UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE PROCESOS

DISEÑO DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA PARA LA REALIZACIÓN DE DIJES DE PLATA BAJO LAS NORMAS ISO 13849 Y LA ISO TC 10

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA INDUSTRIAL MENCIÓN GESTIÓN EN PROCESOS

ESTEFANÍA BETZABETH RAMÍREZ LANDETA

DIRECTOR: ING. LUIS HIDALGO

QUITO, SEPTIEMBRE DE 2012

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2012

Reservados todos los derechos de reproducción.

DECLARACIÓN

Yo ESTEFANÍA BETZABETH RAMÍREZ LANDETA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.

________________________________ Estefanía Betzabeth Ramírez Landeta 171845820-9

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título DISEÑO DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA PARA LA REALIZACIÓN DE DIJES DE PLATA BAJO LAS NORMAS ISO 13849 Y LA ISO TC 10, que, para aspirar al título de Ingeniera Industrial Mención Gestión en

Procesos fue

desarrollado por Estefanía Ramírez, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y que cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

____________________ Ing. Luis Hidalgo DIRECTOR DEL TRABAJO CI. 1707721435

DEDICATORIA

Me gustaría dedicar esta Tesis ante todo a Dios, que me ha dado muchas oportunidades. Con mucho cariño principalmente a mi padre Carlos Ramírez y a mi madre María del Carmen Landeta, que me dieron la vida y han estado conmigo en todo momento y por darme una carrera para mi futuro y por creer en mí, ya que sin ustedes este sueño nunca hubiera podido ser completado. A mis hermanos Natali, Katherine y Joshua, y por supuesto a mis dos hermosas sobrinas Madsal y Lya gracias por estar conmigo y apoyarme siempre para seguir hacia a delante. A todos mis amigos por estar siempre en aquellos momentos alegres y difíciles, gracias por estar conmigo y recuerden que siempre los llevare en mi corazón.

AGRADECIMIENTO

La presente Tesis es un esfuerzo en el cual, directa o indirectamente, participaron varias personas leyendo, opinando, corrigiendo teniéndome paciencia, dando ánimo, acompañando en los momentos de crisis y en los momentos de felicidad. A mis padres, quienes a lo largo de toda mi vida han apoyado y motivado mi formación académica, creyeron en mí en todo momento y no dudaron de mis habilidades. A mis profesores a quienes les debo gran parte de mis conocimientos, gracias a su paciencia y enseñanza, y finalmente un eterno agradecimiento a esta prestigiosa universidad la cual abre sus puertas a jóvenes como nosotros, preparándonos para un futuro competitivo y formándonos como personas de bien, y en especial agradezco al Ing. Luis Hidalgo por haber confiado en mi persona, por la paciencia y por la dirección de este trabajo. A mis compañeros, quienes a lo largo de este tiempo han puesto a prueba sus capacidades y conocimientos en el desarrollo de este trabajo.

ÍNDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN ABSTRACT CAPÍTULO I 1. Introducción ......................................................................................................... 1 1.1.

Objetivos ...................................................................................................... 2

1.2.

Justificación ................................................................................................. 2

1.3.

Hipótesis....................................................................................................... 3

1.4.

Alcance ......................................................................................................... 3

CAPÍTULO II 2. Marco Teórico ...................................................................................................... 5 2.1. Reseña Histórica ............................................................................................ 5 2.1.1. Principales tipos de materiales para joyas ....................................... 10 2.1.2. Propiedades físico-químicas de la plata ........................................... 11 2.1.3. Propiedades mecánicas de la plata ................................................... 14 2.1.4. Industria joyera ...................................................................................... 17 2.1.6. Elaboración dijes de plata ................................................................... 21 2.2 Evolución de las máquinas y troquel ......................................................... 29 2.2.2. Necesidad de troquelar ........................................................................ 35 2.2.3. Troquel .................................................................................................... 36 2.2.4. Clases de troqueles .............................................................................. 42 2.3. Motores eléctricos ........................................................................................ 46

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2.3.1. Tipos de controles eléctricos. ............................................................. 47 2.4. Normas .......................................................................................................... 48 2.4.1 Definición y concepto ............................................................................ 48 2.4.2. Objetivos y ventajas.............................................................................. 49 2.4.3. Propósitos de la normalización ........................................................... 50 2.4.4. Objetivos de la normalización ............................................................. 50 2.4.5. Funciones de la normalización ........................................................... 51 2.4.6. Métodos utilizados por la normalización ........................................... 52 2.5.1. Evaluación del riesgo según EN ISO 13849-1 ................................. 54 2.5.2. Norma ISO 13849-2 ............................................................................. 56 2.6. Norma ISO/TC 10 ........................................................................................ 61 2.6.1. ISO 128 Dibujos técnicos .................................................................... 63 2.6.2. ISO 7083 Dibujos técnicos .................................................................. 64 2.6.3. ISO 13715 Dibujos técnicos ................................................................ 68 2.6.4. ISO 15786 Dibujos técnicos ................................................................ 69 2.6.5. ISO 16792 Documentación técnica del producto ............................ 70 2.7. Criterios de diseño mecánico ..................................................................... 71 2.7.1. Fallas en elementos mecánicos ......................................................... 71 2.7.2. Los criterios principales que se aplican comúnmente en diseño mecánico son:................................................................................................... 72 2.7.3. Principales teorías de falla correspondientes al criterio de diseño por resistencia a esfuerzos ............................................................................. 72 2.7.4. Modos principales de falla por esfuerzos .......................................... 73 2.7.5. Consideraciones en la falla por rigidez ............................................. 73 2.7.6. Propiedades de los materiales ........................................................... 73 2.8. Soldadura ...................................................................................................... 74

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CAPÍTULO III 3. Metodología ........................................................................................................ 78 3.1. Empresa ........................................................................................................ 78 3.2. Reseña histórica .......................................................................................... 80 3.3. Descripción de la empresa ......................................................................... 81 3.3.1. Titularidad propietaria de la empresa ................................................ 82 3.3.2. Logotipo .................................................................................................. 82 3.4. Filosofía Empresarial ................................................................................... 83 3.4.1. Productos de la empresa ..................................................................... 87 3.5. Equipos y herramientas .............................................................................. 88 3.6. Análisis del proceso actual para la elaboración dijes de plata ............. 90 CAPÍTULO IV 4. Análisis de resultados ..................................................................................... 94 4.1. Propuesta ...................................................................................................... 94 4.2. Diseño del troquel ........................................................................................ 95 4.2.1. Parámetros funcionales ....................................................................... 96 4.2.2. Análisis de los parámetros .................................................................. 96 4.3. Diseño y selección de los elementos...................................................... 102 4.3.1. Estudio y determinación de la masa del volante ........................... 103 4.3.2. Potencia del motor .............................................................................. 108 4.3.3. Diseño del eje ...................................................................................... 108 4.3.4. Cálculo del eje ..................................................................................... 112 4.3.5. Diagrama de fuerzas en el eje de excéntrica ................................. 113 4.3.6. Selección del tipo de banda en “V” (trapecial) ............................... 116 4.3.8. Diseño de la biela ............................................................................... 120

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4.3.9. Tornillo de regulación ......................................................................... 122 4.3.10. Diseño del pasador........................................................................... 123 CAPÍTULO V 5. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................... 127 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 129 ANEXOS PLANOS

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ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA Tabla 1. Propiedades atómicas de la plata .......................................................13 Tabla 2. Propiedades mecánicas de metales ...................................................16 Tabla 3. Propiedades de los metales ...............................................................17 Tabla 4. Consideraciones relativas al diseño ...................................................57 Tabla 5. Función de seguridad .........................................................................58 Tabla 6. Categorías y su relación con los MTTFd .............................................58 Tabla 7. Requisitos NORMA ISO 13849 ..........................................................59 Tabla 8. Propiedades geométricas, dimensionado y tolerado geométrico. ......67 Tabla 9. Especificaciones técnicas ...................................................................96 Tabla 10. Porcentaje de penetración recomendada para metales .................100 Tabla 11. Valores para el cuarto ciclo donde la prensa realiza su trabajo .....112 Tabla 12. Cuadro de costos ...........................................................................125

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ÍNDICE DE FIGURAS PAGINA Figura 1. Joya griega Camafeo .........................................................................6 Figura 2. Joya América del Sur ..........................................................................7 Figura 3. Orfebrería Ibero ................................................................................8 Figura 4. Joya perlas ..........................................................................................8 Figura 5. Plata ..................................................................................................11 Figura 6. Crisol que contiene plata ...................................................................21 Figura 7. Fundición de plata .............................................................................21 Figura 8. Lingotera que contiene plata ............................................................21 Figura 9. Laminado de plata .............................................................................22 Figura 10. Trefilación de plata ..........................................................................22 Figura 11. Mecanizado de la plata ...................................................................23 Figura 12. Pulido de la plata .............................................................................23 Figura 13. Diseño de forma de dijes de corazón ..............................................24 Figura 14. Forma semi-redondeada de corazón ..............................................25 Figura 15. Separación del tornillo al corazón ...................................................25 Figura 16. Acabado final de la forma de corazón .............................................26 Figura 17. Forma de corazón en madera .........................................................26 Figura 18. Lámina de plata en posición inicial .................................................27 Figura 19. Lámina de plata en forma de corazón .............................................27 Figura 20. Emparejamiento de la lámina en forma de corazón .......................28 Figura 21. Corte del material sobrante en forma de corazón ...........................28 Figura 22. Limado de las esquinas sobrantes .................................................28 Figura 23. Soldadura de argolla en el dije de corazón ....................................29

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Figura 24. Utensilios de joyería ........................................................................34 Figura 25. Máquinas para la elaboración de joyas ...........................................34 Figura 26. Hornos y sueldas para joyería .......................................................35 Figura 27. Partes de un troquel .......................................................................42 Figura 28. Símbolos para tolerancias geométricas .........................................65 Figura 29. Símbolo básico de bordes ..............................................................68 Figura 30. Representación gráfica de bordes ..................................................69 Figura 31. Fotografía Joyería Carlos Ramírez Local 52 0 23 ..........................79 Figura 32. Fotografía Joyería Carlos Ramírez Local 27-145 ...........................81 Figura 33. Logotipo de la empresa....................................................................82 Figura 34. Prototipo máquina troqueladora .......................................................95 Figura 35. Diagrama esfuerzo-deformación .....................................................97 Figura 36. Penetración del punzón en el material ............................................97 Figura 37. Gráficos Penetración del punzón al material ...................................98 Figura 38. Gráfico de la chapa a penetrar ........................................................99 Figura 39. Material a cortar ............................................................................100 Figura 40. Representación física de un volante de inercia .............................103 Figura 41. Representación de la velocidad del volante. .................................104 Figura 42. Volante de inercia .........................................................................108 Figura 44. Gráfica Torsor vs tiempo ...............................................................109 Figura 45. Eje sometido a las fuerzas actuantes. ..........................................110 Figura 46. Diagramas de fuerza y momento flector .......................................114 Figura 47. Selección de banda .......................................................................118 Figura 48. Transmisión de potencia ...............................................................119 Figura 49. Dimensiones generales del Bastidor .............................................120 Figura 50. Posición de trabajo de la biela ......................................................121

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Figura 51. Tornillo de regulación ....................................................................123

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ÍNDICE DE ANEXOS PÁGINA

Anexo 1. Diagrama acoplamiento ..................................................................132 Anexo 2. Tabla AT 3 propiedades típicas de algunos metales no ferrosos ....133 Anexo 3. Valores del coeficiente C ................................................................134

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RESUMEN

La presente tesis aborda como tema principal los requerimientos del diseño de una máquina troqueladora para la realización de dijes de plata. Adicional la historia de las joyas desde los inicios hasta la evolución de las mismas, características y propiedades de la plata, la cual es fundamental ya que es el metal que se va a utilizar como materia prima en la empresa. El desempeño de la industria joyera a nivel nacional, de la minería y las ciudades que mayor se destacan para la producción de joyas. También encontraremos los materiales y herramientas de joyería para facilitar la producción y tener un mejor acabado final. Es importante mencionar el desarrollo de las máquinas y procesos para la elaboración de las joyas

por lo que se menciona como tema principal el troquel y sus

partes. El diseño toma como consideración lo expuesto en las normas ISO 13849 y la ISO TC 10, por lo cual la primera norma cubre el factor seguridad en los elementos que lo ameriten y la segunda es la normalización en el dibujo técnico, los cuales implican los planos de las partes, subconjuntos y por último el conjunto final. El tema propuesto se basa en la información de la empresa JOYERÍA CARLOS RAMÍREZ, desde su fundación hasta la situación actual, por lo cual dará a conocer las funciones de la máquina con los requerimientos del cliente.

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ABSTRACT

This thesis deals with the design theme is a pair of punch machine silver charm realization. Additional history of the jewels from the beginning to the evolución of the same characteristics and properties of silver, which is critical since it is metal to be used as raw material in the company. The performance of national jewelry industry, mining and the cities that stand out most for jewelry production. We also find the materials and tools to facilitate the production jewelry and have a better finish. It is noteworthy development of machines and processes for making jewelry making is cited as the main theme and die parts. The design takes as consideration set forth in the standards ISO 13849 and ISO TC 10, so the first rule covers the safety factor in the elements that need it and the second is standardization in technical drawing, which involve planes of parts, subassemblies and finally the final set. The proposed theme is based on information from the company CARLOS RAMIREZ´ JEWERLY, from its founding to the present situation, so will release the machine functions with customer requirements

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CAPÍTULO I

1. Introducción

Para la producción de joyas de plata se puede encontrar diversos tipos de máquinas y herramientas que son construidas principalmente bajo requisitos de los joyeros ya que ellos son los que van a diseñar y elaborar los productos para su posterior venta. Por ello en la presente tesis se hablará de los requerimientos para el diseño de una máquina troqueladora que permita la realización de dijes de plata basada en las normas ISO 13849 y la ISO TC 10 y en las necesidades del cliente. Por lo tanto, la norma ISO 13849 trata de seguridad en las máquinas para prevenir accidentes a los operarios por medio de tablas y consideraciones a permitirse, y la ISO TC 10 es sobre normalización de dibujo técnico para lograr una unificación en la realización de planos y una lectura estándar de los mismos. Es importante mencionar que las normas presentes son internacionales y reconocidas por muchos países. También se encontrará información de la empresa JOYERÍA CARLOS RAMÍREZ, desde que inició, su evolución en el mercado, tanto comercial como productor; y su estado actual. Considerando como razón principal la adquisición de una máquina que le permita mejorar la producción de dijes de plata que ha demandado más de lo que se puede producir manualmente. El procedimiento será desde el prototipo inicial de acuerdo a las necesidades y especificaciones del cliente hasta los requerimientos del diseño mecánico de las partes, el diseño completo de la máquina, materiales a utilizarse y los cálculos que son fundamentales para las dimensiones de la misma. Mediante el modelo tomaremos en consideración el presupuesto, lo cual es importante para determinar si se encuentra dentro de las expectativas del cliente.

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1.1. Objetivos

General 

Establecer los requerimientos para el diseño de una máquina troqueladora para la realización de dijes de plata.

Específicos



Investigar los diferentes tipos de maquinaria para la elaboración de joyas que actualmente existen.



Estudiar normas NORMAS ISO 13849 y la ISO TC 10 para el diseño de la máquina



Determinar las necesidades específicas de la empresa.



Determinar los requerimientos para el diseño de la máquina troqueladora.

1.2. Justificación

La necesidad de la máquina se rige a varios factores fundamentales para la elaboración de

joyas tomando en consideración los requerimientos del

diseño, los cuales se describe a continuación: Uno de los principales factores es el tiempo, ya que el elaborar un dije a mano requiere de mucho tiempo, adicional se manejan estilos planos y sencillos.

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El desperdicio de material es elevado por lo que hay que realizar varios procesos para lograr el acabado final esperado y con la excelencia en calidad del diseñador. Con la máquina que requiere la empresa se puede realizar nuevas técnicas y modelos de dijes, y así disponer de una variedad de estilos para el consumidor final. Optimizar los recursos del proceso con el cual se pretende incrementar la productividad; de esta manera se podría competir con empresas que tienen producciones masivas, productos importados y precios más bajos. Finalmente es una inversión para la empresa ya que puede generar ganancias, disponiendo de un nuevo producto con diferentes presentaciones para los clientes.

1.3. Hipótesis

Si se determinan las necesidades específicas para la producción de dijes, se podrán definir los requerimientos para el diseño de una máquina troqueladora.

1.4. Alcance

El alcance de la presente tesis es definir los requerimientos para el diseño de una máquina troqueladora de tipo C, ya que su distintivo principal es la pieza excéntrica, para la realización de dijes de plata (con dimensiones de 20 x 20 mm máx.) de acuerdo a las necesidades del cliente, así como para los cálculos para el diseño de la misma, tomando en cuenta las NORMAS ISO 13849 y la ISO TC 10.

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CAPÍTULO II

2. Marco Teórico

La historia de la humanidad no se cuenta sin la historia de la joyería, la fabricación de joyas es uno de las artes más antiguas del mundo. Algún pueblo se preveía de conchas, piedras o flores a fin de obtenerse el poder mágico que asignaban a estas joyas.

2.1. Reseña Histórica

En los tiempos del paleolítico el hombre usaba objetos naturales, minerales y animales como ornamento personal. Con la Edad de Bronce y el descubrimiento del metal, cambió radicalmente la tecnología y con ella, las técnicas de extracción de gemas y, por consiguiente, de la joyería. Las armas y herramientas pasaron a ser de metal con el descubrimiento del cobre y luego, en la Edad de Hierro comenzaron las primeras técnicas de orfebrería, entre ellas el repujado, el granulado y la filigrana de metales como el oro o la plata. Los metales y piedras preciosas más apreciadas como joyas fueron siempre las más escasas por lo que su posesión confería de status social. Las culturas babilónica, asiria y sumeria, 3.000 años antes de Cristo fueron civilizaciones muy avanzadas que desarrollaron una extraordinaria joyería, la incrustación de piedras preciosas o semipreciosas. Los egipcios eran auténticos apasionados de la ornamentación y del diseño e introdujeron profunda renovación en la joyería.

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Los egipcios realizaban complejas piezas de joyería de carácter ritual así como amuletos que simbolizaban su gloria y poder, no solo en su vida terrenal si no también después de la muerte. La costumbre de enterrar a sus faraones y sacerdotes con sus ajuares y joyas ha permitido conocer la tecnología de la joyería egipcia así como los tipos de piedras preciosas más usadas como alhajas o amuletos y el significado espiritual de estas gemas. Fueron los promotores de la técnica de esmaltado vítreo que conocemos como “cloisonné” ya que a pesar de dominar la lapidación de piedras preciosas, éstas eran muy trabajosas de tallar debido a su dureza. El oro fue uno de los principales metales que emplearon, combinándolo con diferentes gemas, según Kaia joyas (2012). Las joyas tenían dos funciones, las gemas se valoraban tanto por su belleza como por la protección mágica que les proporcionaban, es decir, eran a la vez talismanes y joyas. Identificaban los metales y minerales con sus dioses. Desde los primeros pobladores de Grecia se conoce el uso de joyas de oro y piedras preciosas. Los griegos fueron los primeros en crear una nueva joya, el camafeo que fabricaban con una piedra procedente de la india llamada sardónice.

Figura 1. Joya Griega Camafeo Recuperado 8 de mayo de2006, de http://vidaok.com/camafeo-historia-caracteristicas.html

En la antigua Roma, el peinado y las joyas para el pelo eran un exponente social, cuanto más complicado o llamativo, indicaba un mayor nivel social. 6

Usaban en joyería de oro, plata, las perlas etc., los anillos se fabricaban de bronce y de pasta vítrea. Los romanos en sus inicios diseñaban una joyería sencilla y conservadora comparada con la de otras civilizaciones mediterráneas. Más tarde, con la expansión de su imperio comenzaron a realizar piezas más refinadas y ostentosas. Los antiguos pobladores de los países del sur de América tenían aprecio por muchas piedras preciosas como la esmeralda, mostraban una utilización muy extendida del oro y de las piedras en ornamentos de sus jefes y en los objetos sagrados.

Figura 2. Joya América del Sur Recuperado el 5 de mayo de 2011, de http://dib2011escjoyaprofchiavetti.blogspot.com/2012/05/miguel-terrone.html

Los iberos tenían extensos conocimientos de las piedras preciosas, que utilizaban en variedad de obras artísticas, en arquitectura, joyería, esculturas y pequeñas figuras.

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Figura 3. Orfebrería Ibero Recuperado 5 de mayo de 2012, de http://www.tarraconensis.com/iberos/losiberos.html

Los colonos Fenicios desarrollaron nuevos conceptos y una nueva tecnología de joyería basada en la soldadura del oro, creaban cadenas de oro y plata para joyas muy flexibles, sustituyeron las joyas de oro macizo, de la edad de bronce, por otras joyas huecas rellenas de resina, arena o cobre. Durante la edad media, las caravanas comerciales provenientes de oriente, traían a Europa piedras preciosas y semipreciosas, tanto para el uso en la joyería de reyes y nobles como para la joyería eclesiástica de finas capas de granate en los alveolos realizados en oro o plata. En los siglos de la edad media europea, las joyas eran usadas exclusivamente por los ricos comerciantes, caballeros, nobles, miembros de la familia real.1

Figura 4. Joya Perlas Recuperado 8 de mayo de 2011, de http://pepedry.blogspot.es/1286920579/

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Pepe Dry (2012) Joyería en Vanguardia

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Fue durante el renacimiento cuando de nuevo la joyería europea pasó del simbolismo religioso a ser un simple adorno, símbolo de riqueza y como refugio de inversión.

Con una latente expansión del mundo del lujo y

refinamiento, aparece en la joyería una nueva gema: el diamante.

Se

comienza a valorar su dureza y brillo al ser pulido. Con los avances en la marina, el descubrimiento y exploración del nuevo mundo, aparece en Europa gran cantidad de oro y esmeraldas. En el Renacimiento, la tecnología de las joyas permitió tallar piedras preciosas de mayor dureza, y realizar adornos en arquitectura, iglesias y palacios, templos y mezquitas utilizando columnas y elementos de piedras semipreciosas como la malaquita, el alabastro, lapislázuli y otras piedras de valor, tanto en Europa como en el medio Oriente. El Renacimiento destaca por un rico colorido, se desarrolla la moda y el diseño en el vestir y en joyería, en la pintura, la escultura y arquitectura se sustituyen los temas religiosos por otros clásicos y naturalistas. A principios del siglo XX aflora un nuevo estilo: el art deco., en él son típicas las formas geométricas con múltiples colores, aunque otras veces se juega con el blanco y el negro. Se incrementa el uso de metales como el oro blanco y el platino. Son muy características, las piezas cubiertas por completo con piedras engastadas en paveé. Aparece una nueva joyería que aun usando materiales de imitación conservan grandes diseños popularizando. Es en esta época cuando aparecen en escena nombres como Coco Chanel, Schapierelli o Suzanne Belperron. Las joyas son objetos muy bellos y muy codiciados por las mujeres de todo el mundo y de todas las culturas.

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Clasificación de las Joyas Las joyas se clasifican en dos clases: aquellas joyas no metálicas y las joyas metálicas. El valor de estas joyas se mide de acuerdo a varios factores como por ejemplo el peso, la pureza del material, el color de la piedra, la talla de la pieza. El tipo de gema determinará, en su mayor parte, su valor.

2.1.1. Principales tipos de materiales para joyas

A continuación se hará referencia a los principales materiales de joyas que circulan por el mundo. 

El platino se presenta como un metal de color blanco grisáceo, maleable, dúctil, pesado y precioso. Se lo utiliza en joyería para piezas muy refinadas ya que su acabado brinda a las piezas un acabado único.



El oro es un metal de transición que es blando, brillante, amarillo, pesado, maleable y dúctil, este material es muy blando para ser usado en su estado natural por lo que se le realiza un proceso de endurecimiento aleándolo con plata o cobre. El oro en su estado más puro se lo conoce en joyería como oro de 24 quilates. Las joyas de oro que poseen una cantidad de quilates inferior a ésta, significa que la pieza posee una cantidad inferior de oro.



La plata es un metal de transición que es de color blanco, brillante, blando, dúctil, maleable. Es el metal que mejor conduce el calor y la electricidad. La plata es uno de los metales que mayor uso tiene en nuestra vida.

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

Las gemas son minerales, rocas o materiales petrificados que al ser extraídos pueden ser utilizados en joyería. Antiguamente se dividía y clasificaba a las gemas en dos grupos: las preciosas y las semipreciosas. Dentro de las gemas preciosas, que son las más cotizadas y las más codiciadas, se encontraban cinco grandes grupos que son: diamante, rubí, zafiro, esmeralda y amatista. Hoy en día, esta clasificación no se mantiene tan vigente ya que se considera a todas las piedras como valiosas y porque el valor de una piedra no siempre está dado por esta clasificación.

2.1.2. Propiedades físico-químicas de la plata

La plata es un elemento bastante escaso. Algunas veces se encuentra en la naturaleza como elemento libre (plata nativa) o mezclada con otros metales. En la mayor parte de sus aplicaciones, la plata se alea con uno o más metales, posee las más altas conductividades térmica y eléctrica de todos los metales, se utiliza en puntos de contacto eléctrico y electrónico.

Figura 5. Plata Recuperado 8 de mayo de 2011, de http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ag.htm

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Se emplea mucho en joyería, también entre las aleaciones en que es un componente están las amalgamas dentales y metales para cojinetes y pistones de motores.2 Los principales minerales de plata son la argentita, la ceragirita o cuerno de plata y varios minerales en los cuales el sulfuro de plata está combinado con los sulfuros de otros metales. Aproximadamente tres cuartas partes de la plata producida son un subproducto de la extracción de otros minerales, sobre todo de cobre y de plomo. La plata pura es un metal moderadamente suave de color blanco, un poco más duro que el oro. Su densidad es 10.5 veces la del agua. La calidad de la plata, su pureza, se expresa como partes de plata pura por cada 1000 partes del metal total. Aunque la plata es el metal noble más activo químicamente, no es muy activo comparada con la mayor parte de los otros metales. No se oxida fácilmente (como el hierro), pero reacciona con el azufre o el sulfuro de hidrógeno para formar la conocida plata deslustrada. El galvanizado de la plata con rodio puede prevenir esta decoloración. La plata no reacciona con ácidos diluidos no oxidantes (ácidos clorhídrico o sulfúrico) ni con bases fuertes (hidróxido de sodio). Sin embargo, los ácidos oxidantes (ácido nítrico o ácido sulfúrico concentrado) la disuelven al reaccionar para formar el ion positivo de la plata, Ag+. Este ion, que está presente en todas las soluciones simples de compuestos de plata solubles, se reduce fácilmente a metal libre, como sucede en la deposición de espejos de plata por agentes reductores orgánicos. La plata casi siempre es monovalente en sus compuestos, pero se conocen óxidos, fluoruro y sulfuro divalentes. Algunos compuesto de coordinación de la plata contienen plata divalente y trivalente. Aunque la plata no se oxida cuando se calienta, puede ser oxidada química o electrolíticamente para formar óxido o peróxido de plata, un agente oxidante poderoso. Por esta actividad, se utiliza mucho como catalizador oxidante en la producción de ciertos materiales orgánicos. 2

Mr P.D. Howe and Dr S. Dobson, Centre for Ecology and Hydrology, Monks Wood, United Kingdom

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Tiene las conductividades térmicas y eléctricas más elevadas de todos los metales. Suele encontrarse no combinada, o en los minerales de sulfuro o arseniuro desde los cuales puede ser recuperada como complejo de cianuro que se reduce en una solución acuosa utilizando zinc hasta conseguir el metal. El metal puro es estable en agua y oxígeno pero es atacado al aire por compuestos sulfurosos para formar la característica capa negra del sulfuro de plata. Es soluble en ácidos sulfúrico y nítrico. Los halogenuros de plata (AgI, AgCl y AgBr) son sustancias fotosensibles, es decir inestables a la luz, tanto que ennegrecen en poco tiempo. Por lo tanto su importancia en aplicaciones fotográficas es fundamental. De acuerdo con Burns Ralf (2002), se puede determinar lo siguiente:

Tabla 1. Propiedades atómicas de la plata PROPIEDADES ATÓMICAS [Kr] 4d10 5s1

Estructura Electrónica Estructura cristalina

Cúbico centrada en las caras

Número Atómico

47

Masa atómica (uma)

107,8682

Radio Atómico –Goldschmidt (

0,144

nm ) (Burns, 2002)

Las propiedades de la plata son las siguientes: 

Propiedades físicas de la plata

Punto de Ebullición (C) 2212

13

Punto de Fusión (C) 961,9



Maleabilidad de la plata

Se define como un mineral maleable aquel que puede ser batido y extendido o reducido a láminas o planchas. Esta es una propiedad que aumenta con el calor. Si el mineral puede ser cortado en virutas delgadas con una navaja, se dice que es sestil.



Ductilidad de la plata

Un mineral dúctil es aquel que tiene la propiedad de ser reducido a hilos o alambres delgados cuando son golpeados.



Plata pura (.999)

Granalla de plata es plata pura obtenida en la fundición. Aplicando el método de electrólisis se logran los cristales, que luego se fusionan a una temperatura de alrededor de mil grados centígrados. Ya en estado líquido, se vierte del crisol a una cuba con agua fría, produciéndose la solidificación en forma de granalla. Esta granalla tiene una pureza denominada "tres nueves" que significa que contiene 999 partes de plata y 1 de impurezas. La granalla es plata en su máxima pureza.

2.1.3. Propiedades mecánicas de la plata

Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar su forma.

14

Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa si el metal debe soportarla sin romperse se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, por compresión, por torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg/mm²) para cada uno de estos esfuerzos. Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Los ensayos más importantes para designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de la dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers. Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente. Su determinación tiene gran importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo del límite elástico, se expresa en Kg/mm². Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse. Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad. Fragilidad: Propiedad que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al límite elástico. Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.

15

Fluencia:

Propiedad

de

algunos

metales

de

deformarse

lenta

y

espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta deformación lenta, se denomina también creep. Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternativas o intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que producirían deformaciones. Tabla 2. Propiedades mecánicas de metales Ductilida Densid Material

ad 3

kg/m

Módulo

Resistenci

Resisten

d%

de

aa

cia a la

alarg.

elasticida

fluencia

rotura

en 2

d [Gpa]

[Mpa]

[Mpa]

pulgada

Conduct coeficient

.

e de

Térmica

Poisson

[W/m°C]

s Aluminio

Coef. de dilatació -1

n (°C) -6

10

2710

69

17

55

25

0.33

231

23.6

2800

72

97

186

18

0.33

192

22.5

8940

110

69

220

45

0.35

398

16.5

8530

110

75

303

68

0.35

120

20.0

8800

110

152

380

70

0.35

62

18.2

1740

45

41

165

14

0.29

122

27.0

10220

324

565

655

35

--

142

4.9

Níquel

8900

207

138

483

40

0.31

80

13.3

Plata

10490

76

55

125

48

0.37

418

19.0

Titanio

4510

107

240

330

30

0.34

17

9.0

puro Aluminio (aleación) Cobre puro Latón (70Cu30Zn) Bronce (90Cu8Sn) Magnesio puro Molibden o puro

(Groover, 1997)

16

Tabla 3. Propiedades de los metales

Densidad (g/cm³)

Temperatura (°C)

Conductibilidad calorífica (cm.s.°C)

Coeficiente de dilatación lineal

Calor específico (cal/g.°C)

Conductibilidad eléctrica [(ohm.mm²)/m)]

Acero con 2% C

7.85

1.500

0.12

11.10⁴

0.11

8.3

Acero con 0.6 % C

7.84

1.470

0.11

11.10⁴

0.11

7.8

Acero con 0.35 % C

7.85

1.480

0.12

11.10⁴

0.11

8

Aluminio al 95.5 %

2.70

659

0.53

23,8.10⁴

0.216

37-35

Duraluminio (Al-Cu-Mg)

2.8

520-650

0.35

23.10⁴

0.22

20

11.34

327

0.084

29.10⁴

0.031

4.8

Material

Plomo

7.86

1.530

0.16

12.10⁴

0.109

10

7.1-7.3

1.152-1.350

0.07-0.11

9.10⁴

0.110

57-55

Oro

19.3

1.063

0.75

14.10⁴

0.031

45

Cobre

8.9

1.083

0.94

17.10⁴

0.093

57-55

Níquel

8.8

1.452

1.14

13.10⁴

0.11

11.5

Platino

21.4

1.774

0.17

9.10⁴

0.031

9

Plata

10.5

960

1.01

20.10⁴

0.057

62.5

Cinc

4.114

419

0.26

29.10⁴

0.09

16.5

Estaño

7.28

232

0.15

27.10⁴

0.055

8.3

Hierro puro Fundición de hierro

(Groover, 1997)

2.1.4. Industria joyera

Con productos innovadores y con diseño, adaptados a las necesidades y posibilidades de los fabricadores, es como la industria joyera nacional está lista para reconquistar al mercado. El sector se encuentra trabajando para que las joyas dejen de verse como un artículo de lujo y para ocasiones especiales, y se convierta en un artículo de uso diario. Ecuador, país de recursos múltiples, debe recurrir al aprovechamiento armónico, ambientalmente responsable, de todos sus recursos naturales y humanos, entre ellos el minero, actualmente menor al 1 % de PIB.

17

Ecuador tiene minería artesanal, y comunitaria o informal, de las cuales se desconoce dimensiones y reservas por falta de estudios de pre inversión o exploratorios. Para la explotación de las minas se aplica un sistema de exploración – explotación paralela, con producciones de subsistencia, sin descartar hallazgos excepcionales de "clavos" (concentraciones de altísima ley), son trabajados con mano de obra intensiva, auxiliada de máquinas y herramientas mecánicas. La principal inversión en minería, es nacional, y se basa en sociedades para adquirir maquinarias básicas y cubrir costos operativos (mano de obra, energía, insumos), de acuerdo a Vicente Encalada 2009. Un gran volumen de materias primas no metálicas son abastecidas por explotaciones pequeñas que emplean tecnologías de beneficio simples, al igual que en la minería metálica del oro que solo realiza gravimetría (amalgamación) y cianuración. Este sector aporta a la producción del país entre cinco y diez toneladas de oro, cantidad difícil precisar por su comercialización informal. El aporte de esta actividad al fisco es reducido, sin embargo el impacto económico y social en el sur del Ecuador es evidente en la generación de empleo. La pequeña minería del oro con ventajas y desventajas para el desarrollo minero, subsiste y crece impulsada por el precio en alza de este metal, pero no es una actividad técnica sustentada en reservas mineras si no en el prodigio del azar. La Joyería confecciona anillos, aretes, pulseras, relojes y collares, en oro amarillo, blanco y rojo con una gran variedad en diseños y tallas. Las joyas que se producen en Ecuador son realizados por joyeros con procesos artesanales y manuales. La industria joyera es una de las ramas de la pequeña industria que se encuentra en proceso de crecimiento y que tiene un mayor futuro si se

18

incentiva. Existe una joyería tradicional, a la que desde hace poco se han unido pequeños talleres, los cuales son dependientes de los grandes artesanos, los que se encargan de suministrar nuevos diseños y comercializarlos. Además es importante destacar el grupo de diseñadores ecuatorianos altamente capacitados en diseño y producción de joyas con amplia experiencia internacional y que desarrollan un estilo propio y único. Los principales centros con mayor tradición joyera, realizada tanto a mano como de forma mecánica, están ubicados en la provincia del Azuay, específicamente en Cuenca y Chordeleg. Otro tipo de joyería, que solamente se comercializa en el ámbito nacional en Quito y Guayaquil, es en la cual los joyeros cambian nuevos diseños y técnicas con el uso de piedras preciosas y semipreciosas, utilizando tanto las técnicas antiguas como modernas (casting), experimentando con ácidos y piedras sin facetar, para crear efectos de color y textura. . 2.1.5. Técnicas

Se puede trabajar directamente partiendo del metal, para ello se utilizan diferentes herramientas. Se empieza fundiendo el metal en un crisol con sopletes para conseguir un lingote, con diferentes formas según la pieza que vayamos a realizar. Una vez listo el lingote fundido se le va dando

la forma

y estirando con

herramientas como laminadores, embutidores, fresas, cinceles, buriles, etc., hasta conseguir la forma deseada. Si la pieza consta de diferentes partes y técnicas según Pepe Dry (2010):

19

Fundición a la cera perdida La fundición a la cera perdida consiste en tallar el modelo en cera, elemento muy versátil, ya que se puede devastar, tallar y a la vez soldar y trabajar con calor, así como otras ceras más blandas son moldeables. Una vez terminado el modelo en cera, se introduce en un molde de escayola que se calienta en un horno hasta que la cera desaparece y por una cavidad previamente hecha, se vacía el metal fundido que rellena el hueco que dejó la cera. Se rompe el molde y se obtiene el modelo en metal listo para su devastado y pulido.

Filigrana en metal Esta técnica consiste en estirar el metal hasta conseguir un hilo muy fino con el que se tejen las piezas de joyería

Repujado y cincelado Esta antigua técnica empleada en joyería consiste en dar relieve a una chapa u objeto de chapa de metal con cinceles de diferentes tipos golpeados a martillo. De esta forma se consiguen diferentes dibujos o motivos llegando a ser algunos de estos muy complejos.

Modelado y prototipo 3D Una de las técnicas más modernas utilizadas en joyería es el modelado 3D con software de diseño.

Este método permite realizar piezas muy

complicadas con gran precisión. Diseñando con un software 3D se obtiene el modelo en un archivo. Hay diferentes sistemas de prototipo, uno de los más extendidos es el de impresión en cera, que imprime el modelo haciéndolo crecer hasta su completa formación. Este modelo creado en

20

cera está listo para su fundición a la cera perdida y una vez fundido en metal se aplican los métodos tradicionales para su acabado final. Esmaltado Una técnica muy antigua que consiste en aplicar capas de cristal pigmentado fundiéndola a altas temperaturas.

2.1.6. Elaboración dijes de plata De acuerdo a Carolina Lozano, Marcela Rodríguez, Eliana Tamayo y Juanita Venegas en su presentación Joyería Artesanal, se puede describir

la

elaboración de dijes de plata. Fundición.- Por medio de un soplete que contiene una mezcla de gas y oxigeno se funde la plata que se encuentra en el crisol.

Figura 6. Crisol que contiene plata Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

Figura 7. Fundición de plata

Figura 8. Lingotera que contiene plata

Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

21

Laminado.- Se realiza en frio con presión de dos rodillos (laminadora), donde se obtiene el grosor requerido.

Figura 9. Laminado de plata Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

Trefilado.-Trefilar es hilar la plata por un orificio específico.

Figura 10. Trefilación de plata Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

Mecanizado.- Es cualquier tipo de formación física del material. Se realiza de forma manual, con el uso de herramientas simples, o para casos específicos con el uso de herramientas eléctricas.

22

Figura 11. Mecanizado de la plata Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

Pulido.- La plata es pulida con una lima manualmente, después se pasa una lija y por último para dar mejores acabados con una lija de agua más fina. Todas las joyas son pulidas con esmeril que tiene una serie de paños especiales que remueve las imperfecciones superficiales de la plata, generando brillo.

Figura 12. Pulido de la plata Recuperado 15 mayo de 2011, de http://www.slideshare.net/esteticaydiseno/joyeraartesanal

23

2.1.6.1. Troquel artesanal para dijes de plata

Los pasos para la realización de un troquel manual de acuerdo con Ybarra, Raúl (2006) son los siguientes: Paso 1. Para comenzar se utiliza, un tornillo o perno, se empareja el lado del corte con una lima, porque es ahí donde se le dará forma al corazón. Paso 2. En la parte que se emparejó el tornillo se pone encima del papel y se traza con un lápiz un círculo alrededor del tornillo. Una vez que tenemos el círculo, doblamos el papel por el centro del círculo y trazamos en la mitad del círculo, por ejemplo, un medio corazón. Con unas tijeras se corta el borde del medio corazón, una vez que cortamos con la tijera, se abre el papel u nos da un corazón completo con ambos lados iguales.

Figura 13. Diseño de forma de dijes de corazón Ybarra (2006)

Paso 3. Se pegara el corazón de papel en el lado emparejado del tornillo, donde se comienza a limar los bordes para darle forma al corazón en el tornillo.

24

El corazón de papel servirá de referencia para limar con exactitud un corazón parejo al tornillo, una vez que limamos los bordes del corazón con una lima plana.

Figura 14. Forma semi-redondeada de corazón Ybarra (2006)

Paso 4. Una vez semi-redondeada la forma del corazón, se le da una altura de unos 4 milímetros más o menos de alto al corazón, eso es para darle forma definitiva al corazón y darle el grosor deseado, si se desea regordete, o no tan embutido.

Figura 15. Separación del tornillo al corazón Ybarra (2006)

Paso 5. Se comienza a limar todo el corazón para darle la forma redondeada característica de un corazón. Se procede a lijarlo y pulirlo para quitarle cualquier ferretería.

25

Figura 16. Acabado final de la forma de corazón Ybarra (2006)

Para la realización de dijes de plata de acuerdo con Ybarra Raúl (2006) se procede de la siguiente manera: Paso 1 Cortar láminas (delgadas para que no sea muy pesado y fácil de embutir) más grandes que el tamaño del troquel, para que no quede incompleto el corazón al momento de embutir. Paso 2 Con el troquel marcar un molde de corazón en el tronco de madera, poner la lámina en una parte plana del tronco de madera y por encima el troquel de corazón, el troquel se debe tomar con unas tenazas y dar un golpe muy fuerte con el martillo, para así marcar el corazón en la lámina, el corazón quedara un tanto marcado, para esto es el molde en el tronco de madera para darle embutida final.

Figura 17. Forma de corazón en madera Ybarra (2006)

26

Figura 18. Lámina de plata en posición inicial Ybarra (2006)

Paso 3 Una vez embutido el corazón en la lámina, los alrededores de la lámina quedarán arrugados y con pliegues. Éstos se enderezarán fácilmente con una tenaza. El corazón embutido se vuelve a poner en el molde de madera, se da unos golpecitos con el martillo, para terminar de enderezar la lámina y definir así el borde del corazón.

Figura 19. Lamina de plata en forma de corazón Ybarra (2006)

Paso 4 Una vez definido el borde del corazón, se procede a cortar el sobrante de la lámina usando unas tijeras. Se lima los bordes del corazón para quitar cualquier aspereza de los pliegues, posteriormente se empareja la superficie lijando los cantos.

27

Figura 20. Emparejamiento de la lámina en forma de corazón Ybarra (2006)

Paso 5 Teniendo ya emparejado el corazón se empieza a poner soldadura por dentro del borde del corazón, la soldadura empleada debe ser en polvo, se pone encima la otra cara del corazón y con el soplete se le da fuego suave y constante hasta que la soldadura se funda, una vez soldado el corazón para que parezca de una sola pieza.

Figura 21. Corte del material sobrante en forma de corazón Ybarra (2006)

Figura 22. Limado de las esquinas sobrantes Ybarra (2006)

28

Paso 6 Se procede a soldar la argolla en el medio de los hombros del corazón. Una vez fijada la argolla, se pone otra argolla más grande por donde pasará la cadena, finalmente se lija y se pule el corazón logrando así un dije de corazón hueco

Figura 23. Soldadura de argolla en el dije de corazón Ybarra (2006)

2.2 Evolución de las máquinas y troquel

Durante siglos, la herramienta fue la prolongación de la mano del hombre hasta la aparición de las primeras máquinas rudimentarias. El descubrimiento de la combinación del pedal con un vástago y una biela permitió su aplicación en primera instancia a las ruedas de afilar, y poco después a los tornos. Así, después de tantos siglos, nació el torno de giro continuo llamado de pedal y rueda, lo que implicaba el uso de biela-manivela que debía de ser combinado con un volante de inercia para superar los puntos muertos, “alto y bajo”. Se inició la fabricación de engranajes metálicos principalmente de latón, aplicados a instrumentos de astronomía y relojes mecánicos. 29

El francés Blaise Pascal descubrió el principio de la prensa hidráulica, pero parece que fueron los franceses hermanos Perier, entre 1796 a 1812, quienes desarrollaron prensas hidráulicas para el acuñado de moneda3. Es a partir de 1840 cuando Cavé inicia la fabricación de prensas hidráulicas de elevadas presiones. Watt concibió su idea de máquina de vapor, y con ayuda de John Wilkinson en 1775 quien construyó, una mandriladora más avanzada técnicamente y de mayor precisión, accionada por medio de una rueda hidráulica. Con esta máquina, equipada con un ingenioso cabezal giratorio y desplazable. La máquina de Watt fue el origen de la primera revolución industrial; produciéndose

trascendentales

cambios

tecnológicos,

económicos

y

sociales. La máquina de vapor proporcionó potencias y regularidad de funcionamiento inimaginables hasta ese momento. El inglés Henry Maudslay, uno de los principales fabricantes de máquinasherramienta, fue el primero que admitió la necesidad de dotar de mayor precisión a todas las máquinas diseñadas para construir otras máquinas. En 1897 construyó un torno para cilindrar que marcó una nueva era en la en la fabricación de máquinas-herramienta. Introdujo tres mejoras que permitieron aumentar notablemente su precisión: la construcción de la estructura totalmente metálica, la inclusión de guías planas de gran precisión para el deslizamiento del carro porta-herramientas y la incorporación de husillos roscados-tuerca de precisión para el accionamiento de los avances. En 1800, Mudslay construyó el primer torno realizado enteramente de metal para roscar tornillos, siendo su elemento fundamental el husillo guía patrón. James Nasmyth en 1836 a diseñar y construir la primera limadora, bautizada con el nombre de “brazo de acero de Nasmyith”.

3

Evolución técnica de la máquina-herramienta. Patxi Aldabaldetrecu. Presidente Fundación Museo MáquinaHerramienta de Elgoibar

30

Hacia 1817 se produce un avance importante en la acuñación de monedas, al desarrollar el mecánico alemán Dietrich Uhlhöm una prensa acodada conocida como prensa monedera. J. R. Brown construyó la primera fresadora universal equipada con divisor, consola con desplazamiento vertical, curso transversal y avance automático de la mesa longitudinal con la aplicación de la transmisión Cardan. Ante la necesidad de taladrar piezas de acero, cada vez más gruesas, Nasmyth fue el primero que construyó hacia 1838, un taladro de sobremesa totalmente metálico, con giro de eje porta brocas accionado a mano o por transmisión. Algunos años después, en 1850, Whitworth fabricó el primer taladro de columna accionado por transmisión a correa y giro del eje porta brocas, a través de un juego de engranajes cónicos. Llevaba una mesa porta pieza regulable verticalmente mediante el sistema de piñón cremallera. En 1860 se produce un acontecimiento muy importante para el taladrado, al inventar el suizo Martignon la broca helicoidal. El uso de estas brocas se generalizó rápidamente, puesto que representaba un gran avance en producción y duración de la herramienta con relación a las brocas punta de lanza utilizada hasta la citada fecha. A partir de 1865 las prestaciones de las máquinas aumentan al equiparse con nuevas herramientas fabricadas con acero aleado, descubierto por Robert Mushet. Esto permite doblar la capacidad de mecanizado en relación con las herramientas de acero al carbono al crisol conocidas hasta entonces. Los motores de corriente continua fabricados a pequeña escala, y los de corriente alterna, reciben un gran impulso, reemplazando a las máquinas de vapor y a las turbinas que accionaban hasta ese momento las transmisiones de los talleres industriales. En 1908 Henry Ford fabrica el primer automóvil producido en serie, modelo T, y en 1911 instala el primer transportador en cadena en Highland Park, iniciando la producción en masa. Se perfeccionan una gran cantidad de

31

máquinas-herramienta adaptadas a las características exigidas por la industria del automóvil.

2.2.1. Máquinas que ayudan a la joyería

Existe una notable diferencia entre el hombre de hace unas cuantas décadas y el hombre moderno, tal diferencia se ha dado por el desarrollo de la ciencia que está estrechamente relacionada con las innovaciones tecnológicas. Las necesidades de ciencia y tecnología nos ayuda a la enseñanza a usar un determinado equipo y maquinaria; por lo que entender los principios básicos de la ciencia y técnica es fundamental para que no le detengan las dificultades que presenten e, incluso que pueda desarrollar nuevos procedimientos, en cualquiera que sea su campo de trabajo, de acuerdo a Brenda Iliana Rocha. La tecnología ha hecho al hombre un ser muy dotado para la construcción de una nueva vida. Los joyeros y diseñadores de primer nivel que construyen sus piezas apoyados por la fabricación industrial y los terminados a mano de acuerdo a los estándares de la joyería clásica. Tradicionalmente, el diseño de piezas de joyería requería de trabajo de modelistas cualificados que mediante herramientas artesanales y muchas horas de trabajo, materializaban sus ideas en cera, metal u otro material. Actualmente la dinámica de la industria y de la joyería en particular requiere una respuesta más rápida, mayor variedad, calidad superior y unos costes más ajustados. Su taller, con tintes mecánicos, se integra por los antiguos artificios de los joyeros de antaño y la nueva tecnología, permitiendo a sus diseños infinidad de posibilidades. Las máquinas los ayudan a alcanzar la precisión deseada,

32

sin embargo el proceso está completamente definido por el trabajo de orfebrería. El diseño y la fabricación de joyas por máquinas es una solución. La aplicación de este procedimiento al desarrollo de modelos, prototipos y piezas únicas, es ideal en relación con los sistemas tradicionales, por la facilidad para realizar ejemplares complejos, correcciones, familias y variaciones, e inclusive rediseñar una pieza partiendo de un modelo anterior. Las máquinas de joyería produce series limitadas que permiten, con precios razonables, invertir mucho tiempo y energía, en la creación de cada una de nuestras piezas, por lo que nos ayudan a contrastar lo banal y poco durable de los productos que nos rodean con piezas finas y de alta calidad. Para la producción o fabricación en serie, las ventajas aportadas por los medios digitales parecen comprenderse más claramente: la facilidad de realizar a partir de un modelo base toda una gama de tamaños o una línea completa de productos: sortijas, pendientes, pulseras, collares; el importante ahorro de tiempo respecto a los sistemas tradicionales. Sin

embargo,

las

aportaciones

tecnológicas

como

herramientas

complementarias que colaboran a lo largo de todo el proceso. Inclusive, nos ayudarían a ampliar las fronteras creativas mediante la experimentación digital. Las máquinas para la realización de joyas nos permitirían a quien esté interesado, el desarrollo de piezas exclusivas de toda tipología, costo y unicidad. Las principales herramientas y máquinas que ayudan a la elaboración de joyas se presentan a continuación: Utensilios 

Moldes y texturas



Utensilios manuales

33



Pinzas y alicates



Utensilios para dar forma



Lámparas y pesos

Figura 24. Utensilios de joyería (Grobet, 1999)

Máquinas 

Taladros y fresas



Utensilios con vástago



Máquinas para trabajo de piedras



Unidades de pulido



Ultrasonidos

Figura 25. Máquinas para la elaboración de joyas (Grobet, 1999)

34

Hornos y sueldas

Figura 26. Hornos y sueldas para joyería (Grobet, 1999)

2.2.2. Necesidad de troquelar

El trabajo en troquelado ocupa actualmente un importante puesto en la rama de la producción industrial, puesto que permite obtener piezas y objetos ligeros, resistentes y económicos. Los procedimientos referentes a esta especialidad interesan a los dirigentes de grandes industrias mecánicas, técnicos, así como también a los artesanos. La producción mecánica experimenta continuamente la urge demanda de mayores cantidades y mejores productos, de aquí surge la necesidad de realizar el sistema de troquelado, para que realice las operaciones que en tiempos atrás hubiese sido difícil de realizar. La denominación troquelación, a las operaciones mecánicas que se utilizan para realizar agujeros y dar formas en chapas de metal, láminas plástico, cartón o papel, etc. Para realizar esta tarea, se utilizan desde simples mecanismos de accionamientos manuales hasta sofisticadas prensas mecánicas de gran potencia.

35

El objetivo de este proceso es poner en marcha una estrategia de fabricación para producir más y mejor, en la que influyen factores relacionados con la máquina, los troqueles, el material, la producción y características geométricas de la pieza. Hoy por hoy, y gracias al desarrollo y la evolución de estas máquinas, se utilizan indistintamente. A medida que aumentan los requerimientos del trabajo, la capacidad de las prensas, las exigencias de los materiales y la necesidad de producir más y mejor, también se conciben diseños de troqueles con mayor complejidad y desarrollo. La realización de este trabajo especial de grado tiene como finalidad diseñar a través de programas (AUTODESK INVENTOR y SOLIDWORKS) una máquina troqueladora que contribuirá al desarrollo industrial y tecnológico del país, también favorecerá a la población estudiantil ya que tendrán el conocimiento y el material a su alcance para cualquier consulta que se desee realizar, se podrá efectuar la fabricación en el país evitando la importación de este tipo de maquinarias y generando fuentes de empleo que ayudaran a la gran masa poblacional, mejorando sus estándares de vida.

2.2.3. Troquel

El troquel es un útil que se monta sobre una prensa (mecánica, neumática, etc.) que ejerce una fuerza sobre los elementos del troquel, provocando que la pieza superior encaje sobre la inferior o matriz. Como consecuencia se produce la estampación del material que se ha interpuesto entre ambas piezas. Un troquel puede realizar operaciones de: corte, punzonado, embutición, doblado, o conformado.

36

El troquel puede ser:

Simple, de una estación o un paso, cuando en un solo golpe realiza la operación correspondiente sobre la pieza. Estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada golpe de la prensa. Se utilizan para fabricar piezas sencillas. Compuestos, de dos o tres estaciones o pasos, son herramientas que permiten aprovechar la fuerza ejercida por la prensa realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando el proceso. Generan mayor productividad y se utilizan para conformar lavaplatos, utensilios, recipientes, partes de estufas, etc. Progresivo, múltiples estaciones o pasos, cuando se alimenta de forma continua, realizando las diversas operaciones en cada golpe. El troquel se compone de diversas etapas, de modo que cuando una parte del fleje, en su avance, ha pasado por todas ellas, se obtiene la pieza final, también llamados matrices progresivas. Constan de, incluso, decenas de etapas o pasos, en cada uno de ellos se modifica la lámina con una secuencia establecida por el diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una o varias piezas terminadas. En un troquel de corte progresivo, los punzones entran en acción sucesivamente sobre un punto de la tira de lámina, a medida que ésta avanza a través del troquel Para asegurar la secuencia en el proceso y lograr el avance requerido de la lámina es muy común el uso de alimentadores automáticos, aunque también hay troqueles progresivos alimentados manualmente, en cuyo caso requieren de topes o cuchillas de avance en diferentes puntos de la guía, lugar donde se detendrá o avanzará el material para garantizar así el adecuado posicionamiento de éste con la herramienta.

37

Componentes Los troqueles cuentan con una serie de elementos constructivos que cumplen con una misión específica dentro del conjunto general del trabajo para el cual han sido fabricados. Estos componentes, por sus características mecánicas deben estar cuidadosamente diseñados para lograr el objetivo de producir piezas sin ningún defecto. Obviando los troqueles simples, los cuales esencialmente también tienen algunos de los siguientes componentes, a continuación se describe las partes que de una u otra forma están presentes en casi todas las matrices progresivas, independientemente de su tamaño. Así mismo, se mencionan los distintos tipos de materiales con que se construyen.4 

Base superior (parte móvil): tiene la misión de contener en su superficie todas las placas y elementos que sostienen los punzones del troquel, está anclada al martillo o ariete de la prensa, que la inmoviliza y fija durante todo el proceso de trabajo. Ésta conduce el movimiento de la máquina para que los punzones penetren la matriz y transformen la lámina. Algunos de los elementos que aloja la base superior son: placa porta punzones, punzones

de cortar, doblar, embutir,

estampar, sufridera superior, bujes guías, placa pisadora, resortes, entre otros. 

Base inferior (parte fija): es el elemento sobre el cual van montados todos los componentes que hacen parte de la matriz, y a su vez, está sujeta fuertemente en la bancada de la prensa durante la fase de trabajo. Esta base y los elementos que lleva montados hacen las funciones de apoyo, puesto que ‘recibirán’ toda la fuerza de transformación

que la prensa

aplique sobre ella. En la base inferior también se pueden montar las columnas guía que sirven como referencia de 4

Camilo Marín Villar, Troqueles y Troquelado, Edición N.12

38

centraje entre la parte superior e inferior. Algunos de los elementos que aloja la base inferior son: placa porta matrices o segmentos de cortar, doblar o embutir, reglas guías, sufridera inferior, topes de avances, columnas guía, pernos, etc. 

Sufrideras: la función básica de las placas superior e inferior de choque o sufrideras consiste en absorber sobre su superficie los sucesivos golpes de los elementos en el troquel. Estos impactos se producen cada vez que los punzones transforman la lámina con la matriz. Cuando el punzón impacta contra el material, la resistencia que opone éste es transmitida a la superficie de las sufrideras sobre las que se apoyan las placas porta matriz y porta punzones. Estas placas están construidas en materiales ya templados y que conservan su tenacidad y cohesión.



Reglas guías: las reglas guías de banda son uno de los componentes más característicos de las matrices progresivas. Se

disponen

con

el

fin

de

guiar

longitudinal

y

transversalmente las tiras de lámina en su desplazamiento por el interior de la matriz. El tratamiento térmico más utilizado para ellas es el templado y revenido o nitrurado, que impide un desgaste prematuro de sus paredes que pueda dificultar el buen deslizamiento de la banda por su interior. 

Porta punzones: la finalidad de la placa porta punzones es la de alojar y fijar en su interior todos los punzones que lleve la matriz. Estos punzones pueden ser de cualquier tipo o tamaño pero han de tener una sola característica en común: deben estar firmemente sujetos y guiados en el interior de dicha placa impidiendo que puedan moverse o desprenderse. La placa porta punzones es mecanizada por electroerosión, rectificada y templada, posteriormente, aquellas herramientas dedicadas

39

a procesos de alta producción, todos ellos, materiales que cumplen con las tres propiedades más importantes en la selección de aceros para trabajos en frío: tenacidad, resistencia al desgaste y dureza. 

Porta matriz: la placa porta matrices o cajera tiene por misión alojar y posicionar en su interior todos los elementos de pequeñas dimensiones que lleve la propia matriz, de esta manera dichos componentes quedarán ajustados en su interior.



Placa pisadora: durante el movimiento descendente del troquel, la placa pisadora presiona la lámina dejándola inmovilizada antes de que los punzones lleguen a tocarla y mientras penetran el material y lo transforman. Una vez cortada la lámina, la función de la placa es mantener la pieza bien sujeta hasta que los punzones hayan salido de ella, de lo contrario, los punzones la arrastrarían hacia arriba sujeta a ellos, con el riesgo de rotura.



Punzones: los punzones, también conocidos como ‘machos’, tienen por objeto realizar las máximas transformaciones en la lámina (cortar, doblar, embutir, acuñar, extorsionar, etc.), a fin de obtener piezas con una calidad acorde a las medidas requeridas, hay tantos tipos de éstos como variantes del troquelado. Se habla de ‘punzones’ y no de punzón, porque en general la mayoría de troqueles llevan montados en su interior un gran número de ellos que pueden ser iguales o totalmente diferentes, según la función que desempeñen. En la matricería o troquelería, se cuida con especial atención la fabricación de los punzones, que deben estar perfectamente diseñados y mecanizados, muy bien sujetados, acorde a las dimensiones requeridas, con excelentes acabados y un adecuado tratamiento térmico de endurecido. La elección de

40

los aceros para su fabricación se hace según su función, para los punzones de corte se emplean materiales de alta resistencia al desgaste y con muy buena conservación del filo. 

Sistema de guiado: el movimiento de las dos partes más importantes del troquel (bases superior e inferior) necesita ser guiado en todo

momento para garantizar una total

concentricidad entre ambas. Esta función se deja a cargo de cuatro columnas de guiado que van montadas generalmente en la base inferior y sus respectivos bujes, sistema que se encargan de posicionar y centrar las dos partes del troquel. El sistema de guiado por columna puede ser de dos tipos: el más habitual

es por rozamiento, el cual debe ser muy bien

lubricado para no forzarlo, el segundo es de rodamientos o canastilla

esferada,

en

el

que

las

columnas

están

acompañadas por una guía lineal de bolas (cilindros con esferas en su superficie), lo que facilita el desplazamiento, con excelentes ventajas, pues, el movimiento del sistema es muy ligero, los desgastes por rozamientos son bajos y necesita poca lubricación y mantenimiento. 

Pilotos centradores: son elementos que sirven para centrar los troqueles con la lámina y garantizar un desplazamiento correcto entre cada uno de los pasos que realiza la banda. De no ser así se podrían perder los puntos de referencia en común que tendrían las diversas transformaciones y con ello generar desplazamientos del material que ocasionarían irregularidades

o

defectos

en

las

piezas

troqueladas.

Generalmente van montados en la placa porta punzones y ajustan en agujeros de la lámina, previamente hechos, para centrarla o pilotarla, antes que los punzones hagan su trabajo. 

Varios: para la construcción y funcionamiento de los troqueles se

requiere

de

una

gran

variedad

de

componentes

41

complementarios

como,

bujes,

sujetadores,

tornillos

de

fijación, tornillos de apriete, pernos de transporte, sistemas de amarre y bridas de sujeción, entre otros. Todos ellos forman el complejo sistema del troquelado.

Figura 27. Partes de un troquel (Camilo Marín Villar, Troqueles y Troquelado)

2.2.4. Clases de troqueles

A continuación presentaremos los diferentes tipos de troqueles con sus respectivas funciones:



Troqueles de corte



Troqueles de embutido



Troqueles de repujado



Troqueles de rebordeado



Troqueles de repujado

42

En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño, o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele ser una lámina o una pieza en bruto recortada, se coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el pistón de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica. En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas. Los más sencillos son los troqueles de perforación, utilizados para hacer agujeros en la pieza. Los troqueles de corte se utilizan para estampar una forma determinada en una lámina de metal para operaciones posteriores. Los troqueles de flexión y doblado están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en la pieza en bruto. Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr una sección reducida en una parte hueca, como el cuello de un cartucho de fusil, se utilizan troqueles reductores especiales. Cuando la pieza terminada debe tener una protuberancia en la parte inferior o central suelen emplearse troqueles hidráulicos. En éstos el cuño se sustituye por un pistón que introduce en la pieza agua o aceite a presión, lo que obliga al metal a doblarse hacia fuera contra la matriz. Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza. Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones descritas en un único recorrido de la prensa; los troqueles progresivos permiten realizar diversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel.

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2.2.4.1. Formas de troquelar

Cizallado.- Es un proceso de corte para láminas y placas, produce cortes sin que haya virutas, calor ni reacciones químicas. El proceso es limpio rápido y exacto, pero está limitado al espesor que puede cortar la máquina y por la dureza y densidad del material. El cizallado suele ser en frió en especial con material delgado de muchas clases tales como guillotinado de papeles de fibras, telas, cerámica, plásticos, caucho, productos de madera y la mayoría de los metales.El cizallado llamado también guillotinado. En general es para cortes rectos a lo ancho o a lo largo del material, perpendicular o en ángulo. La acción básica del corte incluye bajar la cuchilla hasta la mesa de la máquina, para producir la fractura o rotura controladas durante el corte. Mortajado.- El entallado o mortajado es un proceso de corte fino para la lámina y plancha y difiere del cizallado en que la cuchilla esta a cierto ángulo. La cuchilla puede ser de cualquier configuración si se trata de partes pequeñas. Niblado.- El corte de láminas (niblado) incluye hacer recortes sucesivos hasta que se produce una forma más grande o recortada. Las formas internas se pueden empezar con facilidad a partir de agujeros taladrados y se emplean para producir secciones perforadas grandes. El recorte se utiliza en lugar de punzonar o perforar, para la producción de poco volumen o a baja velocidad las máquinas recortadoras o tijeras para lámina son muy adaptables, poco costosas, sencillas para manejarlas y mantenerlas, aunque la producción es lenta. Perforación.- El perforado es un proceso para recortar un agujero conformado en una lámina o placas metálicas. Se suele hacer en frió y se obtienen casi de cualquier forma.

44

Punzonado.- Es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial en régimen elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz. Acuñado.- Es casi un trabajo en frio con piezas pequeñas. Se desplaza el material por la presión y el impacto hacia las cavidades de la matriz. Como la cavidad está dada por completa y en forma muy precisa por los dados se necesita controlar con mucho cuidado el volumen del material; por lo tanto el llenado es excesivo de la capacidad de la matriz puede dañar la máquina o producir artículos defectuosos. El acuñado es especial para la producción de piezas pequeñas en donde se requieren de detalles y acabados muy exactos en las superficies. Su aplicación principal para fabricar monedas medallas y piezas similares. Formado con Matriz Muestra.- Es similar a algunos aspectos del acuñado. El formado por clavado se emplea para hacer moldes o dados excepto que la impresión se hace contra una pieza grande de material para empujar el metal desplazado hacia un área abierta, alrededor del modelo impreso en el material. También se utilizan para estampar materiales blandos o para moldear plásticos u otros materiales. Suele ser más fácil hacer el objeto macho y prensarlo contra el material blando que maquinar la parte hembra en el material del dado.

Diseño del troquel.

En el diseño se contempla: 

La calidad y características de la pieza a troquelar.

45



La funcionalidad del troquel, en el que se ha de facilitar el acceso y sencillez para la colocación y extracción de la pieza, el trasporte del troquel para su instalación en la prensa, la reparación de las posibles averías que puedan darse y la sustitución de las piezas que por su desgaste sea preciso cambiar, lo que facilita su mantenimiento.



El aspecto económico, lo que incide en el uso de piezas y accesorios comerciales y normalizados.

2.3. Motores eléctricos

La energía eléctrica (E) es la forma más versátil de las energías manejadas por el hombre. Se define como el trabajo que puede realizar una potencia eléctrica dada en un tiempo dado. Por lo tanto la energía se puede calcular mediante la expresión siguiente: La energía eléctrica se mide en Joules (J), sin embargo en el campo de la electricidad se suele utilizar el kW-h (kilowatt-hora). Y esta unidad es la que aparece en las facturas de la empresa eléctrica. El funcionamiento automático de una máquina se obtiene exclusivamente por la acción del motor y del control de la máquina. Este control algunas veces es totalmente eléctrico y otras veces suele combinarse al control mecánico, pero los principios básicos aplicados son los mismos. Una máquina moderna se compone de tres partes principales que son las siguientes: 

La misma, destinada para realizar un tipo de trabajo.



El motor, el cual es seleccionado considerando los requisitos de la máquina en cuanto a la carga, tipo de trabajo y el servicio que se requiere.



El sistema de control, que está estrechamente relacionado a las condiciones de funcionamiento tanto del motor como de la máquina.

46

2.3.1. Tipos de controles eléctricos.

Estos pueden ser del tipo: Manual.- Este tipo de control se ejecuta manualmente en el mismo lugar en que está colocada la máquina. Este control es el más sencillo y conocido y es generalmente el utilizado para el arranque de motores pequeños a tensión nominal. Este tipo de control se utiliza frecuentemente con el propósito de la puesta en marcha y parada del motor. El costo de este sistema es aproximadamente la mitad del de un arrancador electromagnético equivalente. El arrancador manual proporciona generalmente protección contra sobrecarga y desenganche de tensión mínima, pero no protección contra baja tensión. Este tipo de control abunda en talleres pequeños de metalistería y carpintería, en que se utilizan máquinas pequeñas que pueden arrancar a plena tensión sin causar perturbaciones en las líneas de alimentación o en la máquina. Una aplicación de este tipo de control es una máquina de soldar del tipo motor generador. Semiautomático.- Los controladores que pertenecen a esta clasificación utilizan un arrancador electromagnético y uno o más dispositivos pilotos manuales tales como pulsadores, interruptores de maniobra, combinadores de tambor o dispositivos análogos. Quizás los mandos más utilizados son las combinaciones de pulsadores a causa de que constituyen una unidad compacta y relativamente económica. El control semi-automático se usa principalmente para facilitar las maniobras de mano y control en aquellas instalaciones donde el control manual no es posible. Control automático.- Un control automático está formado por un arrancador electromagnético o contactor controlado por uno o más dispositivos pilotos

47

automáticos. La orden inicial de marcha puede ser automática, pero generalmente es una operación manual, realizada en un panel de pulsadores e interruptores. En algunos casos el control puede tener combinación de dispositivos manuales y automáticos. Si el circuito contiene uno o más dispositivos automáticos, debe ser clasificado como control automático. Los contactores son dispositivos electromagnéticos, en el sentido de que en ellos se producen fuerzas magnéticas cuando pasan corrientes eléctricas por las bobinas del hilo conductor que estos poseen y que respondiendo a aquellas fuerzas se cierran o abren determinados contactos por un movimiento de núcleos de succión o de armaduras móviles.

2.4. Normas

La normalización tiene una influencia determinante, en el desarrollo industrial de un país, al potenciar las relaciones e intercambios tecnológicos con otros países.

2.4.1 Definición y concepto

La palabra norma del latín "normun", significa etimológicamente: "Regla a seguir para llegar a un fin determinado" Este concepto fue más concretamente definido por el Comité Alemán de Normalización en 1940, como: “Las reglas que unifican y ordenan lógicamente una serie de fenómenos"

48

La Normalización es una actividad colectiva orientada a establecer solución a problemas repetitivos.

2.4.2. Objetivos y ventajas

De acuerdo con Bartolomé López Lucas (2000), los objetivos de la normalización, pueden concretarse en tres: La economía, ya que a través de la simplificación se reducen costos. La utilidad, al permitir la intercambiabilidad. La calidad, ya que permite garantizar la constitución y características de un determinado producto. Estos tres objetivos traen consigo una serie de ventajas, que podríamos concretar en las siguientes: 

Reducción del número de tipos de un determinado producto.



Simplificación de los diseños, al utilizarse en ellos, elementos ya normalizados.



Reducción en los transportes, almacenamientos, embalajes, archivos, con la correspondiente repercusión en la productividad.

En definitiva con la normalización se consigue: Producir más y mejor, a través de la reducción de tiempos y costos.

49

2.4.3. Propósitos de la normalización

En la normalización se establecen e implementan reglas en un campo específico de un sector económico, con el objeto de lograr la optimización en ese sector productivo y cumpliendo con los requisitos de calidad en sus procesos, de seguridad para el productor y el consumidor. En la normalización se emplean los documentos elaborados por las entidades rectoras a nivel internacional o nacional, elaborados sobre determinada disciplina del conocimiento, que pueden ser de estricto cumplimiento. Estos documentos son las llamadas Normas, que establecen un conjunto de reglas, disposiciones y requisitos de normalización, metrología y control de calidad.

2.4.4. Objetivos de la normalización

Los objetivos principales de la normalización son: 

Propender por mantener y aumentar la calidad, en los procesos tecnológicos y productivos de la economía.



Contribuir al desarrollo de las industrias mediante el progreso científico, tecnológico, en sus actividades del campo de la producción, en el campo de los bienes y servicios.



Proteger en todos los campos al consumidor primario de bienes y servicios.



Coadyuvar para crear las condiciones tecnológicas necesarias y adecuadas para el desarrollo de productos que cumplan las

50

exigencias

de

calidad

y

competitividad

en

los

mercados

internacionales. 

Facilitar el intercambio comercial a nivel local e internacional.



Desarrollar los renglones económicos de la producción y distribución de productos, del sector productivo de bienes y servicios.

2.4.5. Funciones de la normalización

Las funciones básicas de la normalización son: 

Establecer las especificaciones de calidad de las materias primas que intervienen en la elaboración de los productos terminados.



Establecer y difundir las especificaciones de calidad en la prestación u ofrecimiento de las diferentes empresas de servicios.



Desarrollar métodos y medios confiables para la evaluación de la calidad en la producción.



Dictaminar los requisitos, procedimientos y métodos en las compañías de proyectos, manufacturas de productos, para el aseguramiento de la calidad.



Implementar la uniformidad, tipificación en los equipos y maquinaria especializada utilizada en los procesos productivos.



Desarrollar sistemas de documentación, codificación e información, que sean eficientes y estables para todos los procesos.



Implementar terminologías, valores normalizados en el campo científico y tecnológico.

51

2.4.6. Métodos utilizados por la normalización

Para implementar el desarrollo de la normalización, se utilizan los siguientes métodos: 1.- Elaboración de Normas Técnicas.- Para que todo el conjunto de compañías productoras o de bienes y servicios, obtenga los logros de calidad y competitividad es necesario dar cumplimiento a una serie de documentos llamados Normas Técnicas. La norma técnica es un documento el cual se establece un conjunto de reglas, procedimientos, disposiciones y requisitos, para los productos, los procesos y servicios, para el cumplimiento de un objetivo específico llamado normalización, que es de estricto cumplimiento para los organizaciones, empresas y entidades. Las normas técnicas emanan especificaciones de calidad de un producto, que pueden ser adoptadas por un fabricante en la medida que ésta le sirva para mejorar las características del bien o servicio producido, para garantizar la homogeneidad de sus productos. También son utilizadas por los consumidores para examinar y juzgar si un producto o bien, reúne las condiciones necesarias para satisfacer las exigencias de calidad.

2.- Simplificación.- El proceso de simplificación consiste en la reducción de una cantidad de variedades de un mismo producto o actividades genéricas, sin modificar sus especificaciones originales, de tal manera que se satisfaga las mismas necesidades del mercado con el número de variedades resultantes por este proceso.

3.- Unificación y Tipificación.- Mediante la unificación y tipificación se reúnen varias especificaciones con el objeto de adoptar un mismo sistema

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para un ámbito determinado, para que los productos resultantes por este proceso sean el reemplazo de los ya existentes. Los objetivos funcionales de la implementación de este método, radican en la unificación y tipificación de diseños y procesos productivos para optimizar materiales, el dimensionamiento de los instrumentos de trabajo como la maquinaria y equipo.

2.5. Norma ISO 13849

Uno de los aspectos técnicos de a nivel internacional es el de la seguridad funcional de equipos e instalaciones. La norma fundamental que rige esta tecnología es la EN ISO 13849, cuyo ámbito de aplicación es no sólo europeo si no también internacional. El objetivo fundamental de esta nueva ley es reducir los accidentes considerando la seguridad desde un punto de vista integral, desde la fase de diseño y fabricación de la máquina hasta la instalación y mantenimiento. La nueva Directiva se apoya en dos normas fundamentales para alcanzar ese objetivo de seguridad: la EN 62061 Seguridad en Máquinas, seguridad funcional de sistemas de mandos eléctricos, electrónicos y electrónicos programables, y la EN ISO 13849-1 seguridad en máquinas. Partes de los sistemas de mando relativas a la seguridad. Ambas sustituyen a la antigua EN 954-1 que hasta ahora era la norma fundamental para el diseño de máquinas y que se había quedado ya obsoleta al tener un concepto de la seguridad mucho más limitado, basado únicamente en la estructura del circuito de seguridad empleado y en la adecuada selección de los componentes de esa estructura. No se tenían en cuenta otros aspectos hoy en día fundamentales como son las particularidades de los sistemas de

53

mando que intervienen en la seguridad ni la fiabilidad y probabilidad de fallo de los componentes que intervienen en la cadena de seguridad.

2.5.1. Evaluación del riesgo según EN ISO 13849-1

EN ISO 13849-1 evalúa la probabilidad de fallo de todas las partes que intervienen en una función de seguridad, teniendo también en cuenta su ciclo de vida. La evaluación se realiza mediante la determinación del nivel de fiabilidad (Nivel de Prestaciones o PL). El nivel de prestaciones (PL) requerido para la aplicación particular se determina mediante un gráfico de riesgo. Esto se hace teniendo en cuenta una serie de criterios y siguiendo un árbol de decisión para establecer la categoría de seguridad. Esos criterios son: la gravedad de la lesión (S), el tiempo de exposición a la situación de peligro (F) y la posibilidad de evitar el peligro (P). Para ilustrar el proceso de decisión vamos a utilizar un ejemplo muy básico: cerrar una puerta a una propiedad requiere un nivel de fiabilidad PL. Esto es así porque una persona podría sufrir graves lesiones si la puerta se cierra de forma brusca e intempestiva (S2). Sin embargo, la persona no está permanentemente expuesta a este peligro sino sólo el tiempo que permanece en las proximidades de la puerta (F1). Finalmente, en caso de producirse esa situación de riesgo, las posibilidades de evitarlo son muy limitadas (P2). Todo ello nos lleva a que el sistema de seguridad que hay que implementar para evitar ese riesgo ha de diseñarse de acuerdo a un nivel de fiabilidad PL, los parámetros deben ser tenidos en cuenta para alcanzar el nivel de prestaciones (PL) necesario para un sistema de seguridad completo: la estructura del sistema, el tiempo medio hasta un fallo peligroso (MTTFd), la

54

cobertura de diagnóstico (DC) y el fallo de varios elementos con una causa común (CCF). • Estructura del sistema yel tiempo medio hasta un fallo peligroso(MTTFd). La tolerancia a fallos de la estructura de los sistemas de control relacionados con la seguridad se especifica por la categoría de control. Existen 5 categorías que van desde la categoría B hasta la 4. La categoría B es la categoría más básica y designa una probabilidad de fallo alta, mientras que la categoría 4 indica que la probabilidad de fallo es extremadamente baja. En la norma se indican mediante diagramas de bloques lógicos el detalle de los requisitos que ha de cumplir cada una de estas categorías. El tiempo medio hasta que se produce un fallo peligroso, MTTFd, describe la fiabilidad de los componentes individuales en el circuito de seguridad. Por ejemplo, el botón pulsador de parada de emergencia se usa para detener la puerta en condiciones de trabajo normales y accionado cinco veces al año puede, desde una perspectiva estadística. Los valores el tiempo medio hasta un fallo peligroso (MTTFd) de los componentes individuales se basan en los datos proporcionados por los respectivos fabricantes.

• DC o cobertura del diagnóstico. La cobertura de diagnóstico DC evalúa las funciones de diagnóstico integradas con las que un control puede determinar un fallo. En el ejemplo de aplicación, el dispositivo de seguridad detecta, entre otras cosas, un fallo por cortocircuito en el circuito de parada de emergencia. Dependiendo del control, la cobertura de diagnóstico se encuentra entre menos de 60 por ciento (cuando no se realiza ningún tipo de diagnóstico) y más del 99 por ciento (nivel de diagnóstico alto).

• Fallos de causa común CCF. En la norma se indica que se ha de tener en cuenta el posible fallo de dos o varios componentes por una causa común (Common Cause Failure o CCF). Para la estimación de este fallo se utiliza

55

un sistema simplificado de puntuación de 0 a 100 puntos. Estas medidas son muy variadas. Van desde la adopción de medidas que eviten la influencia de factores ambientales como la humedad, temperatura, vibraciones, etc. hasta el empleo de protectores contra sobretensión en la instalación. Cuantas más medidas se adopten, más puntuación se obtiene. Cuando los fallos por causa común sean relevantes, las medidas a adoptar han de sumar un mínimo de 65 puntos. El circuito de seguridad que comprende pulsador de parada de emergencia, dispositivo de seguridad y el contactor de estado sólido. Para la determinación del nivel de fiabilidad hay que tener en cuenta estos cuatro parámetros. Una vez determinado el PL hay que proceder a verificar que éste es igual o superior al requerido y es entonces cuando se puede proceder a la validación. Si no es así habría que contemplar medidas adicionales que nos proporcionen un nivel de fiabilidad mayor y proceder nuevamente a la verificación. El proceso de validación se detalla en la EN ISO 13849-2 y ha de llevarse a cabo por un equipo de trabajo diferente al que se encarga del diseño. En todo caso es importante el uso de componentes ya certificados de acuerdo a las nuevas normativas, ya que el cálculo se simplifica en ese caso enormemente, las normas cuenta con una de las gamas más amplias de soluciones de seguridad y todas ellas están ya adaptadas y desarrolladas de acuerdo a los parámetros descritos en el presente artículo.

2.5.2. Norma ISO 13849-2

El proceso de validación se detalla en la EN ISO 13849-2 y ha de llevarse a cabo por un equipo de trabajo diferente al que se encarga del diseño.

56

En todo caso es importante el uso de componentes ya certificados de acuerdo a las nuevas normativas, ya que el cálculo se simplifica en ese caso enormemente. En esta segunda parte, para el proceso de validación se hace referencia en lo que respecta al diseño tanto a la EN 954-1 como a su sustituta ISO 13849-1.Especifica los procedimientos a seguir para la validación por análisis y ensayo de las funciones de seguridad y las categorías del sistema de mando. Tabla 4. Consideraciones relativas al diseño CONSIDERACIONES RELATIVAS AL

CLAUSULAS

DISENO

13849

Contribución a la reducción del riesgo

4.2.2

mediante el sistema de mando. Determinación del nivel de prestaciones requerido PL Diseño de las SRP/CS Nivel de prestaciones PL Tiempo medio hasta el fallo peligroso de cada canal MTTFd Cobertura del diagnóstico DC Procedimiento simplificado para la estimación de un PL Soporte lógico integrado relativo a la seguridad SRESW Soporte lógico de aplicación relativo a la seguridad SRASW Parametrización basada en el soporte lógico Verificación de que el PL obtenido satisface el PL Aspectos ergonómicos del diseño

4.3 4.4 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4

4.6.2

4.6.3

4.6.4

4.7 4.8

(Norma ISO 13849-2:2003)

57

Tabla 5.Función de seguridad ESTA PARTE FUNCION DE SEGURIDAD

DE LA NORMA ISO 13849

Fundición de parada relativa a la seguridad Fundición de rearme manual Puesta en marcha y nueva puesta en marcha

5.2.1 5.2.2 5.2.3

Función de mando local

5.2.4

Inhibición

5.2.5

Tiempo de respuesta

5.2.6

Parámetros relativos a la seguridad

5.2.7

Variaciones, perdida y restablecimiento de la alimentación

5.2.8

de energía (Norma ISO 13849-2:2003)

Tabla 6.Categorías y su relación con los MTTFd CATEGORIAS Y SU RELACION

ESTA PARTE

CON LOS MTTFd DE CADA

DE LA NORMA

CANAL, Dcavg Y CCF

ISO 13849

Categoría B

6.2.3

Categoría 1

6.2.4

Categoría 2

6.2.5

Categoría 3

6.2.6

Categoría 4

6.2.7

(Norma ISO 13849-2:2003)

58

Tabla 7. Requisitos norma ISO 13849

CATEGORIAS

PRINCIPIOS

MTTFd

RESUMEN DE

COMPORTAMIENTO

PARA

DE

REQUISITOS

DEL SISTEMA

OBTENER LA

CADAA

SEGURIDAD

CANAL

Dcavg

Las SRP/CS y/o sus dispositivos de protección, así como sus componentes, se deben diseñar, construir, seleccionar, B (6.2.3)

montar y combinar de acuerdo con las normas pertinentes de manera que puedan

Se Si se produce un

caracterizan

defecto, este puede

principalmente

conducir a la perdida

por la

de la función de seguridad

selección de

Baja a media

Nula

los componentes

soportar las influencias esperadas. Se Deben utilizar los principios básicos de seguridad La aparición de un

1

Se deben aplicar los

defecto puede

requisitos de B. Se

conducir a la perdida

deben utilizar

de la función de

componentes de

seguridad, pero la

eficacia probada y

probabilidad de que

principios de seguridad

se produzca dicho

los

de eficacia probada

defecto es menor

componentes

(6.2.4)

Se caracterizan principalmente por la

Alta

Nula

Baja a

Baja a

alta

media

selección de

que la categoría B Se deben aplicar los requisitos de B y utilizar los principios de seguridad de eficiencia 2

(6.2.5)

probada. La función de seguridad debe ser comprobada a intervalos adecuados por el sistema de mando de la maquina

La aparición de un defecto puede conducir a la pérdida de la función de seguridad en el intervalo entre dos comprobaciones. Mediante la comprobación se

Se caracterizan principalmente por la estructura

detecta la perdida de la función de seguridad\

(Norma ISO 13849-2:2003)

59

Tabla 7. Requisitos NORMA ISO 13849… Continuación PRINCIPIOS CATEGORIAS

RESUMEN DE

COMPORTAMIENT

REQUISITOS

O DEL SISTEMA

Se deben aplicar los requisitos de B y utilizar los principios de seguridad de eficiencia probada. Las partes relativas a la seguridad se deben 3 (6.2.6)

diseñar de manera que: - un solo defecto en cualquiera de estas partes no conduzca a la perdida de la función de seguridad, y - siempre que sea razonablemente factible, se detecte dicho defecto

MTTFd

PARA

DE

OBTENER LA

CADAA

SEGURIDAD

CANAL

Dcavg

Cuando se produce un solo defecto, la función de seguridad se desempeña siempre. Algunos defectos se destacan, pero no todos. La acumulación de defectos no

Se caracterizan principalmente por la

Baja a

Baja a

alta

media

estructura

detectados puede conducir a la perdida de la función de seguridad

Se deben aplicar los requisitos B y utilizar los

4 (6.2.7)

principios de seguridad de

Cuando se produce

eficacia probada.

un solo defecto, la

Las partes relativas a la

función de

seguridad se deben

seguridad se

diseñar a la manera que:

desempeña

- un solo defecto en

siempre.

cualquiera de estas partes

La detección de

no produzca a la perdida

defectos

de la función de

acumulados reduce

seguridad, y

la probabilidad de

- se detecte dicho defecto

que se pierda la

en el momento de, o antes

función de

de, la siguiente

seguridad.

solicitación de la función

Los defectos serán

de seguridad, pero si esta

detectados a tiempo

detección no es posible,

para impedir la

una acumulación de

perdida de la

defectos no detectados no

función de la

debe conducir a la perdida

seguridad

Alta incluy Se

endo

caracterizan principalmente

la Alta

acumu

por la

lación

estructura

de defect os

de la función de seguridad.

(Norma ISO 13849-2:2003)

60

2.6. Norma ISO/TC 10

Es la normalización y coordinación de documentación técnica de producto (TPD), incluyendo dibujos técnicos, producidos de forma manual o informatizada para usos técnicos de todo el ciclo de vida del producto, para facilitar

la

preparación,

gestión,

almacenamiento,

recuperación,

reproducción, intercambio y uso. Estructura interna de la ISO.- Su estructura interna está compuesta por un Consejo de la Organización encargado de la aprobación de los proyectos de normas, subordinados a éste se han creado ciento setenta y seis (176) comités permanentes llamados Comités Técnicos ISO (ISO/TC) cuya función es la de estudiar los principios científicos de la normalización, a cada Comité Técnico se le adjudica un número de orden y un nombre que refleja el perfil y la especialización a que se dedica. En los comités técnicos se encuentran subordinados seis cientos treinta y un (631) Subcomités Técnicos (ISO/TCSC) creados según la especialización específica de cada disciplina, estos subcomités están divididos en mil ochocientos treinta (1830) Grupos de Trabajo de acuerdo a cada especialidad.5 En los Comités y Subcomités Técnicos tienen asiento cada uno de los países que conforman esta organización, y representan el punto de vista de los fabricantes, vendedores, profesionales de la ingeniería, laboratorios de pruebas, servicios públicos, gobierno, organizaciones científicas de investigación, grupos de usuarios y consumidores, en todo el mundo. Normalización en el campo del dibujo técnico, elaborado manualmente o por computador, para facilitar la interpretación inequívoca de la simbología y características dimensiónales utilizadas en los diferentes dibujos y 5

Josdany Alejandra Gomez (2011) Evolución de una norma

61

esquemas empleados en el diseño de proyectos en el campo de la ingeniería. A la mayoría de las compañías les resulta complicado cumplir las exigencias legales relativas a la documentación técnica de sus productos. Se requiere de mucho tiempo para la aplicación de documentación técnica y a su vez es complicado, pero sobre todo, es a primera vista es menos importante que lo principal de su negocio, es decir, el desarrollo de productos y producción constante. SGS ofrece servicios de documentación integrada de información técnica: redacción técnica, traducción, ilustración y servicios a la medida para hacer frente a sus necesidades. El ámbito de la documentación técnica abarca la preparación y la publicación de hechos y procesos técnicos Normalización de: 

Dibujos técnicos coordinando todas las clases de dibujo con el fin de facilitar su elaboración, reproducción, intercambio y utilización;



Símbolos y pictogramas estableciendo los principios generales para su elaboración;



Documentos, formatos terminados de papel y representación de datos que se emplean en el intercambio de información en las oficinas, comercio, industria y administración, así como la elaboración de documentos básicos de tipo general que sirvan de base para la elaboración de otros documentos.

62

2.6.1. ISO 128 Dibujos técnicos – Principios generales de representación

Es una norma internacional, sobre los principios generales de presentación en dibujos técnicos, más específicamente la representación gráfica de objetos en diseños técnicos, describe convenios para líneas, vistas, cortes y secciones, y diferentes tipos de diseños de ingeniería. Las normas relativas al dibujo tienen por objeto unificar criterios a fin de facilitar los trazados gráficos y simplificar la lectura e interpretación de los dibujos por personas distintas de las que realizaron el dibujo original. En diversos campos del conocimiento y de la industria es necesario representar un objeto suministrando todos los datos técnicos de importancia, hay que mostrar su forma aparente y hacer comprensibles sus partes interiores mediante un dibujo analítico basado en algunas convenciones que se exponen a continuación. Colocación de vistas de los objetos en su posición de empleo o en posición de fabricación para los que se empleen en cualquier postura. 

Se hará uso del menor número posible de vistas (el empleo de los símbolos de diámetro y cuadrado así como algunas anotaciones escritas será útil a tal propósito).



Las vistas auxiliares se marcarán indicando la dirección de la vista con una flecha y una letra.



Las secciones se marcarán con nombres de letras (en planos divididos en zonas, es conveniente nombrar por la denominación de donde se realiza la sección). Si se hace un detalle ampliado se nombrará con una letra diciendo: DETALLE e indicando la escala de realización del mismo.

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Requisitos fundamentales

Los dibujos técnicos constituyen una clase específica de comunicación y deben cumplir con los principios siguientes: 

Inequívocos y claros: el dibujo de cualquier objeto debe tener una solo interpretación. La comprensión y claridad deben ser fáciles para cada una y todas las personas involucradas.



Completos: un dibujo muestra la representación final de un objeto destinado a una función específica. Su contenido debe ser completo y claramente definido para servir a esta función.



Escalados (a escala): los contornos y detalles de una representación deben

ser

proporcionales

al

objeto

dibujado.

Los

dimensionales del objeto representado no deben ser

valores medidos

directamente desde el dibujo. 

Reproducidos: un dibujo debe ser claramente legible para obtener la más alta calidad de reproducción, ya sea por ploteado, fotocopiado o micro copiado.



Independientes del lenguaje: un dibujo debe ser perfectamente independiente del lenguaje. La escritura de textos debe ser utilizada solamente al interior del cuadro de rotulación y/o donde la información gráfica no pueda ser claramente representada.

Un dibujo de conjunto debe contener una lista de elementos. La lista de elementos del objeto representado se puede incluir en el dibujo mismo o en un documento separado

2.6.2. ISO 7083 Dibujos técnicos – Símbolos para las tolerancias geométricas - Proporciones y medidas

64

El dimensionado y tolerado convencional de componentes mecánicos se apoya en medidas rectilíneas, unidimensionales, que son las brindadas por muchos instrumentos como calibradores y micrómetros. También queda comprendido dentro del dimensionado y tolerado convencional las medidas en grados cuando se desea establecer la inclinación de un rasgo respecto a otro. La figura (a) presenta el plano de un eje cilíndrico acotado según el dimensionado y tolerado convencional. En la figura (b) se esquematizan algunas variaciones hipotéticas de forma para la pieza ya construida, que desde el punto de vista de la verificación dimensional no generan inconformidad a la pieza.

(a)

(b)

Figura 28. Símbolos para tolerancias geométricas.ISO 7083 Dibujos técnicos Cilindro recto: (a) Plano con dimensiones y tolerancias convencionales, (b) Esquematización de tres posibles desviaciones de forma: redondez de cualquier sección del cilindro, rectitud del eje y rectitud de la generatriz del cilindro.

Se puede intuir de lo mostrado, que el realizar especificaciones y verificaciones a una pieza mecánica con base en criterios dimensionales únicamente, presupone para la pieza construida una de las siguientes situaciones:

65



Obtención de formas perfectas, ó



Una desviación de forma despreciable entre lo especificado y lo fabricado.

Ahora bien, se debe tener presente que así como la naturaleza de los procesos de manufactura y de verificación impiden la obtención de dimensiones exactas, de manera similar las formas, o mejor, las características geométricas de una pieza nunca serán perfectas. De otro lado, el considerar despreciable una desviación geométrica sin siquiera definir una tolerancia y corroborar su conformidad no resulta ser una práctica aceptable en empresas de categoría mundial como tampoco para las proveedoras de éstas. La anterior situación ha conducido a la necesidad de sustituir el dimensionado y tolerado convencional por el Dimensionado y Tolerado Geométrico -DTG- en los dibujos mecánicos, como una manera de aproximar aún mas lo construido a lo especificado. En la tabla 8 se presenta las propiedades geométricas básicas que son utilizadas en este lenguaje; cabe advertir que existen otros conceptos con sus símbolos que le proporcionan gran versatilidad a esta forma de acotar.

66

Tabla 8. Propiedades geométricas con sus símbolos utilizados en el Dimensionado y Tolerado Geométrico. TIPO DE TOLERANCIA

PROPIEDAD

SIMBOLO

Rectitud

Planicidad FORMA Redondez

Cilindricidad

Inclinación

ORIENTACION

Perpendicularidad

Paralelismo

Posición

LOCALIZACION

Concentricidadcoaxialidad Simetría

FORMA Y LOCALIZACION

Perfil de una línea

Perfil de una superficie

Oscilación circular OSCILACION Oscilación total (ISO 7083 Dibujos técnicos, 2008)INEN 003:1989

67

2.6.3. ISO 13715 Dibujos técnicos - los Bordes de forma indefinida Vocabulario e indicaciones.

El estado de los bordes de una parte se indica mediante el símbolo básico gráfica se muestra en la Fig.

Figura 29. Símbolo básico de bordes. ISO 13715 Dibujos técnicos.

La longitud y la dirección de la línea líder pueden ser adaptadas a las características del dibujo.

Situación de la placa base

Las indicaciones relativas a los bordes de forma indefinida, se expresa así: 

una indicación individual de un solo filo;



indicaciones individuales para todos los bordes de todo el perfil representado de una parte;



indicaciones colectivas comunes a todos o la mayoría de los bordes de una pieza.

Indicaciones individuales de inmediato asignado a una línea (por ejemplo, los contornos visibles, las áreas con tratamiento específico o líneas de

68

extensión), o para un punto que representa un borde paralelo con, o vertical a, el plano de proyección Indicaciones colectivas se indican solamente una vez para todos los bordes comunes y están situados cerca de la representación de la parte o cerca del bloque. El "círculo" elemento no se utilizarán en las representaciones seccionales.

Figura 30. Representación gráfica de bordes. ISO 13715 Dibujos técnicos.

2.6.4. ISO 15786 Dibujos técnicos - Representación simplificada y dimensionamiento de agujeros

ISO 15786 se ha establecido para especificar la representación simplificada y dimensionado de huecos. Se establece normas para determinar, sin ambigüedades,

métodos

para

la

representación,

tanto

completa

y

simplificada - y el dimensionamiento de los agujeros, así como la estructura

69

y la secuencia de los elementos descriptivos para la representación simplificada de agujeros. Simbología también se utiliza para definir las soldaduras. 0El símbolo básico de "flecha" para definir las soldaduras. Hay tres partes básicas, una línea de la flecha que apunta a la articulación misma, un símbolo de soldadura y una línea horizontal de referencia que representa la superficie de la articulación, el símbolo de soldadura es de una soldadura de filete y sólo hay una soldadura que está en el lado de la flecha de la articulación. Si hay soldaduras en ambos lados de la articulación. La línea continua representa la articulación del lado de la flecha, mientras que la línea de puntos representa el lado opuesto. Símbolos de soldadura se colocan por encima de la línea continua y por debajo de la línea de puntos.

2.6.5. ISO 16792 Documentación técnica del producto - Prácticas de los datos de la definición digital del producto

Por eso la importancia de que en los procesos de diseño y dibujo de planos técnicos, se tomen en cuenta las normas ISO, que permitirán definir un estándar, evitando así una redundancia de tiempo en la generación de los mismos y permitirá que el proceso de compartir planos sea óptimo, aprovechando parte de los mismos o en su totalidad, para iniciar nuevos proyectos. El uso de abreviaturas estándar, tipos de línea, dimensiones, bloques de títulos y símbolos se asegura de que los dibujos de ingeniería son fáciles de entender. La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), Organización Internacional de Normalización (ISO) y el British Standards Institute (BSI) han publicado guías de práctica estándar de ingeniería de dibujo.

70

Establecen normas y establecer las bases para el desarrollo de datos de ingeniería de diseño, gestión de los datos, y utilizar los datos como un entregable en lugar de dibujos. Tanto en su primera revisión, las normas se inclinan fuertemente hacia datos de la presentación, la presentación de los datos de ingeniería en vistas axonométricas y en 3D. Son similares en alcance y los requisitos. Junto con establecer normas para el PMI y la presentación de la geometría, las normas ofrecen ejemplos y directrices establecidas para la asociación lógica de los elementos de datos. El objetivo es hacer que los datos utilizables para la fabricación, inspección y montaje, y la revisión de los datos, gestionar las revisiones, y la reutilización de datos. El futuro debe traer una plena representación semántica de todos los PMI relevante en CAD, STEP, y otros formatos. Las aplicaciones más aguas abajo será capaz de importar directamente estos datos sin intervención humana.

2.7. Criterios de diseño mecánico

El principal elemento del diseño es el cálculo que permite evitar la falla de los elementos mecánicos, además de participar en garantizar la satisfacción de la necesidad de acuerdo a su destino de uso al menor costo posible. Deben considerarse diversos criterios de diseño y teorías en su cálculo, ya sea con la filosofía de diseño por evolución como por la de innovación.6

2.7.1. Fallas en elementos mecánicos La clasificación de las causas básicas de falla se consideró como:

6

T. M. Reydezel, G. Urriolagoitia-C., T. T. David. (2006). Aplicación y análisis comparativo de los criterios de diseño

mecánico por resistencia a esfuerzos, rigidez y modos de vibración.

71



Errores de diseño debidos a la mala aplicación de los criterios de uso común.



Defectos internos del material debidos a imperfecciones de cristales y macrodefectos.



Errores de manufactura debidos a discrepancias especificación– producto, sobre tolerancias dimensionales, de forma, de posición y de estado superficial principalmente.

2.7.2. Los criterios principales que se aplican comúnmente en diseño mecánico son: 

Resistencia a esfuerzos



Rigidez



Resistencia al desgaste



Resistencia a las vibraciones



Resistencia térmica



Índice de fiabilidad



Destino de uso y métodos tecnológicos (ergonomía, apariencia, costos, vida útil, etc.)

2.7.3. Principales teorías de falla correspondientes al criterio de diseño por resistencia a esfuerzos



Esfuerzos normales principales



Esfuerzo tangencial máximo



Energía máxima de distorsión

En las teorías de falla por esfuerzos el valor de éstos requiere ser evaluados de inicio, considerando la forma en que se cargan los elementos mecánicos.

72

2.7.4. Modos principales de falla por esfuerzos

La ruptura de elementos mecánicos debida a esfuerzo normal, ocurre por desgarre del material, mientras que la que se debe a esfuerzo cortante es por deslizamiento en un plano a 45º del eje del elemento, como se muestra en la figura 3b; ambos esfuerzos aparecen por ejemplo por la acción de fuerzas axiales, como se indica en la figura 2, pero el tipo de falla a predecir dependerá si el material a utilizar es frágil o dúctil, ya que esto define su mayor o menor capacidad de resistencia al tipo de esfuerzos normal o cortante.

2.7.5. Consideraciones en la falla por rigidez

El destino de uso del elemento determina sus tolerancias dimensionales, de forma, de posición y de estado superficial que deberán respetarse en el diseño, aun cuando los esfuerzos que puedan originarle distorsión sean inferiores a los esfuerzos admisibles por el material del que esté fabricado dicho elemento.

2.7.6. Propiedades de los materiales

Los valores de diseño calculados se comparan con las propiedades de los materiales a utilizar en los elementos, y es aquí donde la creatividad y sentido común del diseñador, apoyado en reglas básicas, le permite tomar las decisiones adecuadas; tales propiedades pueden encontrarse en y otras referencias similares. Así mismo, considerar la influencia que el tipo de prueba tiene en la caracterización del material.

73

2.8. Soldadura

Se entiende por soldadura de metales a la unión metalúrgica de dos materiales en estado sólido, realizada mediante el aporte de energía. La unión metalúrgica se produce cuando los átomos periféricos dedos sólidos se han acercado lo suficiente como para que exista entre ellos fuerzas de atracción, que los mantenga fuertemente unidos ,como si fueran una sola pieza. La rugosidad superficial, las películas de óxido y la Humedad adsorbida a dichos óxidos, conspiran contra la posibilidad de materializar una soldadura ideal por simple contacto de dos superficies.7 

Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte.



Soldadura homogénea. Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

Soldadura blanda: Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400ºC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a 230ºC aproximadamente.

7

Acinox, (1997). Ministerio de la industria Sideromecánica y Electrónica, Guía para la selección y conversión de

aceros a otras normas internacionales.

74

Soldadura fuerte: También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800ºC. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y cinc.

La soldadura por presión: La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. 8

Soldadura oxiacetilénica (con gases al soplete): El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 °C.

Soldadura por arco consiste: El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea.

Soldadura por arco sumergido: Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando delante del arco. Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación. 8

Cristóbal de Monroy, Procedimientos de unión: Soldadura Tecnología industrial, I.E.S.

75

Soldadura por arco en atmósfera inerte: Este procedimiento se basa en aislar el arco y el metal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.). Existen varios procedimientos: 

Con electrodo refractario (método TIG). El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume) y la pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición similar a la del metal base.



Con electrodo consumible (método MIG y MAG). Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de alambre continuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas. Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es más barato.

76

CAPÍTULO III

3. Metodología

Se podría efectuar de la siguiente manera:



Determinar las necesidades del cliente.



Investigar las máquinas para joyas a nivel nacional.



Consultar las propiedades físicas, químicas y mecánicas de la plata.



Determinar los elementos de debían componer la máquina.



Se investigaron las ecuaciones y modelos matemáticos para el cálculo, diseño y selección de los elementos de la misma.



Se determinaron las demandas de la norma ISO 13849 e ISO TC 10.



Se dimensionaron los componentes con el cumplimiento de las normas y materiales requeridos de cada uno de ellos, con los modelos matemáticos apropiados.



Se elaboraron los planos de manera individual, conjunto y planos eléctricos con los requerimientos.

 Costo y valor total de la máquina.

3.1. Empresa

La Joyería “Carlos Ramírez”, es una empresa ya que cumple con las características de la misma, puesto que es unidad productiva dedicada, en este caso, a la elaboración de joyas en varios materiales, y organizada para el desarrollo de las mismas, que por supuesto cumple con una actividad económica, que se encuentra en el comercio de la ciudad, razón por cual, dentro de la clasificación de empresas, pertenece al grupo comercial e industrial, que se dedica a transformar la materia prima en un producto terminado, a la vez comercializa el producto final. 78

Podemos clasificarla como micro empresa,

debido a que su capital

pertenece a la línea personal; el número de trabajadores no excede a 10 personas. Proviene de particulares y no del estado ni de instituciones financieras, cumple con el pago de impuestos y pertenece a un solo propietario. Esta empresa se siente identificada con el minimalismo, manejando esta tendencia y aplicándola al diseño en joyas. La decoración externa e interna de uno de sus locales maneja

esta

tendencia, siendo ésta la propuesta en lo referente a la imagen corporativa por parte de la empresa.

Figura 31. Fotografía Joyería Carlos Ramírez. CC el Bosque, 2008

79

Figura 32. Fotografía Joyería Carlos Ramírez. CC el Bosque (Paseo el Bosque) ,2008

3.2. Reseña histórica

En el año de 1982, nace una producción artesanal, en materiales como bronce, cobre, alpaca, combinación de siete metales, pelo de elefante en modelos precolombinos, realizados a mano, a mediados de la década de los 80’s se dio a conocer en el mercado de la época, cumpliendo así con el deleite de los gustos más exigentes, sin perder la valorización de su arte y diseño. A medida que transcurrió el tiempo se incrementó el taller con amantes del arte,

transmutando la materia en joyas dignas de llevar la firma del

Diseñador Carlos Ramírez, sin olvidar, que se expresaba su vida recorrida por los países del mundo durante su juventud y su madurez. La etapa de raciocinio de producción Ramírez

se logra después de su

matrimonio con la Sra. María del Carmen Landeta, quien con estudios de secretariado, contabilidad y empresas sería base fundamental en el crecimiento de esta marca, logrando la fusión de lo artesanal con lo intelectual creando los cimientos de la misma.

80

Adquiriendo así su local propio en el Centro Comercial El Bosque siendo la fuente de su venta directa al público, al pasar alrededor de cuatro años evolucionaría su técnica a materiales minerales como el oro y la plata, acompañados de piedras preciosas y semipreciosas. Esto le ayudaría a incrementar su taller con maquinaria sofisticada, a fin de brindar mejores acabados a sus diseños, y aprender nuevas técnicas, técnicas que fueron y son utilizadas en otros países; logrando de esta manera, que su firma se reconociera a nivel nacional e internacional. Garantizando sus modelos exclusivos con la utilización de técnicas antes no conocidas, donde su trabajo se convertía en arte, ofreciendo así a sus clientes variedad de modelos Precolombinos, Medievales, Clásicos e Informales. Hasta llegar a la época actual con modelos psicodélicos extravagantes, destacándose en su perfecto acabado, además, se ofrece mantenimiento de sus joyas con su respectiva garantía, comprometiéndose la calidad y buen servicio de la empresa. El Diseñador Carlos Ramírez clasificó sus diseños lo comercial de lo artístico inaugurando así su Galería de Arte recopilando los diseños más representativos de 20 años de trabajo para amantes de la joyería artística. En el 2004 y así desde ese entonces se ha expandido para innovar con una nueva línea relacionada al a esta tendencia minimalista, con el cual se identifica por la facilidad de incrementar nuevas colecciones.

3.3. Descripción de la empresa

La empresa está dedicada a la elaboración de joyas de plata y oro en la mayoría artesanales ya que son diseños exclusivos, es por ello que no son hechas a gran escala.

81

El resultado en un producto original, atractivo y de buena calidad ya que se trabaja con plata de 950. El diseño y los detalles artesanales son los que constituyes su valor agregado, es por ello que son joyas de edición limitada. De igual manera se trabaja con una variedad de materiales, como piedras preciosas y semi- preciosas, que combinados con la plata y el oro surjan las necesidades del diseño que se lleva a cabo

3.3.1. Titularidad propietaria de la empresa

La empresa es la unidad económica de producción encargada de combinar los factores o recursos productivos, trabajo, capital y recursos naturales, para producir bienes y servicios que después se venden en el mercado, por lo que el Sr. Carlos Ramírez es el único representante legal.

3.3.2. Logotipo

Figura 33. Logotipo de la empresa. Carlos Ramírez

82

3.4. Filosofía Empresarial

Misión La elaboración de joyas finas y de alta calidad, tanto en material como en piedras preciosas con un excelente acabado, manteniendo un estilo exclusivo e innovador que marcan la diferencia en el mercado; con lo que se genera una moda y distinción en el mundo de la joyería, puestas a disposición del público para satisfacer sus necesidades y espectativas.

Visión La visión de la empresa es llegar a incursionar en el ámbito internacional y ser reconocida en el mismo manteniendo sus principios y valores. Incrementar su infraestructura, logrando expandirse a nivel nacional y obtener el reconocimiento por medio de exposiciones. Valores



Exclusividad



Contemporaneidad.



Variedad



Satisfacción

83

Objetivos generales

Expresar por medio de una joya fina y de alta calidad una forma de arte y estilo que este al agrado y buen gusto del público y de esta manera darse a conocer.

Objetivos específicos



Transformar la materia prima en un producto final que posteriormente se



comercializará en el mercado.



Acabados de primera calidad digna de una joya.



La más alta calidad de materiales tanto en material como en piedras preciosas.



La elaboración de las joyas más exclusivas que marcan la diferencia en el mercado por su innovación en modelos.



Innovación de Modelos.



Exclusividad de Modelos.

Especialidades de la empresa



Joyas elaboradas en oro y plata.



Joyas elaboradas a mano.

84



Joyas artísticas.



Exclusividad de modelos y estilos.



Elaboración de modelos a al gusto.



Diseños para todos los géneros.



Modelos para todas las edades.



Garantía de reparación.



Satisfacción a la cliente.



Mantenimiento.



Calidad.

Beneficios



La elaboración a mano.



Joyas artísticas.



Modelos exclusivos.



Satisfacción del cliente.



Mantenimiento.



Garantía.

Priorización



Joyas exclusivas. 85



Modelos artísticos.

Promesa Joyas exclusivas, en modelos artísticos.

Entorno Competitivo La empresa se encuentra en el centro comercial El Bosque, razón por la cual se considera como competencias a las joyerías aledañas al mismo, que de cierta manera cumplen con el mismo objetivo la venta de joyas. Competencia Indirecta He clasificado como competencia indirecta a la siguiente joyería ya que cumple con una misma característica de revender el producto, traído de diferentes lugares y no es muy antigua en el centro comercial.

Competencia Directa He clasificado a estas joyerías como competencia directa de acuerdo a la antigüedad de las mismas aunque cabe mencionar que la Joyería Carlos Ramírez elabora propiamente sus piezas y desde ese punto de vista no posee competencia directa 

La Gema



Joyería Castro



Joyería Rocada



Joyería Quezada



Joyería Terranova



Joyería la Mina



Joyería Argent 2

86



Joyería de los Andes



Joyería Rocamar



Joyería Santino

3.4.1. Productos de la empresa Como Categoría para dama tanto en plata como en oro



Anillos: Mate, Brillantes Troquelados con o sin piedras.



Aretes Mate, brillantes cincelados, largos cortos con o sin piedras



Collares. Mates, brillantes gruesos delgados, sencillos con o sin piedras



Pulseras: Mate, brillantes gruesas delgadas, sólidas de eslabones fofas con o sin piedras

Juegos de aretes, anillos, collar, pulsera con la opción a escoger el número de piezas o escogerlas por separado en una cantidad de modelos con la combinación de diferentes técnicas. Como Categoría para caballeros tanto en plata como en oro



Anillos: Mate, Brillantes Troquelados con o sin piedras.



Pulseras: Mate y brillantes gruesas delgadas, sólidas de eslabones fofas con o sin piedras



Mancuernas: Mate, Brillantes, gruesas, delgadas sólidas, fofas, con o sin piedras



Cadenas: De todo las medidas.

87

No podemos olvidar que existe una gran variedad de modelos y mezcla de técnicas antiguas, y técnicas nuevas, los precios varían según el peso, los materiales que se usan, el trabajo empleado y la combinación de piedras. No existe un límite para la creación por lo que los límites de edad y gustos varían.

3.5. Equipos y herramientas



Autógena (oxigeno/gas) UNIWELD para soldar WH 79



Laminadora Eléctrica CAVELLIN M 100 mm



Laminadora Manual Tres Servicios (1/2 cana, plano, hilo)



Laminadora Manual Tres Servicios 120 mm (1/2 cana, plano, hilo)



Laminadora Manual Textura



Laminadora EléctricaTrifásico solo Plano



Estirador de Hilo



Motor Colgante FOREDOM SR 18000 RPM



Motor Colgante PRO-FLEX 20000 RPM



Motor Colgante VIGOR 18000 RPM



Soplete para suelda de gas USP



Soplete para suelda (oxigeno/gas) 23-1001 C



Motor para Devastar de lija y goma DEWALK 756



Motor para Pulir y Lapa con Extractor de Polvo ARBE SL-400

88



Motor para Pulir con Extractor de Polvo ARBE SF-1.0



Motor Esmeril KRONES MD-125



Supersonic 30 RAMANOFT



Sten HOFFMAN JEL-3



Soporte para Taladro DREMEL MULTIPRO 212



Prensa Troquel de Mano para segurador de aretes



Mini Horno TOP-LIN



Tómbola para Amasado

CASTING 

Inyector de Cera CAVELLIN



Horno para quemado de Cilindros PRO-DRAFT 22-R6



Vacuum y Succionador de Cilindros ARBE 92403-10



Centrifuga VIGOR CA-1030



Autógena (oxigeno/gas) UNIWELD para soldar WH 79 (Casting)



Vulcanizador de Matrices



Talladoras de Piedras Dos Discos



Cortadora de Piedras



Electro Plater VIGOR PM 260 A

89

3.6. Análisis del proceso actual para la elaboración dijes de plata Alineación

Troquelado manual

Diseño

Corte

Limado

Dijes artesanales

Pulido

Corte 1

Forma

Golpe

Corte 2

Limado

Pulido

Soldadura

90

El tiempo aproximado para la elaboración de dijes de plata es de 8 horas por cada pieza dependiendo del diseño de la misma, esto se debe a que el procedimiento es manual y artesanal. Bajo el sistema actual de producción, el proceso implica la realización de dos etapas, troquelado y acabados, siendo la duración de cada una de estas etapas de aproximadamente 4 horas. Para la fabricación de cada nuevo diseño debe realizarse un troquel distinto, es así que para contar con un diseño exclusivo solicitado bajo las especificaciones de un cliente particular, implica la realización de un troquel que no volverá a ser utilizado, es por tal motivo que el orfebre requiere reducir este tiempo que puede ser considerado un desperdicio, el cual pudiera ser utilizado para incrementar la producción. Cabe manifestar que este trabajo, además de la pérdida de tiempo, es causante de cansancio físico y mental para el operario. Adicionalmente el trabajo artesanal es fuente de desperdicio de material debido a que al ser golpeado manualmente puede ocasionarse una deformación en la placa lo cual genera daños que pueden ser reparables durante la actividad, o deberán realizarse un reproceso de toda la pieza, incluido la fundición del metal, como es en el caso de rotura de la lámina, situación que suele presentarse comúnmente. Por tanto dentro de las necesidades del cliente se ha determinado las siguientes: 

Reducir el tiempo en la fabricación por cada dije



Reducir el desperdicio de material ya que se puede mejorar la distribución del mismo.



Disminuir el desgaste físico del recurso humano ya que para la elaboración se requiere de mucho trabajo manual.

91

De acuerdo a la solicitud del cliente, cumpliendo con sus requisitos y sus necesidades contiene las siguientes características: 

Máquina tipo C, pieza excéntrica, sencilla y práctica al momento de utilizar. Permite obtener un movimiento giratorio continuo a partir de uno oscilante, o también, obtener un movimiento oscilante a partir de uno giratorio continuo.



Que realice estampado en frio, ya que el orfebre puede fabricar los dijes en cualquier momento de la jornada laboral sin la necesidad de tratar el material. Este tipo de máquina permite obtener piezas de relieve.



Utilización inmediata sin requerir puesta a punto (calibración de la máquina antes del trabajo).

92

CAPÍTULO IV

4. Análisis de resultados

La empresa ha ganado reconocimiento por su gran desempeño en la elaboración de joyas de excelente calidad tanto en material como en piedras preciosas y modelos exclusivos sin embargo, no se ha logrado la elaboración de dijes de plata debido a la necesidad de una máquina que permita la producción de los mismos.

4.1. Propuesta

La empresa elabora un material de un calibre más alto que el usual en el mercado y diseño personal de las joyas permitiéndole, manejar modelos exclusivos, diferentes. Se presenta el diseño de una máquina troqueladora para la realización de dijes de plata, cumpliendo con la necesidad y requisitos del cliente, la misma basada en los criterios de las normas ISO TC 10 e ISO 13849. Adaptabilidad y movilidad

para funcionar de forma optima en diferentes

condiciones de trabajo. Funcionalidad ya que cumple con los requisitos de la empresa. Características basadas para la producción de dijes de plata con especificaciones del producto. Fácil de usar, cualquier operario está en la

disposición de manipular la

máquina sin tener dificultad de maniobrar la misma. La máquina presenta rangos de seguridad por lo que operario no sufrirá accidentes al momento de utilizar la troqueladora.

94

Las oportunidades que posee son muchas por el hecho de elaborar sus propios productos y la exclusividad de los mismos, llevándola a generar nuevas líneas de joyas manteniéndola a la vanguardia de la moda. Crear nuevos modelos mantener la diferencia de los mismos.

4.2. Diseño del troquel

Se seleccionó el tipo de prensa de placas tipo C, debido a los requisitos del cliente, presentaría una manipulación fácil del material con una suficiente seguridad en su funcionamiento. La característica mecánica distintiva es su pieza excéntrica ya que ésta posee una abertura frontal que determina este tipo de prensas. Anexo 1

Motor

Volante

biela

Pizon

Mesa

Figura 34. Prototipo máquina troqueladora (Autor. 2012)

95

Tabla 9. Especificaciones técnicas ESPECIFICACIONES TÉCNICAS FUERZA DE CORTE

6000 Kg; (6 ton)

POTENCIA DEL MOTOR

0,75 HP

CARRERA DEL PISADOR (PIZÓN)

30 mm.

NÚMERO DE GOLPES / MINUTO

30 gol/ min (aprox.)

4.2.1. Parámetros funcionales

Los parámetros considerados en el diseño de la troqueladora fueron: la capacidad de la prensa a través de la fuerza necesaria en el pisador (pisón), la velocidad de estampación, que deben estar acorde con el funcionamiento y dimensiones de la máquina, la carrera de trabajo que se ha adoptado de acuerdo a la norma de construcción de las “Prensas de excéntrico serie LEN” de 30 a 40 mm.

4.2.2. Análisis de los parámetros

Para el análisis de cada parámetro, es basado en el catálogo Len, prensas y sus accesorios, Prensas Tomo 3, pág. 13, Donaldson C. / Le cainC., Tool Design pág. 286.

4.2.2.1. Fuerza específica de estampación

Para la determinación de la fuerza específica de estampación (F) es necesario tomar en cuenta la resistencia última a la tensión (S u, punto U en la figura 5-2) del material (en este caso plata que comparte propiedades 96

similares con la aleación de aluminio 355-T6), mostrado en Tabla at 3 propiedades típicas de algunos materiales no ferrosos, anexo 2.

Figura 35. Diagrama esfuerzo-deformacion obtenido a partir del ensayo normal a la tension de un material ductil. El punto P indica el limite proporcional; E, el limite elastico Y, la resistencia de fluencia convencional determinada por corrimiento paralelo (offset) segun la deformacion seleccionada OA; U; la resisstencia ultima o maxima, y F, el esfuerzo de fractura o ruptura.

La presión necesaria que se tiene en el punzón depende: tanto del tipo de material como del área transversal a deformar (estampar) y conjuntamente con éstos el porcentaje de penetración del punzón en el material.

L

PUNZON CHAPA pt q

t X

Figura 36. Penetración del punzón en el material (Autor. 2012)

97

Este tipo de punzón se basa en el principio de la cizalla, con el fin de reducir la fuerza necesaria de estampación y en otros casos fuerza de corte. Cálculos:

L

q t x

Figura 37. Gráficos Penetración del punzón al material (Autor. 2012)

Donde: p: porcentaje de penetración del punzón (%) d: distancia vertical que presiona el punzón. pt: distancia que se requiere que presione el punzón. d = pt. t: espesor de la chapa (plata). L: diámetro del punzón. Su: resistencia última a la tensión para Ag = 24 Kg/ mm2.

Semejanza de triángulos

Despejando q = 1,5 * t F = A * Su

98

A: área lateral del cilindro formado en la estampación => F: fuerza máxima de estampación

L

t

Figura 38. Gráfico de la chapa a penetrar (Autor. 2012)

F=(

) * Su

Fr = fuerza requerida para troquelar Fr = ( Fr = (

pt) * Su pt) * Su

Fr = Fr = F f: factor de corrección para diseño

99

f= Fr = f * F Según el catalogo de Len, en Prensas y sus accesorios los resultados de experimentos realizados, recomiendan que el valor de la arista de la chapa a deformar sea el doble del espesor del material; es decir que: a > 2 * t. b a

t

Figura 39. Material a cortar (Autor. 2012)

Con el valor del espesor se acude a la Tabla 10, correspondiente al porcentaje de penetración y se determina el valor de p.

Tabla 10.Porcentaje de penetración recomendada para metales t (pulg.)

1

p (%)

25

0,75 0,62 31

38

0,5

0,37

0,31

0,25

0,18

0,12

0,09

0,06

0,03

37

44

47

50

56

62

67

75

87

Para la estampación en la placa cuadrada de 20 * 20 mm.de plata mostrada en la Figura 39, determinamos así la fuerza real de corte (Fr): Material: Plata (Ag)

100

Su = 24 Kg/ mm2 a = b = 20 mm. t = 1,5 mm. 0.06 pulgadas. A = 2 * (a + b) * t A = 2 * (20+20) * 1,5 = 120 mm2 F = A * Su F = 120 * 24 = 2880 Kg q = 1,5 * t = 1,5 * 1,5 = 2,25 mm. p = 75 % de acuerdo a la Tabla 10 f=

=

= 0.5

Fr = f * F Fr = 0.5 * 2880 = 1440 Kg.

La

fuerza

necesaria

2 ton.

para

estampar

la

chapa

de

plata

es

de

aproximadamente 2 toneladas, pero de acuerdo a sus requerimientos (6 toneladas) y

debido a que la máquina no puede estar trabajando

constantemente en el límite de su capacidad, es fundamental y recomendable considerar su diseño para una mayor fuerza (6 toneladas), con esto se garantizará el alargamiento de la vida útil de la máquina y su correcto desempeño.

101

4.2.2.2. Velocidad de corte La velocidad a la que se moverán las matrices en esta prensa es elevada, de ahí se derivará la velocidad de la corredera (generalmente en pies/ min), al momento de troquelar. Según bibliografía, los golpes/ min. a los cuales trabajan estas máquinas, tienen un rango para su funcionamiento adecuado (175 – 225 rpm) para un diámetro de volante de 400 mm. En el diseño se redujo el diámetro del volante de inercia para obtener mayor velocidad angular en el mismo (300 rpm), con el propósito de obtener la energía recomendada para troquelar.

4.2.2.3. Carrera de trabajo.

Según catálogos de prensas de excéntrica, la carrera máxima de trabajo recomendada es de 50 mm. puesto que una mayor carrera ocasionaría el peligro del colapso de la prensa reflejada en mucha vibración de la máquina y una menor carrera obviamente ocasionará pérdidas de energía acumulada. Por lo que se estimo un valor promedio y exacto de 30 mm. para el diseño, lo cual permita tener un rango alto de seguridad, y de aquí se derivará la excentricidad para la máquina de 15 mm., valores que se utilizo para diseñar la prensa.

4.3. Diseño y selección de los elementos

Se contemplarán todos los aspectos de cada parte y, así mismo se analizará los materiales de sus componentes para poder maximizar así la vida de la máquina

102

4.3.1. Estudio y determinación de la masa del volante Debido a que el volante almacena energía transmitida por el motor eléctrico, es necesario analizar el efecto que el motor va a hacer sobre el volante en cuanto a su velocidad se refiere. Representación física de un volante Figura 40

Ti,Ɵi

I,Ɵ

To,Ɵo

Figura 40. Representación física de un volante de inercia (Autor. 2012)

Su ecuación de movimiento del volante de inercia es:

Donde: torque de trabajo durante un tiempo instantáneo perteneciente a la coordenada

.

: momento de rotación entrante (proporcionada por el motor) perteneciente a una coordenada

, que originará un incremento en la velocidad del

volante.

103

Al conocer las dos funciones de momento torsional y se dan como datos los valores iniciales de desplazamiento ( ) y de la velocidad angular (n), podemos obtener en la ecuación de movimiento del volante, n y

como

funciones del tiempo. La fuerza con la que se va a troquelar obtendrá energía del volante de inercia y esto ocasionará que el mismo se desacelere o pierda velocidad, en el transcurso de la aplicación de la fuerza. Como se muestra en la figura 41:

T,n nb

nc n

T1 na

nd

Ui Ɵc Ɵa

Ɵb

Ɵd Uo To

Un ciclo

Figura 41. Representación de la velocidad del volante. (Autor. 2012)

Ecuaciones: Energía de trabajo de entrada en el volante de inercia: U1 = T1 (

)

104

Energía de trabajo de salida del volante de inercia: Uo = To (

)

Conservación de energía: Ec- Ed = ½ I (nc2 – nd2) De la figura se sabe que, la velocidad del motor y del eje varía de nc a nd mientras se está aplicando la carga, en donde la bibliografía recomienda que se tome una variación de carga del 10%, con una velocidad acordada de 300 rpm., por lo que un coeficiente de fluctuación de velocidad (Cs) es: Cs = (nc-nd)/n’ Donde: Cs: coeficiente de fluctuación n’: (nc+nd)/2 n: velocidad promedio J = (w * r12)/ (2*g) J: momento de inercia en el volante w: peso del volante r1: radio del volante g: gravedad Reemplazando en la conservación de energía: Ec- Ed = Cs * J * (n´)2 Ec- Ed = [w*(r1)2 (nc2 – nd2)/ (4*g)] Ésta variación de energía también es igual al trabajo que realiza la prensa para una fuerza (F) a lo largo de una distancia (d):

105

Ec- Ed = F * d Despejando el peso (w): w = [4*g*F*d]/[r12*(nc2-nd2)] Donde: F: 6000 Kgf o 6 toneladas; fuerza estampación g: 0,0098 mm/s2; gravedad d: 0.8 mm; espesor del material r1: 150 mm; radio del volante nc = 300 rpm nv = 31.416 rad/s nc = nv: velocidad nominal nd = 243 rpm = 25.446 rad/s; velocidad mínima n’ = 270 rpm = 28.274 rad/s; velocidad promedio w = 20.53 (Kgf) Recomendable aumentar un 20% a 30 % más del valor para mayor seguridad: W = 24,63 (Kg)  (20%) Espesor del volante (disco): V = m/

= *r12*e

e = m/ ( *r12* acero) acero

= 7.72 E -6 (Kg/mm3)

m: masa del volante

106

V: volumen del volante e: espesor del volante e = 45 mm. Al diseñar el volante para la construcción es mejor no concentrar la masa en el centro del mismo, porque eso no va a facilitar para el almacenamiento de energía cinética; el diseño estándar de volantes de inercia (diseñado en los planos). Inercia del volante: V1 = 6*5* m1 =

(r1)2 = 4,6 E 6 mm3

v1 = 35,43 Kg.

r1 = 150 mm. J1 = (m1*r12)/ (2) = 0.399 Kg – m2 V2 = 2*5* *(r2)2 = 7.088 E 3 mm3 m2 =

V2 = 5,47 Kg.

r2 = 950 mm. J2 = (m2* r22)/ (2) = 0.025 Kg – m2 Jv = J1 – 2J2 = 0.35 Kg – m2

107

10

45

10

r1 r2

Figura 42. Volante de inercia (Autor. 2012)

4.3.2. Potencia del motor

La potencia del motor se obtiene de catálogos para electromotores, lo recomendado en este caso es de 0.5 HP pero por mayor facilidad de adquisición y seguridad recomiendo un electromotor de 1 HP de potencia trifásico con corriente alterna de 110 voltios.

4.3.3. Diseño del eje

Se lo realiza para conocer el intervalo de aplicación de la carga (fuerza F) antes de llegar al punto muerto (superior, inferior), así como también el momento de torsión necesario para provocar dicha carga. Para su análisis se utiliza el gráfico siguiente:

108

ß O r1 D D A FcosƟ

ơ

c O

A Ɵ I

FtanƟ F

B B

FcosƟ

Figura 43: Posición de la biela durante el trabajo (Autor. 2012)

Aplicación de MECANISMO DE EXCÉNTRICA (trigonometría) Ley de senos en el triángulo OAB: Sen = (r/l)*sen (360- ) = -(r/l)*sen = (-r/l)*sent + (360° - ) = 90° -

nv* t

109

nv: velocidad angular de movimiento cos = cos[270-(

)] = sen (

) = sen (

nv*t)

Esto se interpreta; “el tiempo que se demora un punto periférico en dar una vuelta completa (un ciclo) es”: nv* t’ t’ = 0.2 segundos

Debido a que la prensa va a realizar su trabajo en ¼ de ciclo  su intervalo de tiempo queda de t 0 s hasta T = 0.2/4. Utilizando también las teorías de resistencias de materiales: T=

3

)/2

max

T: momento de torsión según resistencia de materiales max:

esfuerzo máximo

T = K*F*r(cos

cos ) diagrama de la figura 43.

TORSOR vs TIEMPO 150 100

TORSOR vs TIEMPO

50 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Figura 44. Gráfica Torsor vs tiempo

110

K*F*r(cos Función trigonométrica (cos

max

cos ) =

max

3

cos ): 3

=

K = 1.5; factor de servicio (recomendado para esta ecuación) F = 6000 Kg.; fuerza de trabajo de la prensa r = 15 mm.; brazo de excentricidad l=

= 105 mm.; longitud aproximadamente de la biela

nv = 300 rpm.; 31.416 rad/s velocidad angular del volante Material recomendado Acero 705: Sy = 70 Kg/mm2. max

= Sy/ f.s = 17.5 Kg/mm2 r13 = -4092.56*

De ésta ecuación se genera la gráfica 43: Con la tabla 11 se obtiene la figura 44:

111

Tabla 11: Valores correspondientes para el cuarto ciclo donde la prensa realiza su trabajo tiempo

radio

momento

0,003125

7,709552

12596,37

0,003525

9,692095

25027,13

0,009375

11,05406

37129,83

0,0125

12,10414

48743,32

0,015625

12,95265

48743,32

0,01875

13,65287

69956,81

0,02875

14,23494

79291,25

0,025

14,71769

87634,85

0,029152

15,11374

94901,55

0,0325

15,43205

101102,5

0,034375

15,67926

105958,2

0,0375

15,86047

109674,6

0,040625

15,97972

112167,2

0,04375

16,04028

113447,3

0,046875

16,04482

113543,7

0,05

15,99551

112499,9

Con los valores subrayados en la tabla, la prensa va a realizar su trabajo con su momento máximo torsor (momento = 113543.7 Kg-mm y r = 16 mm).

4.3.4. Cálculo del eje

De acuerdo a la siguiente figura, la aplicación de la carga (fuerza F) puede darse desde los 40° antes del punto muerto inferior.

112

4.3.5. Diagrama de fuerzas en el eje de excéntrica

De acuerdo a esto se puede ya determinar los ángulos inicial y final ( 1, f) con la finalidad de encontrar la dirección de la fuerza máxima de trabajo. Diseño del eje Por tanto si: = 320° r = 15 mm. l = 105 mm. c = r cos (360°- ) = 11,5 mm (esta es la carrera del pisador o pizón) sen = (r/l)sen(360°- ) 1 = 5,5° (será el ángulo inicial de ataque) h = 0.8 mm (distancia de trabajo) 11,5+0,8 = 12,3 mm. (360°- ) = arcos (c/r) 35° Sen = (r/l) sen 35° f = 4,7° (ángulo final de ataque) w = 24,63 Kg. (peso del volante) f = 6000 Kg. (fuerza estática de estampación) k = 1,5 (factor de servicio para impacto) l = 50 mm.(Longitud de distribución de F)

113

F = K*f = 9000 Kg (fuerza dinámica) q = F/l = 9000/50 = 180 Kg/mm (fuerza distribuida) F2 = 9.2 Kg. tensión aproximada en la banda (valor de catálogos para tensiones en banda trapecial) La figura muestra el eje principal de la prensa sometido a las fuerzas actuantes en el mecanismo:

Y Z

F2 r2

A

C

B

5 D

X

q T2

5

T1

W 3

135

55

20

Figura 45: Eje sometido a las fuerzas actuantes. (Autor, 2012)

Ecuaciones del Diagrama: q1 = q/cos Plano X-Y: Fuerzas verticales

114

MA = 0 67,5(50 q1cos )-223(w – F2sen18°) = 135 Rcv Rcv = 3714 Kg Fy = 0 RAv+ Rcv+ w = 50 q1cos + F2sen18° Rcv = 3764,21 Kg Plano Z-X: Fuerzas horizontales MA = 0 67,5(50 q1sen )-223(F2COS18°) = 135 RCM RCM = 313,64 Kg. Fy = 0 RAM + RCM = 501 q1sen -F2cos18° RAM = 333,78 Kg.

Quedando definidos los diagramas de fuerzas cortantes y momentos flectores, como sigue en la figura 46:

115

PLANOS X-Y

PLANOS Z-X

Diagrama de Fuerza Cortante (kg) 333.76

3735

A

B

21,79

B 3764

C

D

E

C

D

E

A 322

Diagrama de Momento Flector (Kg-m) 1.00

A

B

C

160

D

14.2

E

A

1.9

B

C

D

E

207

Diagrama de Momento Torsor (Kg-mm) 75695 A

B

C

D

E

Figura 46. Diagramas de fuerza y momento flector para el diseño (Autor, 2012)

El momento flector se calcula en base al diagrama respectivo en cualquier software de diseño. Con estos datos obtenidos ya estamos capacitados para dar dimensiones y valores aproximados (en ciertos casos), de los elementos de la prensa. Acero recomendado para la construcción del eje es acero 705 por cumplir con los valores de resistencia comparados con los calculados.

4.3.6. Selección del tipo de banda en “V” (trapecial)

Este tipo de bandas son ligeramente menos eficientes que las planas. En este caso las poleas van a ser montadas en ejes paralelos.

116

Relación de velocidad

D1: diámetro polea 1 D2: diámetro polea 2 : la mitad del espesor de la banda N1: velocidad polea 1 N2: velocidad polea 2 Velocidad lineal de la superficie de paso de: Velocidad Polea 1: * N1(D1+2* ) Velocidad Polea 2: * N2(D2+2* )

Al suponer que las velocidades de las superficies de las poleas son iguales a las de los ejes obtenemos los siguientes términos de igualación: * N1 (D1+2* ) = * N2 (D1+2* ) N2/ N1 = (D1+2* ) / (D2+2* ) Como el espesor de la polea ( ) es despreciable:

N2/ N1 = (D1/ (D2) N1 = n = 1635 rpm N2 = nv = 300 rpm. D2 = 300 mm. D1 = 55 mm.

117

La selección de la banda se realiza del catálogo de bandas “DAYCO”, con lo que ingresamos con los datos necesarios.

Potencia = 0.5 HP f1: factor de aplicación, para prensa (punzón) f2 = 2 factor del motor para un servicio normal de 8 a 10 horas. Fs = 1.3 factor de servicio para esta prensa Pd = P * fs: potencia de diseño (recomendado de máquinas similares) = 0.65 HP R = n/nv = 5.83 relación de velocidad.

De acuerdo a los datos de la Potencia de diseño (Pd) y la velocidad del eje más rápido (N1), obtenemos del catálogo que la banda más adecuada para este trabajo es la AP53 descrita así: 12

AP53 9

Figura 47. Selección de banda (Autor, 2012)

118

Este procedimiento es uno de los más recomendados, debido a que la potencia a transmitir para el trabajo de estampación es grande. Anexo 3. Ajustando la banda seleccionada a los datos de eje y de eje de motor obtengo una transmisión de potencia: Transmision potencia por banda = 2.1 hp (catalago) Transmision potencia por banda = 0.6 hp ( calculado)

Tensión banda

300 mm

Tension banda

Eje motor

76 mm

390 mm

Figura 48. Transmisión de potencia (Autor, 2012)

4.3.7. Diseño del bastidor

El bastidor es la parte de soporte de la máquina, y lo más común es realizarlo de acero A36 de un espesor adecuado (20 a 30 mm.) y algunas de sus dimensiones se establecen por comodidad para su construcción. Dos placas acero ASTM A-36 Sy= 25,5 kg/mm² Ơ= esfuerzo

119

(f*s)= factor de seguridad Ơ= Sy/(f*s) (f*s)=2,5 Espesor bastidor / placa = 20mm

560 mm

180 mm

170 mm

340 mm

Figura 49. Dimensiones generales del Bastidor (Autor. 2012)

4.3.8. Diseño de la biela

La biela constituye el medio para transformar el movimiento rotativo en alternativo. Dentro del diseño de la biela consideran (los textos de diseño de prensas) algunos aspectos generales para su construcción como:

120

Fácil montaje y desmontaje Paralelismo entre los ejes de los cojinetes (rodamientos) de la biela. El peso de la biela debe ser lo más reducido evitando cambios bruscos en su sección transversal. El diseño de la cabeza de biela se denomina “cerrada”, con la facilidad de cambiar fácilmente (desmontable).

7.5 ri rƟ

32

21°

5° l ɻ

45°

Figura 50. Posición de trabajo de la biela (Autor, 2012)

Los ángulos se obtienen de acuerdo a la posición final de estampación de la biela, de según la figura del diseño del eje. 1 = 320° f = 328°

121

1 = 4° f = 5° b = 22.5 mm r1 = 32 mm e: espesor de la biela = 10 mm re = 40 mm = 5° sen = 22.5/re = 32° Se considera la parte crítica del anillo (cabeza de biela) como una viga curva que prácticamente se aproxima a una viga recta por la forma y dimensiones de la misma. La parte del cuerpo o caña de biela va a mantener una sección constante soldada a la cabeza de la biela, la misma que se basa en el diseño de la teoría de impacto. La masa de la biela es considerada despreciable respecto a la fuerza de 6 toneladas con la que se va estampar.

4.3.9. Tornillo de regulación

El tornillo de regulación no es necesario diseñarlo debido a que tiene dimensiones y materiales estándar, porque debe ingresar en el cuerpo o caña de biela.

122

28 Esfera

= 30

35.80

40 75.80

Figura 51. Tornillo de regulación (Autor, 2012)

4.3.10. Diseño del pasador

Esta es la parte de la prensa que va a transmitir la fuerza de estampación al punzón y va a tener una forma conveniente. La fuerza de aplastamiento (estampación) en cada uno de los apoyos es de 3000 Kg., que corresponde a la mitad de la capacidad de carga de la prensa. Básicamente el diseño de los cojinetes se ha seleccionado por la teoría de rozamiento pero es despreciable por la fuerza de aplastamiento que aplica la prensa. Para los cojinetes en los apoyos, bocines, cojinetes por aplastamiento son ajustados a las medidas del diseño del eje y de las placas. Debido a que los cojinetes (rodamientos) soportan impacto o aplastamiento es considerado un factor de seguridad = 1.4 (Para este tipo de máquinas)

123

= Sy/f.s esfuerzo admisible ap

= 1.7*

esfuerzo de aplastamiento

ap

= 11.7 N/ m2.

Industrialización La industria opera un cambio en los aspectos de la fabricación, debido a la invención y la aplicación de la maquina diseñada Se incrementa un alto grado de rendimiento del trabajo y se reduce el costo de producción, lo que indica un crecimiento de la producción. Ya que la artesanía y la manufactura no pueden competir con la fabricación sistematizada de maquinarias. Es una parte de un proceso de modernización más amplio, donde el desarrollo relacionado con la innovación tecnológica, en particular con el desarrollo

a escala y la producción. Es la amplia organización de una

producción. Este cambio se basa, básicamente, en la disminución del tiempo de trabajo necesario para transformar un recurso en un producto útil, gracias a la utilización de la maquinaria, que pretende la consecución de un beneficio aumentando los ingresos y disminuyendo los gastos. Con la revolución industrial el capitalismo adquiere una nueva dimensión, y la transformación de la naturaleza alcanza límites insospechados hasta entonces.

124

Tabla 12. Cuadro de costos PIEZA NOMBRE/ CANTID COSTO N. DESCRIPCION AD UNITARIO 1 Bastidor 1 200 2 Placa Motor 1 14,5 3 Mesa 1 14,5 4 Eje 2 2 48 HexágonoNut ISO 4034 5 - M16 - N 4 0,5 ISO 4014 - M10 x 50 x 6 26- N 12 1 7 DIN 6330 - B- M 10-N 4 1 8 Alza Frontal 2 18,5 9 Guía Frontal 2 52 10 Eje 1 1 180 11 Arandela 2 35 12 Circlip DIN 471- 25 x 1.2 2 10 13 Cojinete Biela 1 17 14 Alojamiento prisma 1 119 15 Tapa Volante 1 74 16 Volante 1 98 17 Prisma Embrague 1 41 18 Motor 1 Hp 1 200 19 Pinzón 1 250 20 Alza Base 2 15 21 Guía Base 1 40 ISO 4015 - M8 x 40 x 2222 N 4 4 23 Tornillo Regulador 1 71 24 Cabezal Superior 1 16 25 Cabezal Inferior 1 20 26 Excéntrica 1 74 27 Biela 1 75 28 Mordaza 1 20 29 Tuerca Hexagonal M24 1 1 ISO 4016 - M6 x 50 x 18 30 WN 4 1 31 DIN 564 - M6 x 20 - N 4 1 32 Palanca 1 15 33 Pletina 1 17 COSTO TOTAL

COSTO TOTAL 200 14,5 14,5 96 2 12 4 37 104 180 70 20 17 119 74 98 41 200 250 30 40 16 71 16 20 74 75 20 1 4 4 15 17 $ 1956.00

125

CAPÍTULO V

126

5. Conclusiones y Recomendaciones Conclusiones Se ha logrado determinar, luego de un exhaustivo análisis con el cliente y con los requerimientos del mismo, lo siguiente: 

La

utilización

de

la

máquina

traqueladora

permitirá

reducir

desperdicios de tiempo y material, ya que el trabajo manual demora mucho tiempo. 

La máquina se ajusta a las expectativas del cliente ya que se encuentra dentro de los requisitos y las necesidades del mismo, presentando los planos con sus dimensiones.



La máquina troqueladora requerida debe estar diseñada en base a las normas internacionales de calidad en este caso ISO 13849 y la ISO TC 10, que son las requeridas para el buen funcionamiento y desarrollo de la calidad esperada en la producción, estas normas permiten definir y comunicar los planos de las partes a una proyección compatible internacionalmente y de la misma manera dan las pautas y directrices en el uso de elementos electrónicos para el control del accionamiento de la máquina, y paro de emergencia de acuerdo con la norma, con lo cual el cliente se asegura de contar con un equipo que va a economizar el proceso de producción, es de alta calidad y permite producir joyas con unas altas condiciones para competir en el mercado y satisfacer a los clientes más exigentes.



Con la adquisición de esta máquina troqueladora el cliente tendrá varios beneficios de la misma, debido a los altos estándares proporcionados por las normas antes ya mencionadas, las cuales dan un respaldo desde el diseño de la misma, calidad en materiales de composición y normativas para su utilización en el momento de la elaboración de las joyas por parte del cliente, evitando así riesgos de accidentes y de aspectos mecánicos en el uso y desempeño de la misma.

127

Recomendaciones 

Es necesario que se tenga en cuenta que la máquina fue diseñada de acuerdo a las características de un usuario por lo que los demás operarios tendrán que regirse a las a las indicaciones del usuario responsable de la máquina.



Usar pintura de metales, de preferencia colores obscuros, para evitar oxidaciones de las partes y conjunto total.



Portar implementos de seguridad como guantes y gafas de seguridad.



Un mantenimiento preventivo, para evitar futuros problemas al funcionamiento de la máquina y alargar el tiempo de vida útil por lo cual se efectuará un chequeo periódico.



No troquelar un espesor más de lo que fue diseñado la máquina, caso contrario presentara problemas.



Para la construcción de la máquina se tomarán en cuenta los criterios de diseño mecánico con el profesional calificado.

128

BIBLIOGRAFIA Acinox, (1997). Ministerio de la industria Sideromecánica y Electrónica, Guía para la selección y conversión de aceros a otras normas internacionales. Servicio de Metales Beer, F., Rusell J., Dewolf J., Mecánica de Materiales (3ra edición). Editorial McGraw Hill Burns, R. A., (2002) Fundamentos de Química: Pearson Educación Donaldson, C., Le Cain C., Prensas serie Len, Prensas y sus accesorios, prensas, tomo 3 Groover, M. P., (1997) Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, Procesos Y Sistemas: Pearson Educación Mora, J. M., Maquinas Eléctricas (6ta edición) McGraw Hill Masferrer, L. R., (2005). Análisis y diseño de volantes de inercia de materiales compuestos. Mott, R. L., Diseño de elementos de máquinas, (4ta edición), Pearson Educación Nieman, G., Elementos de Maquinas, Cálculos, diseño y construcción, 1er y 2do volumen. Norma ISO TC/10 (2008) Norma ISO 13849 (2003) Norton, R., Diseño de máquina. Síntesis y Análisis de Maquinas y Mecanismos. McGraw Hill Ortiz, H. R., (1998) Instrumentación y Sistemas de Control Orozco, A., A., (2008), Automatismos Industriales

129

Reydezel, T. M.,

Urriolagoitia-C., G., (2006). Aplicación y análisis

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130

ANEXOS

ANEXO 1. Diagrama acoplamiento

Len, Prensas y sus accesorios

132

ANEXO 2. Tabla AT 3 propiedades típicas de algunos metales no ferrosos

Len, Prensas y sus accesorios

133

ANEXO 3.

VALORES DEL COEFICIENTE C Transmisión

0 . . . 60

60 . . . 80

80 . . . 90

1,0

0,9

0,8

Cruzada

0,9

0,8

0,7

Semicruzada

0,8

0,7

0,6

Abierta con regulaciónperiódica de la tensión

Len, Prensas y sus accesorios

134

PLANOS

135