Diseño de Prensa Hidráulica

  El diseño de ingeniería es el proceso de aplicar diversas técnicas y principios científicos con el objetivo de definir un dispositivo, un proceso o un sistema con suficiente detalle para permitir su realización. Es importante destacar el hecho de que el proceso debe ir encaminado a cubrir cierta necesidad.

  Para diseñar la parte mecánica de una prensa se requiere realizar un análisis de la estructura que la forma, elegir las partes del sistema hidráulico y definir algunos accesorios según su propósito.

  a.Diseño Estructural

  Esta etapa del diseño va a comprender la elección de perfiles que forman la estructura que sostiene el sistema. Comprende el diseño de las columnas y las vigas.

  La viga de la prensa hidráulica debe soportar el peso del actuador (cilindro hidráulico), cuando la prensa se encuentra realizando el trabajo la viga debe resistir la fuerza que se opone a la producción de la deformación plástica. Es decir es una carga vertical hacia arriba (P), como se muestra en la figura 1.1 originándose reacciones en los extremos de la viga.

Figura N° 1.1.: Diagrama de cuerpo libre de una viga de prensa hidráulica. (Elaboración propia, 2 017)

  Las columnas de la prensa van ancladas a una bancada y son el soporte de las vigas, entonces son afectadas por las reacciones producidas en los extremos de las vigas (como se observa en la figura N° 1.2, las uniones entre vigas y columnas pueden ser por elementos de sujeción desmontables (pernos) y elementos de sujeción fija (soldadura).

Figura N° 1. 2: Diagrama de cuerpo libre de la columna de la prensa hidráulica. (Elaboración propia, 2  017)

  Dadas la carga P que se elegirá, se debe evaluar los esfuerzos a los que vigas y columnas serán sometidas, mediante la aplicación de una ecuación de esfuerzos combinados para conocer qué perfil cumple con las condiciones para conformar las vigas y columnas de la prensa.

  Al tratar un diseño de prensa en C se debe realizar el análisis de la  columna tipo  C, Barba y Reyes (2011) plantean realizar el análisis a través del software Solid –Works (El diseño tipo C no es analizado en la presente tesis).

  b.Diseño del sistema hidráulico.

  El sistema hidráulico está formado por el actuador (cilindro hidráulico), las conexiones (tubería o manguera), la bomba hidráulica, el tanque hidráulico, válvulas, filtro, manómetro.

  El manual de Vickers (2 008) plantea un proceso sistematizado para la elección de los elementos que conforman un sistema hidráulico, que se basa en la presión y caudal requerido por el actuador que a su vez depende de la carga a ser aplicada por el actuador.

  c.Elección Accesorios.

  Existen diversos accesorios que pueden ser parte constitutiva de una prensa hidráulica una vez definido su uso. Tenemos: Sujetadores, cámaras cerradas, alimentadores automáticos, moldes, entre otros. Pero los más comunes son los sujetadores ellos permiten que la pieza sobre la que se efectuará la presión de la prensa se conserve en un lugar, dichos sujetadores no son de uso exclusivo de las prensas,  diferentes maquinas- herramientas pueden hacer uso de ellos para sus procesos de fabricación. Los tipos de sujetadores más comunes son:

  Sujetadores de resorte: Este tipo de sujetador se utiliza para la embutición a poca profundidad (25 mm) que no requiere una presión fuerte. El inconveniente de este tipo de sujetador es el aumento de presión debido a la compresión cada vez más fuerte del resorte. (De Koninck & Gutter, 1964)

  Sujetadores neumáticos: Este tipo de sujetador constituido por un cilindro en el interior del cual actúa aire comprimido sobre el piston, permite obtener una presión constante durante toda la carrera.

  Sujetadores mecánicos: Son de diferente naturaleza los más conocidos son el tornillo de banco y la mesa (el tornillo puede ser adaptado a la mesa). En la siguiente figura se muestra un tornillo de 6 pulgadas.

  En la siguiente figura se muestra un sistema de fresado pero cuenta con una mesa que constituye un módulo distinto a los de fresado, de esta forma puede adaptarse una mesa de esta naturaleza a una prensa hidráulica.

  Los moldes en cambio pueden ser adaptados al cilindro para producir deformaciones específicas. En la siguiente figura se observa la disposición de los moldes para trabajos con plásticos.

  Este tipo de moldes trabajan en una prensa tipo pilar, el émbolo hidráulico podría estar ensamblado al molde superior o inferior, un ejemplo de este tipo de prensas se muestra en la siguiente figura:

  Los aparatos de alimentación automática por otra parte permiten que un proceso se realice una y otra vez de modo continuo (Koninck & Cutter, 1 964). Los hay de avance automático de rodillos; de tipo pinza, en donde una pinza tira de la pieza, al momento de retroceder la pinza está abierta dejando la pieza en su lugar; de tipo plato revolver que consiste en un plato giratorio provisto de agujeros que contienen las piezas de tal manera que luego de cada golpe de la prensa el plato gira colocando a las piezas en la posición de trabajo.