de tesis de grado, en su proceso de investigación cuyo tema versa en “AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA PARA LA FABRICACIÓN DE REMACHES PARA ZAPATAS DE LA EMPRESA FRENOSUR”, previa a la obtención del título de Ingeniero Electromecánico, realizado por el señor egresado: Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza, la misma que cumple con la reglamentación y políticas de investigación, por lo que autorizo su presentación y posterior sustentación y defensa. Loja, 25 de Junio del 2014 ……………………………………….. Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc. DIRECTOR DE TESIS I AUTORÍA Yo, Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza, declaro ser autor del presente trabajo de tesis y eximo expresamente a la Universidad Nacional de Loja y a sus representantes jurídicos de posibles reclamos o acciones legales por el contenido de la misma. Adicionalmente acepto y autorizo a la Universidad Nacional de Loja, la publicación de mi tesis en el Repositorio Institucional - Biblioteca Virtual. Autor: Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza Firma: Cédula: 1104890916 Fecha: Loja, 25 de Junio del 2014 II CARTA DE AUTORIZACIÓN DE TESIS POR PARTE DEL AUTOR, PARA LA CONSULTA, REPRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL Y PUBLICACIÓN ELECTRÓNICA DEL TEXTO COMPLETO. Yo Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza, declaro ser autor de la tesis titulada “AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA PARA LA FABRICACIÓN DE REMACHES PARA ZAPATAS DE LA EMPRESA FRENOSUR”, como requisito para optar al grado de Ingeniero Electromecánico; autorizo al Sistema Bibliotecario de la Universidad Nacional de Loja para que con fines académicos, muestre al mundo la producción intelectual de la Universidad, a través de la visibilidad de su contenido de la siguiente manera en el Repositorio Digital Institucional: Los usuarios pueden consultar el contenido de este trabajo en el RDI, en las redes información del país y del exterior, con cuales tenga convenio la Universidad. Para constancia de esta autorización, en la ciudad de Loja, a los 11 días del mes de julio del dos mil catorce. Firma: Autor: Oswaldo Alfredo Muñoz Esparza Cédula: 110489091-6 Dirección: Loja (Barrio las Palmas, calle Atenas y Berlín) Correo Electrónico: [email protected] Teléfono: 2 610-232 Celular: 0993171475 DATOS COMPLEMENTARIOS Director de Tesis: Ing. Gonzalo Ramiro Riofrío Cruz, Mg. Sc. Tribunal de Grado: Ing. Thuesman Estuardo Montaño Peralta, Mg. Sc. Ing. Darwin Giovanny Tapia Peralta, Mg. Sc. Ing. Jorge Enrique Carrión González, Mg. Sc. III PENSAMIENTO "Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad." Albert Einstein IV DEDICATORIA A mi madre con todo mi amor y gratitud por su ejemplo y apoyo. Oswaldo Muñoz V AGRADECIMIENTO A la Universidad Nacional de Loja y a mis maestros de la carrera de Ingeniería Electromecánica, por los conocimientos compartidos y por la excelente formación adquirida. A la Empresa Frenosur, en la persona del Sr Tnlg. Patricio Aguirre por la confianza depositada para el desarrollo del presente proyecto. A mi Director de Tesis, Ing. Gonzalo Riofrío, por su invalorable ayuda. Oswaldo Muñoz VI TABLA DE CONTENIDOS a.-TÍTULO ............................................................................................................................ 18 b. RESUMEN ....................................................................................................................... 19 c.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 20 d.- REVISIÓN DE LITERATURA ...................................................................................... 21 d.1 REMACHES PARA ZAPATAS DE FRENO ............................................................ 21 d.1.1.- Definición .......................................................................................................... 21 d.1.2.- Forma de empleo ............................................................................................... 21 d.1.3.- Clasificación de los remaches ............................................................................ 21 d.1.4.- Partes de un remache ......................................................................................... 22 d.1.5.- Requisitos para fabricación de remaches para zapatas ...................................... 22 d.1.5.1- Dimensiones de los remaches ...................................................................... 22 d.1.5.2- Composición química ................................................................................... 23 d.1.5.3- Excentricidad ................................................................................................ 23 d.1.5.4- Angulo de corte ............................................................................................ 23 d.1.5.5- Muestreo ....................................................................................................... 24 d.1.5.6- Aceptación y rechazo ................................................................................... 24 .1.5.7- Método de ensayo........................................................................................... 25 d.1.5.7.1- Dimensionales ....................................................................................... 25 d.1.5.7.2- Dureza de Rockwell............................................................................... 25 d.1.5.7.3- Determinación de la excentricidad ........................................................ 25 d.1.5.7.4- Medición del ángulo de corte ................................................................ 25 d.2.- PROCESO DE FORMADO DE REMACHES ....................................................... 26 d.2.1- Doblado ............................................................................................................... 27 d.2.1.1- Descripción de la estampa de doblado ......................................................... 27 d.2.1.2- Selección de acero para estampas de doblado .............................................. 27 d.2.1.3- Proceso de abocardado y rebordeado .......................................................... 28 d.2.2- Fuerza para el proceso de abocardado y rebordeado .......................................... 28 d.2.2.1- Tornillo de potencia ..................................................................................... 29 d.2.2.1.1- Paso ........................................................................................................ 29 VII d.2.2.1.2- Avance ................................................................................................... 29 d.2.2.1.3- Angulo de la hélice ................................................................................ 30 d.3.- MÁQUINAS PARA LA FABRICACIÓN DE REMACHES PARA ZAPATAS ... 31 d.3.1.- Troqueladora ...................................................................................................... 31 d.3.1.1- Tipos de troqueladoras mecánicas ................................................................ 31 d.3.1.2- Criterios para seleccionar la troqueladora adecuada .................................... 31 d.3.2.- Troqueladora lateral de excéntrica ..................................................................... 32 d.3.3- Elementos de una máquina troqueladora ............................................................ 32 d.3.3.1- Volantes ........................................................................................................ 33 d.3.3.1.1- Cálculos en el volante de inercia ........................................................... 33 d.3.3.1.1.1- Peso del volante ............................................................................. 34 d.3.3.1.1.2- Masa del volante ........................................................................... 34 d.3.3.1.1.3- Revoluciones medias del volante .................................................. 34 d.3.3.1.1.4- Radio medio del volante ................................................................ 35 d.3.3.1.1.5- Velocidad tangencial media .......................................................... 35 d.3.3.1.1.6- Fuerza máxima de estampado ....................................................... 35 d.3.3.1.1.7- Momento de inercia del volante .................................................... 35 d.3.3.1.1.8- Potencia del motor ......................................................................... 36 d.3.3.1.1.9- Momento torsor del volante .......................................................... 36 d.3.3.1.1.10- Fuerza tangencial ........................................................................ 36 d.3.3.2- Embragues y frenos ...................................................................................... 37 d.3.3.3- Motores......................................................................................................... 38 d.3.4. Troqueles ............................................................................................................. 38 d.3.4.1- Tipos de troqueles ........................................................................................ 39 d.3.4.2- Componentes de un troquel .......................................................................... 39 d.3.4.3- Criterios de elección del sistema constructivo de un troquel ....................... 41 d.3.5- Sistema de transmisión mecánica ....................................................................... 41 d.3.5.1- Tipos de bandas ............................................................................................ 41 d.3.5.2- Cálculos de la transmisión por correas ......................................................... 42 d.3.5.2.1- Relación de transmisión......................................................................... 42 d.3.5.2.2- Elección de los diámetros primitivos de las poleas ............................... 42 VIII d.3.5.2.3- Distancia entre ejes ................................................................................ 42 d.3.5.2.4- Longitud primitiva de la correa ............................................................. 42 d.3.5.2.5- Distancia interaxial ................................................................................ 43 d.3.5.2.6- Velocidad tangencial de la correa .......................................................... 43 d.3.5.2.7- Determinación del arco de contacto de la correa sobre la polea menor 43 d.3.5.2.8- Frecuencia de flexiones ......................................................................... 43 d.3.5.2.9- Determinación del número de correas. .................................................. 43 d.3.5.2.10- Fuerza circunferencial sobre las poleas ............................................... 43 d.3.5.2.11- Coeficiente de corrección .................................................................... 43 d.3.5.2.12- Tensión máxima en la correa ............................................................... 43 d.3.5.2.13- vida util de la correa ............................................................................ 44 d.3.5.2.14- Ciclos de la correa antes de la destrucción .......................................... 44 d.3.6- Sistema de automatización mecánica ................................................................. 45 d.3.6.1- Mecanismo de rotación intermitente ............................................................ 45 d.3.6.1.1- Rueda de ginebra ................................................................................... 45 d.3.6.2- Mecanismo de alimentación y posicionamiento automático ........................ 47 d.3.6.2.1- Alimentador rotatorio centrífugo ........................................................... 47 d.4.- SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO ......................................................... 48 d.4.1.- Elementos componentes de un sistema de control ............................................. 48 d.4.2- Tipos de sistemas de control ............................................................................... 49 d.4.2.1- Sistemas en lazo abierto ............................................................................... 49 d.4.2.2- Sistemas en lazo cerrado .............................................................................. 49 d.4.3- Sistema de automatización eléctrica ................................................................... 50 d.4.4- Sistema de automatización electrónica ............................................................... 50 d.4.4.1- Controlador lógico programable (PLC) ....................................................... 50 d.4.4.1.1- Componentes de un PLC ....................................................................... 51 e.- MATERIALES Y MÉTODOS........................................................................................ 52 e.1 Materiales .................................................................................................................... 52 e.2 Métodos ....................................................................................................................... 52 e.2.1- Método analítico ................................................................................................. 52 e.2.2- Método sintético .................................................................................................. 52 IX