Ucsm Dibujo Asistido 4.docx

UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECÁNICA, MECÁNICA - ELECTRICA Y MECATRÓNICA

MOTOR DE VAPOR DE CILINDRO ÚNICO VERTICAL DISEÑADO Y CONSTRUIDO POR GEORGE D. BRITNELL ALUMNO: PAUCA REVILLA LUIS ALBERTO CURSO:

DIBUJO ASISTIDO POR COMPUTADORA II

GRUPO N°: 06 DOCENTE:

ING. HUACASI AÑAMURO LUDWIN DAVID AREQUIPA – PERU 28/11/2018

1

RESUMEN

En el siguiente informe se dará a conocer el proceso y la realización de la construcción del ‘MOTOR DE VAPOR DE CILINDRO ÚNICO VERTICAL’, para este proyecto se tuvo que realizar en el Software CAD 3D para desarrollo de productos mecánicos (software CAD 3D Inventor®), el cual es una plataforma útil en el ámbito de diseño y creación de piezas u/o trabajos de modelamiento. Para lo cual, en este proceso de diseño primero se optó por ver el diseño de la maquina a realizar, tomando apuntes de las medidas y las dimensiones que este tuviera. En seguida se tomó como primer paso analizar y buscar métodos realizar las piezas pequeñas o de menor proporción, para esto se tuvo que previamente dar un estudio general de los planos. Esta máquina cuenta con 39 piezas que se encuentran en forma desplegada, es decir que no se encuentran unidas, lo cual servirá como una guía paso a paso de cada uno de los componentes que se encuentra en el plano, para que después de haber realizado todos los diseños, estos según el plano son unidos y como resultado muestra una figura completa es decir una máquina de ‘MOTOR DE VAPOR DE CILINDRO ÚNICO VERTICAL’.

2

OBJETIVO



Diseñar una máquina, con el fin de comprender la estructura que conforma este ‘motor de vapor de cilindro único vertical’.



Elaborar planos, que nos sirvan de apoyo para la construcción de la máquina.



Utilización de software Autodesk inventor y AutoCAD, para la realización de modelados de las piezas de la maquina en 3D.

3 RESUMEN DE LOGROS O BENEFICIOS OPTENIDOS

Podríamos decir que como próximos ingenieros el diseñar y modelar este tipo de diseños nos ayuda a tener una amplia experiencia en la utilización de softwares como inventor u/o AutoCAD que son programas que son muy útiles en la vida profesional de un ingeniero mecánico. También está en saber cómo modelar las piezas de esta máquina y saber cómo está diseñada para un futuro trabajo que este realizara, pues esto dependerá si esto está bien realizada o mal.

NORMAS Y ESTÁNDARES

NORMAS TÉCNICAS DE DIBUJO  NTP 833.001:1968 : Establece los formatos que deben emplearse en toda clase de dibujos técnicos  NTP 833.002:1981 : Establece el procedimiento que debe seguirse para el plegado de las láminas de dibujo al tamaño del formato A-4 (210 mm de ancho y 297 mm de alto)  NTP 833.003:1981 :Establece los requisitos de las escrituras que se usan en dibujo técnico  NTP 833.004:1979: Establece las características de los trazos y sus aplicaciones en dibujos técnicos. En total son 25 normas cada una detallando algo distinto.

PALABRAS CLAVES  cilindro de motor de vapor, inventor, maquina, ntp, realización  diseño –proceso

4

INTRODUCCION

DESCRIPCION La máquina elemental de vapor vertical de un cilindro fue diseñada y construida por GEORGE D. BRITNELL en 1769 y desarrollada posteriormente por James Watt en 1776. Inicialmente fueron empleadas como máquinas para accionar bombas de agua, de cilindros verticales. Ella fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continúa en el nuestro. Las Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas encontramos la baja velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por kW de potencia, necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura. Actualmente sólo se usan como máquinas verticales de alta velocidad (1000 r.p.m. o más). El rendimiento de esta máquina, aunque muy bueno comparado con las primitivas, no puede compararse con los de la turbina a vapor. Sin embargo, todavía encuentran aplicación en algunos trenes de laminación, cuando deben girar en ambos sentidos y presentar un alto par motor a muy baja velocidad.

5

DESCRIPCION DEL PROBLEMA

El problema de esta máquina era que sólo era capaz de moverse en forma vertical, y eso no sirve para mucho. Hay que convertir este movimiento lineal en un movimiento de rotación. Eso trae sus propios problemas; al poner el mecanismo en horizontal, ya no podemos depender de la presión atmosférica para que el pistón vuelva a su posición inicial. Eso se soluciona gastando vapor en hacer que el pistón se mueva en la dirección contraria, aunque eso supone implementar válvulas de entrada y salida, que regulan la cantidad de vapor que fluye hacia dentro y hacia fuera del cilindro. Otro tipo de problema es que este tipo de máquinas, requerían para su funcionamiento el carbón que a contantes y una alta temperatura generaba vapor y que es como esta máquina funciona, pues para esto en la antigüedad era una única forma de generar presión.

IMAGEN N°1: FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR A VAPOR

6

PRESENTACIÓN DE LOS OBJETIVOS, REQUERIMIENTOS O EXPECTATIVAS DEL DISEÑO.

Para este diseño que fue la realización de la maquina ‘motor de vapor de cilindro único vertical’ pues lo complejo estuvo en la realización de algunas partes que requerían un poco más de detalle en cuento a su forma y estructura dada, pues no todas las piezas eran de una dimensión fácil de detallar. Para este proyecto se usó el Software CAD 3D para desarrollo de productos mecánicos (software CAD 3D Inventor®). El gran objetivo de este trabajo es de poner en marcha todo lo aprendido en las clases teóricas aplicando lo aprendido en un diseño real, pues para esto requirió mucho trabajo y esfuerzo a la hora de dibujar las piezas.

FIGURA N°2: DIAGRAMA DE GRANTT

7

IDENTIFICACIÓN DE LIMITACIONES Y ALCANCES DEL PROYECTO Algunas limitaciones para la realización del proyecto es el software Autodesk Inventor así como también el desarrollo de algunas piezas y la interpretación de estas mismas. 

Versión de 64 bits de Microsoft® Windows® 10.



Intel o AMD de 64 bits, 2 GHz o superior.



20 GB de RAM o más.



Algunos elemetos no coincidian las medidas.



En el momento de las acotaciones.



En el ensemble de la maquina.

EXPLICACIÓN DE MÉTODOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADOS EN EL DESARROLLO DEL PROYECTO

Para la realización de la maquina se tuvo que previamente conocer el software Autodesk Inventor que utilizaremos y las normas técnicas peruanas para el proceso de dicho proyecto. MORMAS TECNICAS PERUANAS  NTP 833.001:1968 : Establece los formatos que deben emplearse en toda clase de dibujos técnicos  NTP 833.002:1981 : Establece el procedimiento que debe seguirse para el plegado de las láminas de dibujo al tamaño del formato A-4 (210 mm de ancho y 297 mm de alto)  NTP 833.003:1981 :Establece los requisitos de las escrituras que se usan en dibujo técnico

8  NTP 833.004:1979: Establece las características de los trazos y sus aplicaciones en dibujos técnicos. En total son 25 normas cada una detallando algo distinto. BOCETOS Al crear bocetos en Inventor, el usuario trabaja en el entorno de boceto, lo que solo significa que todas las herramientas y los comandos necesarios están disponibles en la cinta de opciones en la ficha Boceto (bocetos 2D) o la ficha Boceto 3D (bocetos 3D). El entorno de boceto también incluye la ventana gráfica, donde se puede trabajar directamente en el boceto, y el navegador, que muestra un icono de boceto al crear un boceto, incluso antes de crear ninguna geometría. MODELADO DE SÓLIDOS 3D En el entorno de modelado de sólidos en 3D es la operación base, que proyecta una sección transversal a lo largo de un camino recto. Se utiliza para crear superficies y sólidos. GESTIÓN DE ENSAMBLAJES: Un mecanismo es una combinación de cuerpos rígidos o resistentes formados de tal manera y conectados de tal forma que se mueven unos sobre el otro con un movimiento relativo definido. PLANOS DE CONJUNTO Y DESPIECE:

Un plano es una representación de diversos tipos de objetos, con el propósito de proporcionar información suficiente para facilitar su análisis y posibilitar su futura construcción.

9 DISEÑO DE CHAPA METÁLICA: Se denomina chapa a una lámina delgada de metal que se utiliza para la manufactura. El proceso para crearlas es el estampado en frio, conformado o troquel. Puede ser de cualquier material maleable que permita manejar sus espesores (1-12mm). La secuencia de diseño de chapa metálica es como sigue: Se hace el diseño3D, se obtiene el diseño 2D en desarrollo, Se ejecuta el maquinado y doblez, y se hace la producción ACELERADOR DE DISEÑO MECÁNICO: “En el diseño mecánico el diseñador crea un dispositivo que satisface una necesidad particular, desde luego el objetivo es que sea seguro y práctico” para esto aplica la ciencia, las teorías, las normas técnicas, los softwares y el costo. GENERADOR DE ESTRUCTURAS METÁLICAS: Una estructura se define como un conjunto de elemento unidos entre sí capaces de soportar las fuerzas que actúan sobre ella, con el objeto de conservar su forma. Y entre sus funciones está el de soportar carga, mantener la forma, proteger las partes delicadas, ser ligeras y sobre todo estables. AUTODESK INVENTOR: Autodesk Inventor es un paquete de modelado paramétrico de sólidos en 3D producido por la empresa de software autoDesk. Compite con otros programas de diseño asistido por computadora como SolidWorks.

10

MARCO TEORICO ANTESEDENTES En el presente proyecto ha de servir como una guía para la realización en proyecto a realizar ante las personas competentes, al objeto de recabar de los mismos las guías de los planos realizados para la construcción de esta máquina en un objeto real. También servirá como base para su ejecución y dirección del proyecto. Este proyecto constara de los documentos de: memoria descriptiva, anexos a la memoria, Pliego de planos, medición y muestra de la maquina realizada. Una vez sea realizado el proyecto, este servirá como una guía para la realización de este diseño para posteriores diseñadores, es decir, lo que aquí se presenta es una muestra de los pasos detallados de la realización de la máquina.

DESARROLLO DE CONCEPTOS EMPLEADOS EN EL DISEÑO Para la realización de este proyecto ‘MOTOR DE VAPOR DE CILINDRO ÚNICO VERTICAL ’ se empezó con el análisis de las dimensiones dadas y sobre todo del tiempo de realización ya que para este proyecto. Se optó por el Autodesk Inventor 2017 ya que esta herramienta virtual es muy utilizada y sobre todo es muy requerida para la utilización de diseño y aplicaciones estructurales, aplicando normativas y adecuados análisis de diseño. Para llegar al objetivo dado, se tuvieron que pasar por varias pre-etapas las cuales ayudaron a la creación de la máquina, sin embargo, para posteriores el que tenga mucha mayor experiencia en el manejo del software, la realización de este proyecto se le ara muy fácil, pues, para posteriores los pasos a seguir cambian, pero mantienen la misma esencia de la creación de planos.

11

ANÁLISIS DEL USUARIO

El proyecto para el alumno de la universidad católica de santa maría de la carrera de ingeniería mecánica es todo un reto ya que no solo se requiere de conocimientos previos, sino que también influye el entusiasmo que le pones para cada actividad que realices día a día. Tocare sobre la realización de mi proyecto ‘motor de vapor de cilindro único vertical’ él cual cuanta con muchas piezas y al realizarlo este trabajo no era tan fácil como se creía sin embargo se realizó y se llegó a la meta, este proyecto se caracteriza porque es un maquina utilizada en una unidad locomotora de los años 1760 a 1860 pues es un pequeño motor de cilindro único vertical el cual funciona con vapor de agua el cual genera presión. Otra de las características es la utilización del software Autodesk Inventor a utilizar, cual es una herramienta muy útil para la creación y diseño de planos o dibujos mecánicos.

12

PROPUESTA

GENERACIÓN DE CONCEPTO DE DISEÑO. BOCETOS / PRE ENTREGA

El ‘motor de vapor de cilindro único vertical’ Como plano de desarrollo presenta un boceto en forma de imagen isométrica, el cual nos demuestra una idea de cómo se observaría este trabajo al finalizarlo y es a donde se quiere llegar.

Boceto de las piezas a realizar

13

GENERACIÓN, EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE IDEAS. BOCETOS / FODA / PRE ENTREGA

Los primeros pasos para la realización de este proyecto fueron los diseños en la plataforma Autodesk Inventor, luego se utilizó el área de trabajo que trabaja en 2D para posteriormente dar un volumen y ver el objeto en 3D, para esto se inició con las piezas más sencillas y posteriormente con las piezas más difíciles. Si analizamos todo el desempeño realizado en este trabajo pues podríamos detallar que la construcción para un estudiante de ingeniería no es nada fácil, pues requiere de mucho tiempo y dedicación y sobre todo el haber aprendido bien en las clases de dibujo asistido por computadora I y II . Este ‘motor de vapor de cilindro único vertical’ el cual es una pieza que tiene como principio trabajar con el vapor a presión que genera la maquina a trabajar.

 FORTALEZAS: Para ello realice mi diagrama de Gantt, para la realización de mi proyecto de diseño  OPORTUNIDADES: Se aprovechó de los días no laborables y de las consultas al docente para la realización del proyecto

 DEBILIDADES: No fui muy insistente en las piezas y actividades que no me pude realizarlas, lo cual necesite ayuda de personas expertas en el tema, lo cual me ayudaron bastante.  AMENAZAS: Una de las amenazas frecuentes, es que la computadora no soportaba al sistema de autodesk inventor, lo cual se me hacía lento el trabajo de la maquina.

14

PARÁMETROS DE ANÁLISIS DE DISEÑO FINAL

Para este punto se presentará una imagen por pieza como ejemplo, pues, la maquina trabajada presenta varias piezas y al final de este paso se presentará una imagen terminada.

DIMENSIÓN Para la presentación de este trabajo, se darán en tres tipos de formatos: A0, A2, A2, cada formato presentado contiene un plano de conjunto, un plano de explosión y un plano de despiece.

MATERIAL Para los materiales presentados a continuación se dará en un listado.  Aluminio En caso de las piezas sólidas y las que detalla este trabajo.  Teflón Este material utilizado para los empalmes entre tuberías y uniones para un sello hermético.  Bronce Utilizado en las cañerías de presión y conductos.

15

DIAGRAMAS, ESQUEMAS DESCRIPTIVOS, VISTAS DE DISEÑO FINAL.

PLANO EN CONJUNTO

16 PLANO DE PIEZAS

PLANO DE EXPLOSION

17

RESULTADOS (PRINCIPALES ASPECTOS OBTENIDOS EN EL TRABAJO), Y DISCUSIÓN (ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE PROPUESTA Y ANTECEDENTES, CONSIDERANDO LOS PARÁMETROS DE ANÁLISIS).



Como muestra del resultado a detallar es la presentación del proyecto dibujado, es decir de la culminación detallada.

 Si comparamos entre los bocetos dados al inicio y ver el resultado que obtenemos, pues podemos observar como cada pieza esta ensamblada y muestra una pieza con característica bien detallada, es decir, nos muestra una pieza más entendible en cuanto a la función que estas pudieran tener. 

Requieres de un buen equipo de trabajo, la cual viene a ser la computadora para poder desarrollar el proceso de diseño de esta máquina y de cualquiera que uno tuviese, pues para realizar este tipo de trabajos los softwares presentados requieren de ciertos requerimientos en cuanto al hardware.

18

CONCLUSIONES 

El diseño de la maquina requirió esfuerzo y tiempo, Sin embargo, gracias a este pudimos comprender la estructura que conforma el ‘motor de vapor de cilindro único vertical’.



La realización del plano a construir tomo un cierto tiempo y dedicación para obtener como resultado los planos presentados.



El software Autodesk inventor a requerir para el diseño de todas las piezas requiere de cierto hardware que pocas maquinas convencionales presentan, por otro lado, el software AutoCAD fue muy eficiente para desarrollo de productos mecánicos.

19

BIBLIOGRAFIA



Help.autodesk.com.

(2018).

Help.

[online]

Available

at:

http://help.autodesk.com/view/INVENTOR/2016/ESP/?guid=GUID-21DC33365C51-42C1-90FB-4299CD66E0C6 [Accessed 11 Nov. 2018]. 

Knowledge.autodesk.com. (2018). Tubos y tuberías | Productos Inventor 2018 |

Autodesk

Knowledge

Network.

[online]

Available

at:

https://knowledge.autodesk.com/es/support/inventor-products/learnexplore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2018/ESP/Inventor-Help/files/GUID-79181DADC5B9-42CA-A36C-2A2E96238CDD-htm.html [Accessed 13 Nov. 2018].

20 ANEXOS DE IMAGENES