Guía técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relativos a l...
Guia de instalacion
1. MONTAJE E INSTALACIÓN
EN PLANTA DE MÁQUINAS
INDUSTRIALES
EDITORIAL
Procesos, instrumentos y técnicas básicas
de construcción y organización del trabajo
CONTENIDOS BASADOS EN EL REAL DECRETO 941/1997
Certificado de profesionalidad de la ocupación de instalador de máquinas y equipos industriales
4. Montaje e instalación en planta
de máquinas industriales
Procesos, instrumentos y técnicas básicas
de construcción y organización del trabajo
5.
6. Autor
Pablo Comesaña Costas es Ingeniero Técnico Industrial
por la rama de Electricidad, con la especialidad de
Automatización, por la Escuela Universitaria de Ingeniería
Técnica Industrial de Vigo. Posee el título de especialista
universitario en Calidad Industrial expedido por la
Fundación Universidad-Empresa.
En diferentes etapas de su vida ha trabajado como
ingeniero de calidad y como adjunto al director técnico.
Actualmente desarrolla su carrera profesional en una
importante empresa de automoción.
Ha desempeñado gran parte de su vida profesional en
el dominio de la Calidad Industrial. Esta experiencia y
su amplia formación le han llevado a la publicación del
presente material didáctico con Ideaspropias Editorial.
8. ÍNDICE
1. Técnicas básicas de construcción de máquinas industriales ........................ 1
1.1. Introducción ...................................................................................... 1
1.2. Mecánica industrial básica ................................................................. 2
1.2.1. Materiales y tratamientos ........................................................ 3
1.2.2. Tolerancias y ajustes ................................................................ 6
1.2.3. Mecanismos más importantes .................................................. 10
1.2.4. Elementos estándar .................................................................. 12
1.2.5. Montaje de elementos mecánicos ........................................... 14
1.2.6. Realización de diferentes operaciones mecánicas ................... 15
1.3. Neumática .......................................................................................... 16
1.3.1. Características del aire comprimido ........................................ 17
1.3.2. Suministro del aire comprimido .............................................. 18
1.3.3. Elementos neumáticos ............................................................. 22
1.3.4. Elementos de conexión neumática .......................................... 24
1.3.5. Montaje de elementos y circuitos neumáticos ........................ 24
1.4. Hidráulica .......................................................................................... 25
1.4.1. Características del fluido ......................................................... 26
1.4.2. Suministro de fluido comprimido ............................................ 28
1.4.3. Elementos hidráulicos .............................................................. 29
1.4.4. Elementos de conexión hidráulica .......................................... 31
1.4.5. Montaje de elementos y circuitos hidráulicos ......................... 32
1.5. Electricidad básica ............................................................................. 33
1.5.1. Clases de corriente eléctrica .................................................... 34
1.5.2. Circuitos eléctricos fundamentales .......................................... 36
1.5.3. Dispositivos eléctricos ............................................................. 39
1.5.4. Montaje de elementos y circuitos eléctricos ............................ 43
1.5.5. Circuitos con tecnologías combinadas .................................... 44
1.6. Resumen de contenidos ..................................................................... 45
AUTOEVALUACIÓN ............................................................................ 49
SOLUCIONES ......................................................................................... 51
2. Técnicas de organización del trabajo ............................................................ 53
2.1. Introducción ...................................................................................... 53
2.2. Técnicas de organización del proceso: análisis de un proceso ........... 53
9. 2.2.1. Diagrama de Gant ................................................................... 54
2.2.2. Diagrama de Pert ..................................................................... 55
2.2.3. Diagrama de proceso o proceso de fabricación ....................... 56
2.2.4. Diagrama de flujo .................................................................... 57
2.3. Análisis de un proyecto ..................................................................... 60
2.3.1. Memoria .................................................................................... 60
2.3.2. Planos ...................................................................................... 60
2.3.3. Presupuesto .............................................................................. 61
2.3.4. Pliego de condiciones .............................................................. 61
2.4. Dosier ................................................................................................. 62
2.5. Interpretación de planos .................................................................... 63
2.6. Metrología elemental ......................................................................... 64
2.6.1. Especificación de una medida ................................................. 65
2.6.2. Errores de medida .................................................................... 66
2.6.3. Incertidumbre de medida ........................................................ 67
2.6.4. Calibración de los instrumentos de medida ............................ 69
2.6.5. Técnicas de medición .............................................................. 70
2.6.6. Instrumentos de medida .......................................................... 71
2.7. Resumen de contenidos ..................................................................... 75
AUTOEVALUACIÓN ............................................................................ 77
SOLUCIONES ......................................................................................... 79
3. Organización y recepción de máquinas y equipos ........................................ 81
3.1. Introducción ...................................................................................... 81
3.2. Recepción de máquinas y equipos: proceso de recepción
y criterios de aceptación .................................................................... 81
3.3. Almacenamiento de máquinas y equipos en función
de sus características ......................................................................... 83
3.4. Instalación en línea ............................................................................ 85
3.4.1. Establecer la infraestructura para la ubicación
de la máquina o de los equipos ................................................ 86
3.4.2. Marcar, trazar, fijar y nivelar .................................................... 86
3.4.3. Instalar las máquinas en su ubicación ..................................... 89
3.4.4. Montar las máquinas convencionales y especiales .................. 91
10. 3.4.5. Comprobar el funcionamiento de los elementos auxiliares ..... 93
3.4.6. Comprobar el funcionamiento de los elementos
mecánicos, neumáticos, hidráulicos y eléctricos ..................... 94
3.5. Resumen de contenidos ..................................................................... 97
AUTOEVALUACIÓN ............................................................................ 99
SOLUCIONES ......................................................................................... 101
RESUMEN ........................................................................................................ 103
EXAMEN .......................................................................................................... 107
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 113
11.
12. Este manual se corresponde con el módulo de Montaje e instalación en planta
de máquinas industriales del certificado de profesionalidad de la ocupación de
Instalador de Máquinas y Equipos Industriales, según el Real decreto 941/1997.
Los contenidos que en él se recogen se corresponden con una duración de 150
horas.
El objetivo de este manual consiste en llevar a cabo el montaje en planta de
maquinaria, elementos y equipos industriales, organizando su recepción y
almacenamiento, así como su ubicación, de acuerdo con la documentación
técnica, consultando planos y documentación técnica para conseguir el fun-cionamiento
adecuado.
13.
14. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 1
Montaje e instalación en planta
de máquinas industriales
1 Técnicas básicas de construcción
de máquinas industriales
1.1. Introducción
Debido a la diversidad de aplicaciones para las cuáles se utilizan las máqui-nas
industriales, en su construcción se utilizan normalmente combinaciones
de técnicas constructivas. A la hora de realizar una intervención sobre una
máquina industrial, ya sea modificación, ya sea mantenimiento o montaje e
instalación de la misma, es indispensable el conocimiento de todas ellas.
A la hora de realizar el montaje e instalación de una máquina industrial, el
instalador se ha de enfrentar, en la mayoría de las ocasiones a un trabajo mul-tidisciplinar
que requerirá destreza y dominio de las técnicas que en cada caso
son requeridas.
Las técnicas más utilizadas hoy en día en la fabricación de máquinas industria-les
son la mecánica, la neumática, la hidráulica y la electricidad.
En cuanto a la electrónica, se desestima su explicación, pues no constituye en
sí objeto de trabajo de un instalador de máquinas industriales, ya que su puesta
a punto se realiza normalmente por los usuarios de las mismas. En cuanto a
la conexión o puesta en servicio del conjunto de aparatos electrónicos, no
implica la manipulación previa a la puesta en marcha de la máquina industrial.
De la misma forma, la interrelación entre estas técnicas debe ser estudiada de
igual manera, debido a la aparición de otra serie de técnicas derivadas como
pueden ser la electro-óleo-hidráulica y la electro-neumática.
15. 2 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
1.2. Mecánica industrial básica
Con el objetivo de definir de forma clara las aplicaciones de la mecánica indus-trial
en cuanto a la construcción de máquinas, se definen una serie de conceptos
previos.
Una máquina es un conjunto de mecanismos que interrelacionados entre sí
tienen la facultad de generar una función concreta, con el objetivo de poder
desarrollarla repetitivamente según las necesidades de diseños. Se puede defi-nir
como máquina desde un simple sistema de apriete hasta un dispositivo de
fabricación complejo.
Un mecanismo es un sistema creado y destinado a transformar el movimiento
de uno de sus elementos para imprimírselo a otro componente del mecanismo
o a otros cuerpos. Para que se constituya en mecanismo, el sistema de elemen-tos
debe reunir las siguientes características:
- Los miembros consecutivos deben estar en contacto unos con otros de forma
que se permita el movimiento entre ellos.
- Debe existir movimiento relativo entre los miembros. Las diferentes posibili-dades
vienen determinadas por los distintos tipos de cierres, es decir, por las
posibilidades de facilitar el movimiento en función de la clase de contacto
entre elementos. Se puede hablar de cierre de forma cuando se asegura el
contacto mediante la forma de las superficies adyacentes. En este caso el mo-vimiento
del émbolo lo permite la forma del cilindro. Con el cierre de fuerza
un determinado tipo de fuerza asegura el contacto de las superficies, de for-ma
que el contacto del seguidor con la leva se asegura mediante el muelle.
Con el cierre de enlace no se pueden separar las superficies ya que se van
enlazando entre sí de forma continua. En este caso la unión del engranaje se
asegura por la unión continua de los dientes.
Cierre de forma Cierre de fuerza Cierre de enlace
- Uno de los miembros ha de estar en reposo.
16. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 3
1.2.1. Materiales y tratamientos
Con el objetivo de poder dar una idea clara de la relación de los materiales y
tratamientos térmicos con la mecánica, se debe definir el concepto de dureza,
el cual afecta de forma directa tanto al comportamiento de los materiales como
al objetivo de los tratamientos.
Técnicamente, la dureza es la resistencia que presenta un cuerpo al ser pe-netrado
por otro cuerpo duro. El valor que define la dureza no puede ser
dado de forma independiente, sino que el mismo depende en todos los casos
del procedimiento de prueba usado. De todas formas, por medio de aproxi-maciones,
se pueden relacionar las distintas medidas de dureza entre sí para
lograr equivalencias.
Los procedimientos de prueba de dureza más importantes son:
- Prueba de dureza Brinell: en la que se mide la marca que hace una bola presio-nada
sobre el cuerpo que va a ser objeto de medición tras haber sobrepasado el
límite de elasticidad.
- Prueba de dureza con carga preliminar de Rocwell: los materiales blandos se
miden con bola de acero de 2,5 mm, y los duros con cono de diamante a 120o
con una carga preliminar de normalmente 10 kg. La dureza en unidades Ro-cwell
(HRC-HRB) es la más difundida.
- Prueba de dureza según Vickers: se emplea como cuerpo de prueba una pirá-mide
de diamante. Se usa para durezas muy altas.
Mediante el uso de tablas es posible encontrar equivalentes entre estas durezas
y las unidades ISO kg/mm2. Desde el punto de vista técnico, la dureza propor-ciona
la información de la capacidad de desgaste y la posibilidad de trabajo
sobre el material.
En la actualidad existen gran cantidad de tratamientos térmicos y superfi-ciales
diseñados para todo tipo de aplicaciones. De hecho, continuamente
surgen nuevos procesos que mejoran, mediante su aplicación sobre los dife-rentes
materiales, la vida útil de los elementos fabricados y de las máquinas
industriales.
17. 4 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
Con el objetivo de proporcionar una visión de los tratamientos térmicos y
superficiales más usados a continuación se presentan aquellos que se usan de
forma más usual en la construcción de medios, como son los siguientes:
• El temple + revenido: este tratamiento térmico dota al material de una dure-za
en todo su volumen, superior a la que presenta en estado natural. Según el
tiempo de tratamiento y la aplicación se puede adquirir un valor determinado
de dureza.
• El cementado: este tratamiento en el elemento realiza un aporte de carbono
sobre la superficie de materiales bajos con el objetivo de poder aumentar la
dureza en la capa exterior sin que aumente la del núcleo.
• El nitrurado: mediante el aporte de Nitruros se consigue una altísima dureza
en capas de décimas de milímetro, conservando la dureza en estado natural
del material en el resto del elemento tratado.
• El pavonado: es un tratamiento superficial que mediante la oxidación de
la capa exterior protege al material contra oxidaciones. Este tratamiento se
caracteriza por dotar de un color negro al material.
• El cincado: mediante el aporte electrolítico de Zinc, este tratamiento dota
de una protección la oxidación.
En la práctica mecánica, se utilizan de forma profusa distintos tipos de materia-les
férricos en función de la aplicación a la que se destine el elemento fabricado.
El conocimiento de los distintos materiales es indispensable desde el punto
de vista del montador. Esto se debe a que analizando el comportamiento y
aplicación de los mismos se puede determinar tanto su bondad para el objetivo
a desarrollar, como las acciones que se pueden tomar sobre el mismo en cuanto
al desarrollo de una intervención concreta.
Aunque la variedad de materiales es vastísima, los de uso común se suelen
repetir en la mayoría de las aplicaciones, ya que en muchas ocasiones prima la
homogeneidad de composición a fin de optimizar los procesos de fabricación.
Por otra parte, no se pueden desligar en ningún momento los materiales de los
tratamientos térmicos debido a que son éstos últimos los que definen las carac-terísticas
finales del elemento fabricado. De hecho, los materiales utilizados,
lo son en función de la posibilidad del mismo para poder responder de forma
positiva a un determinado tratamiento térmico.
18. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 5
Definimos a continuación las distintas combinaciones Material-Tratamiento
Térmico que son más usadas en la industria para la fabricación de máquinas
industriales e instalaciones.
Tratamiento
térmico
Temple
Cementado
Nitrurado
Simbología S/Normas
I.H.A. UNE DIN AFNOR Aplicaciones
F-111 F-1110 CK15 XC-15
Piezas para máquinas con resistencias bajas
que exijan buena ductilidad y tenacidad. Su
composición le permite admitir muy bien la
soldadura y la embutición y plegado.
X
F-114 F-1140 CK45 XC-45
Piezas de maquinaria con resistencia media.
Con este material se construyen ejes, man-guitos,
tornillos, etc. En aplicaciones con
problemas de desgaste se recomienda su uti-lización
con temple superficial.
X
F-125 F-1250 34CrMo4 35CD4
Piezas sometidas a grandes esfuerzos de fati-ga.
Generalmente los espesores de las piezas
fabricados con este material no son muy ele-vados.
Admite temple por inducción y solda-dura.
Utilizado profusamente en automoción
y aeronáutica con un temple a 80-100 kgs/
mm2. Con este material se construyen cigüe-ñales,
transmisiones, cilindros y bielas.
X X
F-127 F-1262 32NiCrMo12 30NCD12
Piezas de elevada resistencia y buena tenaci-dad,
cigüeñales, bielas, ejes, etc. Se utiliza ge-neralmente
a una resistencia de 95-120 kgs/
mm2.Se utiliza en armamento pesado debido
a que soporta temperaturas de hasta 350º C.
X
F-155 F-1550 18CrMo4 18CD4
Se utiliza para piezas que requieren una eleva-da
resistencia en la capa exterior y baja resis-tencia
en el núcleo. Debido a que admite el
proceso de Cementación + Temple se puede
definir el tamaño de la capa exterior, que debe
tener una dureza para desgaste. Después de ce-mentado
y templado, este material se usa para
piezas de responsabilidad como piñones, bulo-nes
para cadenas, árboles de leva, etc.
X X
F-143 F-1430 50CrV4 50CV4
Piezas y elementos sometidos a esfuerzos de tor-sión
y de choque debido a su gran elasticidad.
Se fabrican muelles, llaves fijas, cinceles, etc.
X
F-174 F-1740 41CrAlMo4 40CAD6-12
Material adecuado para procesos de nitrurado
que dotan al material de una dureza superfi-cial
muy elevada. Encontramos construidas
con este material pilotos de centraje, calibres,
guías, etc.
X X
F-522 F-5220 100MnCrW4 90MCWV4
Este material consigue una elevadísima dureza
tras el temple que le da en contrapartida una
gran fragilidad. Se utiliza en herramientas de
corte, moldes y matrices de embutición.
X
F-314 F-3140 Z6CN1810
Conocido como AISI-304 o como Acero
Inoxidable, se utiliza en aplicaciones que
requieren resistencia a la oxidación. Es muy
utilizado para instalaciones que requieren
buenas condiciones higiénicas, como las ali-mentarias.
19. 6 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
Para aplicaciones concretas se utilizan otra serie de materiales no férricos que
debido a sus características ofrecen soluciones inviables con el uso de aceros.
Aunque existen infinidad de aleaciones es posible definir a los grupos de ma-teriales
según su aplicación.
• Bronces: se utilizan para elementos que sufren rozamientos debido a su carac-terística
de antifricción. Se construyen patines, deslizaderas de prensas, etc.
• Latones: debido a su capacidad de antioxidación, se utilizan para elementos
de transmisión de fluidos y piezas que estén sometidas a condiciones extre-mas
de corrosión.
• Cobres: su capacidad de transmisión de la electricidad y del calor, además
de su ductilidad, son las características que definen el uso de este tipo de
materiales. Las piezas construidas con cobre son usadas, sobre todo, como
conductores eléctricos.
• Aluminio: este material es utilizado en piezas estructurales que requieran un
peso menor que el que tendrían si estuviesen fabricadas en acero. Además de
ello, su condición de inoxidable también es utilizada para la elección de este
material en la fabricación de piezas.
• Plásticos: nylon, Polipropileno, etc. Existen infinidad de materiales sintéticos
que se destinan de forma directa para aplicaciones concretas de fabricación.
1.2.2. Tolerancias y ajustes
Para optimizar el proceso de construcción, se requiere en la medida de lo po-sible
la supresión de los trabajos supletorios para los ajustes de las piezas que
tienen que ir acopladas, ya sea en el proceso de fabricación o en los destinos de
los elementos suministrados.
Para esta intercambiabilidad es necesario:
- El establecimiento de un sistema de ajustes que determine el establecimiento
de los valores límite, dentro de los cuales se obtendrá el ajuste deseado.
- La introducción de un sistema de medición que permita la conformidad y
mantenimiento de los límites prescritos.
20. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 7
- Una limitación de la variedad de diámetros utilizados. A este objeto es con-veniente
seguir la “serie de diámetros normales” según Normas DIN.
- Una temperatura de referencia uniforme (normalmente 20o C) para la cual to-das
las mediciones sean iguales, independientemente de los medios utilizados.
Mediante estas convenciones se logra que diferentes sistemas de medida obten-gan
el mismo resultado, independientemente del lugar donde se esté realizando
la fabricación. Pero, debido a la imposibilidad, desde el punto de vista de la
fabricación, para poder asegurar medidas exactas al nominal, será necesario
manejar un concepto que asegure la intercambiabilidad teniendo en cuenta
este factor. Ese concepto es conocido como tolerancia.
La tolerancia, desde el punto de vista técnico, se define como el margen
de variación de las medidas de una pieza para que esta sea apta para su fun-cionamiento.
Los valores de tolerancia dependen directamente de la cota nominal del ele-mento
construido y, sobre todo, de la aplicación del mismo. Con la finalidad
de aunar conceptos de calidad y coste, se ha de elegir la tolerancia adecuada
a fin de que cumpla de manera suficiente las características solicitadas en su
campo de aplicación.
Se establece, a fin de definir las tolerancias, una clasificación de calidades
(normalmente se definen calidades: 01, 1, 2,..., 16) que mediante una tabla
muestra, para determinados rangos de medidas nominales, los diferentes valo-res
máximos y mínimos en función de la calidad seleccionada.
Para seleccionar el grado de calidad se usan criterios de servicio como los
mostrados a continuación:
Calidades 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Campo de
aplicación
Calidades y piezas de
gran precisión. Elemen-tos
de control para pro-cesos
de fabricación.
Piezas mecanizadas y
ajustadas para construc-ción
y máquinas indus-triales.
Tolerancias de acabado
para piezas no ajustadas.
Piezas en bruto, lamina-das,
estiradas, forjadas o
fundidas.
Además de los valores de calidad, para los agujeros y para los ejes se establecen
posiciones relativas en cuanto a los valores nominales de los mismos. Mediante
el símbolo de una letra latina mayúscula para agujeros y minúscula para ejes, se
define lo alejados del nominal que se encuentran los intervalos de tolerancia.
21. 8 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
Para agujeros:
- Las posiciones A, B, C, CD, D, E, F, EF, FG, G proporcionan un diámetro
mayor que el nominal.
- La posición H tiene su medida menor en el valor nominal.
- Las posiciones P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC proporcionan un diámetro
menor que el nominal.
Para ejes:
- Las posiciones a, b, c, cd, d, e, f, ef, fg, g proporcionan un diámetro
menor que el nominal.
- La posición h tiene su medida menor en el valor nominal.
- Las posiciones p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc proporcionan un diámetro
mayor que el nominal.
A fin de poder asegurar la intercambiabilidad y la aplicación de las piezas fa-bricadas
según su tolerancia, se define por lo tanto el ajuste como el grado de
acoplamiento entre dos elementos, es, por tanto, la aplicación de las toleran-cias
para piezas que van a ir acopladas entre sí.
Para definir un ajuste se proporciona una combinación de la posición que ocu-pa
la tolerancia respecto a la cota nominal y a la calidad la misma. Para cada
uno de estos valores existe un valor tabulado que define, según el nominal,
unos valores determinados.
Ejemplo:
Un ajuste 60 H7/g6 lo que indica es que la cota nominal es de 60.
El agujero tiene un ajuste de H7 con lo cual sus tolerancias serán:
60H7 → 60 0/0,025 → Cota Min.= 60; Cota Máx.= 60,025
El eje tiene un ajuste de g6 con lo cual sus tolerancias serán:
60g6 → 60 -0,010/-0,029 → Cota Min.= 59,971; Cota Máx.= 59,990
22. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 9
Es posible comprobar que además de las cotas, mediante el gráfico que se
muestra a continuación, que se realizará un ajuste de juego libre justo, en la
que se define el eje como árbol.
23. 10 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
1.2.3. Mecanismos más importantes
Aunque en la actualidad, y sobre todo debido a la evolución técnica, existen
gran variedad de mecanismos empleados en la fabricación de máquinas in-dustriales.
Teniendo en cuenta las características básicas de un mecanismo se
puede definir dos de ellos como los más importantes, las levas y los engranajes.
Mediante la combinación de distintos tipos de elementos se puede conseguir
prácticamente todas las aplicaciones mecánicas necesarias para el desarrollo
de una máquina industrial.
La leva es un elemento de máquina diseñado para transmitir un movimiento
determinado a un seguidor por medio del contacto directo. La ley de la leva
o aplicación de la misma se define en su superficie y se transmite al seguidor.
Es posible enumerar como ventajas principales:
- Son fáciles de diseñar y de comportamiento predecible.
- Producen un movimiento con una velocidad y aceleración controladas.
En cuanto a los inconvenientes hay que señalar:
- El desgaste por rozamiento del seguidor que produce en la superficie de la leva.
- Hay una gran dificultad constructiva en el caso de perfiles de levas complejos.
De todas formas, hoy en día se pueden minimizar los inconvenientes teniendo
en cuenta una selección adecuada de materiales y tratamientos térmicos y los
nuevos sistemas de fabricación por control numérico.
Según el tipo, existen diferentes tipos de levas, que combinadas a su vez con
diversas clases de seguidores, generan una gran variedad de elementos para
máquinas.
24. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 11
Aunque existen gran cantidad de aplicaciones para levas, las más usadas son
las que han sido generadas por levas cilíndricas, cuya función es transformar
un movimiento de giro en otro rectilíneo o de giro con posiciones, velocidades
y aceleraciones controladas.
Leva cilíndrica con seguidores de rodillos.
El engranaje es el conjunto dentado de dos cuerpos de contorno curvo que
giran en contacto permanente, permite transmitir un movimiento y una fuerza
sin resbalamiento entre dos árboles. Esta característica implica la posibilidad
de uso en todas las máquinas industriales en las que exista un movimiento de
giro o rectilíneo transformado.
25. 12 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
Según la configuración del dentado y de su estructura de uso se definen tres
tipos principales de engranajes: rectos, cónicos y helicoidales.
Los engranajes rectos se denominan así por la forma de sus dientes. Sirven
para transmitir movimientos rotatorios entre ejes paralelos. Al más pequeño
de la pareja de engranajes se le denomina piñón y al mayor se le denomina en-grane.
Normalmente el piñón es el elemento motriz y el engrane el impulsado.
Los engranajes cónicos se emplean cuando deben conectarse para transmitir
un movimiento rotatorio entre dos ejes que se cortan y se realiza el contacto
entre dos conos dentados que tienen una generatriz común. Estos conos giran
sin resbalar y los vértices de ambos deben ser coincidentes.
Finalmente los engranajes helicoidales se emplean para transmitir un movi-miento
rotatorio entre dos ejes que no son paralelos. Debido a que en estas
circunstancias se entrega poca potencia por diente, en este tipo de engranajes
están en contacto muchos dientes por lo que la carga se transfiere a los mismos
gradual y uniformemente.
Debido a la forma de los dientes se pueden definir engranajes helicoidales con
hélice a mano derecha y a mano izquierda según el ángulo de la pendiente de
la hélice. La construcción de los tornillos sin fin se realiza utilizando este tipo
de dentado.
Con el objetivo de suplir las carencias en cuanto a la relación de transforma-ción,
esto es, número de vueltas de salida en función del número de vueltas de
entrada, surge el concepto de tren de engranajes.
El tren de engranajes es un conjunto de ruedas dentadas en diversos ejes que
engranan entre sí para conseguir una relación de transmisión determinada.
1.2.4. Elementos estándar
Los elementos estándar son todos aquellos elementos que han sido diseñados
y construidos para responder a necesidades concretas, sin tener en cuenta la
aplicación de la máquina industrial en la que son instalados. Se denominan
estándar porque el proyectista dispone de ellos a partir de una definición es-tandarizada
en cuanto a tamaños, prestaciones y capacidades.
26. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 13
En ocasiones, esta estandarización viene determinada por el fabricante del
material o por normas armonizadas de carácter internacional.
Se incluye como material estándar la tornillería, los rodamientos, las guías linea-les
y las cadenas de transmisión.
La tornillería hace referencia a todos los elementos de sujeción utilizados para
la realización de montajes, como tornillos, tuercas, arandelas, chavetas, retenes,
juntas, casquillos, etc. Normalmente su designación se gestiona según normas
DIN, que nos definen todas las dimensiones para cada uno de los elementos.
Los rodamientos dotan de la posibilidad de realizar movimientos de giro a muy
alta velocidad y con rozamientos mínimos. Existe una gran cantidad de tipos
diferentes de rodamientos en función de las cargas y velocidades angulares a
desarrollar, aunque los principales son los de bolas y los de rodillos.
Rodamiento de bolas. Rodamiento de rodillos.
Se dispone de guías lineales debido a la gran cantidad de desplazamientos
lineales a alta velocidad en máquinas industriales. Estas guías tienen la capa-cidad
de realizar movimientos lineales a alta velocidad, y con un rozamiento
mínimo. Al igual que los rodamientos, este tipo de elementos tienen una gran
variedad de tipos en función de cargas y capacidades. Los tipos más usados son
las de bolas recirculantes y rodillos.
Guía lineal de bolas recirculantes.
27. 14 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
Las transmisiones por cadenas se emplean en la construcción de máquinas
cuando la distancia entre ejes es excesiva para la transmisión por ruedas den-tadas.
Además de las cadenas de transmisión, este tipo de elementos se utiliza
también para dispositivos de arrastre y elevación. Existen dos tipos principa-les,
las de eslabones y las de dientes.
Cadena de transmisión de eslabones.
1.2.5. Montaje de elementos mecánicos
Obviando las particularidades de cada uno de ellos, es posible decir que exis-ten
unas normas comunes para el proceso de montaje de elementos mecánicos
que son las siguientes:
• No se deben forzar: en ningún caso debe ser montado un elemento neumá-tico
que no entre en su alojamiento con el ajuste solicitado por el proyectis-ta.
En los casos en que se necesiten encajes forzados según especificaciones,
se llevarán a cabo mediante el uso de medios adecuados que sometan al
elemento a solicitaciones continuas, nunca con golpes.
• Se deben usar las herramientas apropiadas: en mecánica industrial existe
una herramienta para cada función. En caso de que exista una urgencia y
no tengamos la herramienta adecuada debemos usar la que más simule su
funcionamiento. En ningún caso utilizaremos herramientas en mal estado
que marquen o rallen los elementos a montar.
• Se deben usar los lubricantes y grasas adecuadas: en todo momento se han
de respetar las indicaciones de los fabricantes en cuanto a características de
las grasas y lubricantes.
28. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 15
1.2.6. Realización de diferentes operaciones mecánicas
Las operaciones mecánicas son las destinadas a construir la parte mecánica
de una máquina industrial.
La variedad de máquinas industriales es tan grande y sus aplicaciones tan di-versas
que en la mayoría de los casos constituyen elementos únicos que deben
ser construidos partiendo de materiales en bruto o primeras materias.
En la instalación de máquinas industriales también se desarrollan actividades
mecánicas aparte de las desarrolladas en el proceso de construcción.
El mecanizado es una técnica que tan solo puede ser llevada a cabo por profe-sionales
formados. Su objetivo primordial es la fabricación de piezas a partir de
materiales en bruto (primeras materias o fundiciones) mediante el uso de las
denominadas máquinas-herramienta.
Hay que tener claro que mediante la combinación de diferentes técnicas pue-den
ser fabricadas prácticamente todo tipo de piezas, aunque la irrupción de
las nuevas tecnologías ha generado la inclusión de nuevas formas de trabajo.
De cualquier forma las técnicas más básicas empleadas son:
- Tornear: se utiliza para la fabricación de formas de revolución.
- Fresar: se llevan a cabo mediante esta técnica la realización de planos, ángu-los,
ranuras y agujeros.
- Rectificar: tanto para piezas de revolución como para el resto de aplicacio-nes
se utiliza esta técnica para obtener acabados de gran precisión y baja
rugosidad.
El taladrado es la operación en la que se trata de abrir un agujero redondo en
una pieza por medio de una herramienta giratoria.
Se puede hacer de tres maneras:
- La herramienta gira y se adelanta mientras la pieza permanece fija (taladro
de corriente). Esta es una operación básica en los procesos de instalación
de máquinas.
29. 16 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
- La herramienta no gira y adelanta mientras la pieza gira (máquinas de tala-drar
agujeros profundos y tornos revolver).
- La herramienta y la pieza giran en sentido contrario mientras la última se
adelanta (máquinas de taladrar agujeros profundos).
Para realizar el taladrado en buenas condiciones hay que tener en cuenta que:
- Las brocas se deben elegir según el material a taladrar.
- Las revoluciones serán elegidas en función del tipo de broca, material y diá-metro
del agujero.
- El taladrado debe ser llevado a cabo en condiciones de limpieza y seguridad.
La soldadura es una disciplina que requiere una altísima especialización, sobre
todo en los casos en que se realice la unión de elementos constitutivos de par-tes
estructurales de la máquina.
Existen muchos tipos de soldadura, pero las más usadas son las que utilizan el
aporte de material para la realización de la misma. A la hora de realizar una
soldadura se debe tener en cuenta que los materiales a unir tengan iguales
características y que exista en el mercado un fundente apropiado para la rea-lización
de la misma.
1.3. Neumática
La neumática es la técnica que se basa en la aplicación de la sobrepresión o
presión de aire para la generación de movimientos y secuencias.
La mayoría de las técnicas relacionadas con la neumática se basan en el apro-vechamiento
de la energía de la sobrepresión, previamente generada a partir
de la transformación de otras energías a partir de la presión de aire atmosférica.
Aunque ya se tiene constancia del uso de la energía del aire comprimido desde
la antigua Grecia, donde el científico Ktesibios construyó una catapulta de aire
comprimido, no fue hasta aproximadamente el año 1950 cuando se comenzó
una verdadera aplicación industrial de esta energía. Aunque hubo en el pasado
otros usos secundarios de esta energía, su desarrollo no comenzó hasta que no
surgió la necesidad de realizar la automatización de los procesos industriales.
30. Montaje e instalación en planta de máquinas industriales 17
Hoy en día la técnica neumática es prácticamente inherente a la gran mayoría
de las instalaciones industriales. Este es el motivo de la proliferación de todos
los ramos industriales de aparatos y dispositivos neumáticos.
1.3.1. Características del aire comprimido
Una de las razones por las que la neumática se ha extendido de forma tan
rápida en el ambiente industrial es que vino a solucionar los problemas de
muchas de las otras técnicas industriales.
A continuación se presentan algunas de las ventajas por las cuales el aire com-primido
y el motor de la neumática han contribuido a su desarrollo:
- Es una fuente de energía inagotable: el aire es una materia que está disponible
en cualquier lugar del mundo, de forma barata y prácticamente inagotable
en su origen.
- Presenta características físicas adecuadas: pues además de poseer la capaci-dad
de permitir su compresión al ser un medio elástico, el aire comprimido
no presenta problemas de explosión o combustión espontánea por su propia
naturaleza. Constituye un elemento limpio, con lo que en caso de escape o
contacto con los elementos a transformar (industrias alimentarias, de made-ra,
textiles, etc.) no produce ningún ensuciamiento.
- Es de fácil manipulación: ya que el aire se puede transportar de forma senci-lla
y segura a lo largo de una tubería a larga distancia. No necesita tubería de
retorno. Además de ello se puede almacenar en grandes depósitos o incluso
transportarlo en botellas.
- Presenta características técnicas apropiadas: la velocidad de trabajo de los
actuadores neumáticos es muy rápida, además de ello, esta velocidad puede
regularse en escalones muy pequeños. Además la sobrecarga de equipos neu-máticos
no genera, en forma alguna, peligros de roturas de los mismos.
A pesar de todas estas características positivas, y a fin de delimitar las aplica-ciones
que son susceptibles del uso del aire comprimido, es preciso conocer
también las limitaciones y características adversas del mismo:
- Limitaciones físicas: el aire es compresible y debido a ello es muy difícil ob-tener
en los actuadores neumáticos, cilindros o émbolos, velocidades uni-formes
y constantes deseables para algunas aplicaciones. Además, el aire
31. 18 Montaje e instalación en planta de máquinas industriales
comprimido deja de ser rentable cuando se realizan grandes solicitaciones de
esfuerzo. El límite de uso rentable se encuentra entre los 20000 y 30000 N ya
que la presión es de servicio.
- Requerimientos de preparación y posibilidad de escape: debido a las impu-rezas
presentes en el aire, y de forma más acusada en el ambiente industrial,
el aire debe ser preparado antes de su utilización. Es preciso eliminar estas
impurezas y la humedad para evitar las oxidaciones y desgastes prematuros
de los componentes. Aunque el escape del aire a la atmósfera no presenta
problemas, sí lo hace el ruido que genera. Mediante el uso de silenciadores,
este problema prácticamente ha desaparecido.
- Costes: debido, sobre todo, al proceso de preparación y transporte, el aire
comprimido es una fuente de energía que se puede calificar como cara. Pero
este coste se compensa, a largo plazo, con la seguridad de las instalaciones,
la casi inexistencia de mantenimiento y la gran vida útil y rendimiento de los
elementos neumáticos.
1.3.2. Suministro del aire comprimido
El aire comprimido no existe como tal en la naturaleza de forma explotable,
por lo tanto, para utilizar su energía, debe generarse a partir de otra cualquiera
mediante una máquina denominada compresor. La elección del compresor res-ponde
a muchas consideraciones, pero la principal debe ser el tamaño de la red
y la cantidad de aparatos neumáticos que van a estar conectados en la misma.
Además de ser generado, el aire comprimido ha de ser preparado para su uso,
esto es, debe limpiarse, deshumidificarse, y si la aplicación lo permite o lo
requiere lubrificarse. Por ello a parte de la generación por medio de un compre-sor,
el aire debe ser preparado mediante un conjunto de tratamiento de aire.
Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal necesario
para el suministro de la instalación, existen distintos tipos de compresores en
función de su construcción. Independientemente de la gran variedad de com-presores
se distinguen dos tipos básicos:
- Los que generan compresión mediante la disminución del volumen del aire.
Se basan en la disminución del volumen de una cámara donde se realiza
previamente la admisión del aire sin comprimir.
- Los que se basan en la dinámica de fluidos y generan la compresión mediante
la aceleración de la masa del aire.
32. MONTAJE E INSTALACIÓN EN PLANTA
DE MÁQUINAS INDUSTRIALES
Pocas profesiones se definen tanto a través de su denominación como la de
Instalador de Máquinas y Equipos Industriales. Perteneciente a la familia profesional
de montaje, su labor se centra precisamente en aquello que le da nombre, la
instalación de máquinas y equipos industriales, el montaje de los diferentes
elementos mecánicos, hidráulicos, neumáticos y eléctricos, la interpretación de
planos, esquemas y documentación técnica, la comprobación del funcionamiento
y corrección de sus posibles defectos. Éstas son algunas de las tareas que realizan
estos profesionales; tareas recogidas en la competencia general del Real Decreto
941/1997, que regula el Certificado de Profesionalidad de esta ocupación.
Con este manual, el lector podrá adquirir los conocimientos necesarios para
llevar a cabo el montaje en planta de maquinaria, elementos y equipos indus
triales, organizando su recepción y almacenamiento, así como su ubicación,
de acuerdo con la documentación técnica, y consultando los planos y la
documentación técnica necesaria para conseguir un funcionamiento adecuado.
Ideaspropias Editorial, siguiendo las pautas marcadas por este Certificado de Profe
sionalidad, desarrolla este manual formativo para todos aquellos trabajadores que
centran su labor en la instalación de máquinas y equipos industriales o para aquellos
que deseen hacerlo con el paso del tiempo. Este texto formativo contribuye, además,
a que los alumnos puedan obtener en el futuro una titulación reconocida por el
Sistema Nacional de Cualificaciones.
EDITORIAL
www.ideaspropiaseditorial.com
ISBN 978-84-96585-37-9
