Departamento de Mecánica Proyecto Socio - Integrador

Sección: MEC-1M/2M

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA MAQUINA PULIDORA DE ROCA PARA EL

LABORATORIO DE GEOLOGIA Y MINAS DEL IUTEB

Tutor: Integrantes: Ing. Saúl Ramos Armando Fuenmayor C.I. 18.828.307 Ali Villabona C.I. 19.730.824 Carlos Martínez C.I. 21.578.705 Luis Baca C.I. 19.870.886 Luis Resplandor C.I. 20.556.122 Ramón Rivas C.I. 19.729.500

Ciudad Bolívar, Mayo de 2011

Índice:

Titulo pág.

Resumen…………………………………………………………………………….. 4

Introducción…………………………………………………………………………. 5

Capítulo I

Planteamiento del Problema…………....................................................... 7

Objetivos (general y especifico)……………………………………………... 8

Justificación e Importancia………………………………………………..…..8

Delimitación y alcance……………………………………………………….. 9

Vinculación con el plan Nacional “Simón Bolívar”………………………...9

Vinculación con la Comunidad………………………………………..……10

Capítulo II

Antecedentes…………………………………………………………...….…11

Bases Teóricas…………………………………………………………….....12

Capítulo III

Línea de investigación…………………………………………………….. 18

Tipos de investigación………………………………………………….….. 18

Población y muestra………………………………………………………...19

Técnicas de recolección de datos…………………………………….….. 19

Técnica de análisis de datos………………………………………...….… 20

Procedimiento metodológico……………………………………………….20

Capítulo IV

Describir el principio de funcionamiento de la maquina......................... 22

Determinar el tipo de máquina para el laboratorio de geología

minas………………………………………………………………................ 23

Establecer las partes que conforman la Maquina……………………..... 24

Establecer los Parámetros de Diseño para la construcción de la

maquina………...……………………………………………………………. 25

Realizar los planos 2D y 3D de la maquina……………………….…..….33

Construir la maquina pulidora de rocas……………………………..…… 33

Capitulo V

Conclusiones………………………………………………………….….…. 39

Recomendaciones………………………………………………………..… 40

Bibliografía………………………………………………………………………..... 41

Anexos…………………………………………………………………………....…. 42

RESUMEN

En el Estado Bolívar, se encuentra el Instituto Universitario de Tecnología

del Estado Bolívar (IUTEB) que se encarga de formar las generaciones de

profesionales en el sector técnico que requiere la región Guayana en particular y

Venezuela en general, dentro del IUTEB existe la necesidad de equipos y

maquinas que faciliten la formación del estudiante. Uno de estos equipos es la

maquina pulidora de rocas la cual permite la preparación de las muestras de rocas

y minerales que son estudiados en el laboratorio de geología y minas.

Gracias a la elaboración de la maquina pulidora de rocas el Instituto

Universitario de Tecnología no tendrá la necesidad de importar este tipo de

equipos para su laboratorio además de que permitirá gracias a su fácil elaboración

que cualquier profesor o alumno de esta casa de estudios pueda construir la

maquina, contribuyendo a que esta se convierta en una institución

autosustentable, utilizando para este fin la colaboración de toda la comunidad que

reside en ella.

El armado de la maquina se realizo durante las horas de trabajo

independiente que se le asignan a cada estudiante, garantizando así el

cumplimiento con las otras asignaturas impartidas en esta casa de estudios.

La experiencia adquirida durante el armado sirvió para afianzar los

conocimientos adquiridos en el área de procesos de manufactura, incluyendo la

soldadura el torneado y la utilización del esmeril y segueta.

INTRODUCCION:

La Mecánica es la rama de la física que estudia y analiza el movimiento y

reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El

conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy amplio y es

posible agruparlas en cuatro bloques principales: Mecánica clásica, mecánica

cuántica, mecánica relativa y mecánica cuántica relativa.

El instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar, se encarga de

formar a técnicos e ingenieros en las áreas que se imparten en esta casa de

estudios, estas áreas son: mecánica, informática, mantenimiento industrial,

geología y minas, electricidad. En esta institución se promueve la búsqueda de la

verdad, la generación del conocimiento y el asentamiento de los valores

transcendentales del hombre a través de la Docencia, Investigación y Extensión

garantizando la formación de un profesional técnico crítico, actualizado,

constructivo y pertinente que con su acción creadora coadyuve a elevar el

desarrollo armónico de nuestro país.

El área de geología y minas, se encarga del estudio de la materia física y

energía que constituyen la Tierra. El campo de la geología comprende el estudio

de la composición, estructura, propiedades, y la historia de la materia física del

planeta, los procesos por los que se forma, se trasladó y cambió la historia de la

vida en la Tierra, y las interacciones humanas con la Tierra.

Para lograr este objetivo a los alumnos se le imparten conocimientos en

geografía, química, matemáticas, etc. Para la realización del estudio de la

superficie terrestre los geólogos usan varios equipos los cuales les permiten

conocer la composición de diferentes áreas y regiones, una de estas maquinas es

la pulidora de rocas que permite que las muestras que se van a estudiar estén

listas en el menos tiempo posible, garantizando la eficiencia y calidad en el estudio

de los suelos.

La maquina pulidora de rocas que se presentara a continuación ha sido

desarrollada no solo para sustentar una necesidad de la institución, sino que

también servirá para promover el estudio y desarrollo de tecnologías que ayuden a

garantizar la soberanía tecnología no solo en la región sino también de toda

nuestra nación.

Este trabajo se estructura de la siguiente manera:

Capitulo 1: Planteamiento del Problema, Objetivos General y Específicos,

Justificación e Importancia, vinculación con el Plan Nacional “Simón

Bolívar” y la Comunidad.

Capitulo 2: Antecedentes y Marco Teórico.

Capitulo 3: PNF, Área de Formación, Línea de Investigación, Metodología

de la Investigación, Procedimiento Metodológico.

Capitulo 4: Análisis y Presentación de Resultados.

Capitulo 5: Conclusiones y Recomendaciones.

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En los últimos años en Venezuela la tecnología ha ido avanzando, con

dispositivos bastantes modernos, pero los mismos son sumamente costosos y no

están al alcance de todos aquellos que los quieren poseer, en el cual vendrían

siendo más que todo las instituciones educativas en este caso las de un nivel

superior que son las más necesitadas de estos equipos para que los integrantes

de las mismas puedan obtener una educación de excelente calidad y

sobresaliente preparación, consiguiendo así que su desempeño en el campo

laboral sea de una optima calidad.

En el Estado Bolívar, se encuentra el Instituto Universitario de Tecnología

del Estado Bolívar (IUTEB) que se encarga de formar las generaciones de

profesionales en el sector técnico que requiere la región Guayana en particular y

Venezuela en general, dentro del IUTEB existe la necesidad de equipos y

maquinas que faciliten la formación del estudiante. Uno de estos equipos es la

maquina pulidora de rocas la cual permite la preparación de las muestras de rocas

y minerales que son estudiadas en el laboratorio de geología y minas.

Una de las principales limitaciones para la obtención de este equipo es el

costo elevado que posee, además de que ocupan gran espacio, el IUTEB no

cuenta con los recursos para adquirir la maquina pulidora de rocas, y el espacio

físico del laboratorio de Geología y Minas es limitado, esto dificulta la realización

de las practicas obligando a la institución a enviar a los estudiantes a realizar

algunas prácticas en otras instituciones que si cuenten con este tipo de equipos. A

partir de esta problemática nació la idea de construir Una maquina Pulidora de

rocas económica que ocupe poco espacio y que tenga un rendimiento acorde con

las exigencias del laboratorio de Geología y Minas.

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL:

Diseñar y construir una pulidora de rocas para el laboratorio de geología y

minas del IUTEB.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

1. Describir el principio de funcionamiento de una maquina pulidora de

rocas.

2. Determinar el tipo de maquina pulidora de rocas que requiere el

laboratorio

3. Realizar el bosquejo de la maquina pulidora de rocas

4. Establecer los parámetros de diseño

5. Realizar los planos 2D y 3D reales de la maquina

6. Construir la maquina pulidora de rocas

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

El diseño y la construcción de la maquina pulidora de rocas nos permitirá

poder aplicar los conocimientos adquiridos en las diferentes asignaturas

académicas impartidas en el Instituto Universitario de tecnología en la

especialidad de mecánica, garantizando así que nuestra formación sea completa,

además de que permitirá desenvolvernos adecuadamente en el campo laboral,

cumpliendo con la misión del Instituto Universitario de Tecnología la cual es formar

Profesionales que tengan un gran desempeño en las áreas de trabajo.

El laboratorio de geología y minas del IUTEB lograra por medio de la

utilización del equipo una gestión más eficiente del tiempo para realizar las

prácticas ya que se ahorrara parte del tiempo que se requiere para la preparación

de las muestras de minerales, además de que la maquina pulidora de rocas

permitirá gracias a su compacto tamaño y poco peso un fácil almacenamiento y

traslado.

Gracias a la elaboración de la maquina pulidora de rocas el Instituto

Universitario de Tecnología no tendrá la necesidad de importar este tipo de

equipos para su laboratorio además de que permitirá gracias a su fácil elaboración

que cualquier profesor o alumno de esta casa de estudios pueda construirla

contribuyendo a que el IUTEB se convierta en una institución autosustentable,

utilizando para este fin la colaboración de toda la comunidad que reside en ella.

DELIMITACIÓN Y ALCANCE

Este proyecto se llevara a cabo en el Instituto Universitario de Tecnología

del Estado Bolívar, y tiene como alcance principal el diseño y la construcción de la

maquina, esto se lograra determinando los parámetros de diseño, los cálculos

necesarios para la construcción y la elaboración de planos 2D y 3D y el armado de

la maquina.

VINCULACIÓN CON EL PLAN NACIONAL “SIMÓN BOLÍVAR”

El Plan Nacional “Simón Bolívar” establece dentro de sus objetivos que se

hará un énfasis particular para impulsar el logro de un desarrollo tecnológico

interno que posibilite la autonomía relativa de las actividades productivas y de

servicios necesarias para alcanzar y sostener el desarrollo, mediante el

fortalecimiento de la capacidad de innovar, importar, modificar y divulgar

tecnologías orientadas primordialmente a la satisfacción de las necesidades

humanas que, a su vez, favorezcan el desarrollo científico.

Este Proyecto de Investigación y Desarrollo se encuentra vinculado con el Plan

Nacional “Simón Bolívar” 2007 - 2013 en los siguientes objetivos:

Fomentar el trabajo creador y productivo: ya que nos permitió usar

nuestra creatividad a la hora de desarrollar la maquina.

Incrementar la infraestructura tecnológica: ya que el estado podrá

elaborar este equipo, para distribuirlo no solo en las instituciones de

educación superior, sino donde se requiera de esta clase de maquinas.

Identificar y utilizar las fortalezas del talento humano nacional: permita

explorar, identificar y explotar las fortalezas de todos aquellos estudiantes

que muestren interés en las áreas de laboratorio.

VINCULACIÓN CON LA COMUNIDAD

La vinculación con la comunidad, parte de la problemática que posee la

Comunidad del Instituto Universitario de Tecnología a la hora de adquirir equipos

que permitan fortalecer la formación de los nuevos profesionales en las distintas

áreas académicas que se imparten en esta casa de estudios, a partir de este

problema nosotros decidimos construir una pulidora de rocas, la cual permitirá

impulsar aunque sea solo un poco el desarrollo de tecnologías por parte de la

comunidad estudiantil presente en esta universidad. Este equipo está dirigido

principalmente al área de geología y minas del IUTEB en donde se necesita esta

clase de equipos para garantizar la eficiencia y calidad a la hora de realizar las

prácticas.

CAPÍTULO II

MARCO TEORICO

ANTECEDENTES: son investigaciones y proyectos realizados con anterioridad

que guardan relación con las pulidoras de rocas, y de los cuales se han escogido

los más significativos para la elaboración de la maquina:

Perales Márquez, Carlos Xavier. 2010. Rediseño de una maquina pulidora

de rocas para la conformación del laboratorio de preparación minerales del

departamento de geología y minas del instituto universitario de tecnología del

estado bolívar (iuteb). Ciudad Bolívar – Venezuela.

Resumen:

El dimensionamiento de la estructura de la maquina fue posible, una vez definidos

los elementos mecánicos constitutivos, en particular ejes y poleas, resultando las

dimensiones finales de ochenta y dos centímetros (82 cm) de largo, ochenta

centímetros (80 cm) de profundidad y noventa y dos centímetro (92 cm) de alto.

Se determinaron todos los cálculos del rediseño del equipo y se seleccionaron los

elementos mecánicos que se acoplaran al mismo todos estos resultados se

tabularon en una tabla para ser manejado con mayor facilidad por el investigador.

Se realizaron los planos, los cuales comprenden un dibujo de conjunto y otro de

despiece para dejar sentadas las bases de la etapa de construcción. Se

estructuraron lo costos correspondiente de todos los materiales, Elementos

mecánicos y mano de obra, a la hora de ejecutar el proyecto. Todos los precio se

establecieron en unidades tributarias (u/t), que es equivalente a 65 (u/t).

José Tristancho R. 2007. Diseño y construcción de una desbastadora

metalografía bajo norma astm e – 3. Universidad Tecnológica de Pereira. Pereira,

Colombia.

Resumen

Se puede considerar la metalografía como el estudio de las características

estructurales o de constitución de los metales o aleaciones y su relación con las

propiedades físicas y mecánicas de los mismos, a través del tiempo se ha

demostrado que la base de un adecuado análisis metalográfico es una buena

preparación de las probetas a estudio. En esta investigación se diseño y construyo

una pulidora metalográfica bajo los lineamientos de la norma técnica ASTM E – 3,

para preparación de probetas ferrosas y no ferrosas.

BASES TEÓRICAS:

Preparación de la probeta

La preparación de la probeta consiste en el desbaste y el pulido.

El desbaste

Es la operación siguiente al corte y al montaje de la probeta y se efectúa en

una desbastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivos de diferentes

grados, colocados sobre discos giratorios.

Al pasar de un abrasivo a otro, debe girarse la probeta 90 grados y

desbastar hasta que se borren por completo las huellas del abrasivo anterior,

teniendo siempre el cuidado de lavar la probeta con agua abundante. Se aconseja

pasar la probeta por toda la serie de abrasivos: 150, 220, 280, 320, 400, 500, y

600, pues eliminar algún abrasivo retarda la operación en vez de acelerarla.

Una presión excesiva sobre el papel abrasivo puede causar rayas

profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una distorsión

intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la estructura. Esta

distorsión no se puede evitar completamente pero puede reducirse mediante

técnicas adecuadas de desbaste y pulido.

Conviene emplear un papel nuevo para cada probeta, los papeles usados

se emplean para finalidades específicas porque sus partículas abrasivas

desgastadas tienden a producir distorsión del metal superficial, además si sobre

un papel se ha desbastado un acero templado, pueden quedar sobre él partículas

muy finas y producir rayas profundas y anchas al emplearlo después para preparar

un material blando como latón o aluminio.

También debe tenerse en cuenta que la superficie opuesta de la probeta

debe ser paralela para facilitar el soporte en el microscopio.

Mediante el desbaste se consigue poner al descubierto la superficie del

material, eliminando todo lo que pudiera obstaculizar su examen, a la vez que se

obtiene una superficie plana con pequeña rugosidad.

Consiste en frotar la superficie de la probeta, que se desea preparar, sobre

una serie de papeles abrasivos, cada vez más finos. Una vez obtenido un rayado

uniforme sobre un determinado papel, se debe girar la probeta 90° para facilitar el

control visual del nuevo desbaste. Cada fase será completada cuando

desaparezcan todas las rayas producidas por el paso por el papel abrasivo

anterior.

El desbaste puede hacerse manualmente, o mediante aparatos que se

denominan desbastadoras o lijadoras. Suele hacerse en húmedo, para evitar los

calentamientos que pueden modificar la estructura de la probeta. El desbaste

manual se realiza en cajas de desbaste donde se colocan ordenados, de izquierda

a derecha, de mayor a menor rugosidad, los papeles abrasivos. Los papeles

abrasivos pueden ser de carburo de silicio ( SiC ) o de corindón. Existen en el

comercio papeles de SiC n° 60, 120, 180, 220, 320, 500, 1000, 2400, y 4000. Este

número se corresponde en modo inverso con el tamaño de partícula del abrasivo,

es decir, mayor número menor tamaño de la partícula de abrasivo, y viceversa.

Al final del desbaste, deben lavarse con agua abundante tanto las probetas

como las manos del operador para evitar que las partículas del abrasivo o del

metal en la etapa del desbaste pase a las pulidoras lo cual los haría inservibles,

además en algunos tipos de aleaciones como las de aluminio, la corriente de agua

evita el ennegrecimiento de la superficie.

El pulido:

El pulido tiene por objeto, eliminar las rayas finas producidas en la última

operación del desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimento a

espejo.

El éxito del pulido y el tiempo empleado en la operación, depende en gran

parte del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene

rayas profundas que no se han eliminado en las últimas operaciones de desbaste,

no podrán ser eliminadas durante el pulido con pérdida de tiempo y trabajo.

La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la

probeta sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un

disco que gira accionado por un motor.

Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda, el

terciopelo, y otros que corresponden a nombres comerciales como Selvit, Gamal,

Kanvas, Microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de

alúmina, óxido de cromo, óxido de hierro, óxido de magnesio, o para materiales

muy duros una suspensión de polvo de diamante en aceite mineral. El tamaño de

la partícula abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas décimas de micrón.

Los discos pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior

perfectamente pulida.

La presión a aplicar sobre la probeta, depende de la dureza de la aleación y

debe disminuirse a medida que avanza el pulido, deberá ser tal que se logre hacer

desaparecer en unos pocos minutos las rayas del último papel (600) cuidando de

no excederse en la presión por el peligro de desgarramiento del paño.

Durante la operación del pulido, la probeta deberá desplazarse en la

dirección del radio, desde el borde hasta el centro del disco.

Debe lavarse la probeta en un chorro de agua caliente, secar con la ayuda

de un secador, sin tocar la cara pulida, enjuagarla con alcohol y secarla finalmente

con aire seco o caliente. Observar en el microscopio a 100 aumentos; si persisten

las rayas provenientes del desbaste en el último papel, continuar con el pulido en

la forma ya descrita, todo el tiempo que sea necesario para que éstas

desaparezcan.

La combinación adecuada de estas variables, permitirá alcanzar un óptimo

pulido, aunque difícilmente se logre evitar algo de distorsión; para eliminar esta

última, no queda otro recurso que el de ataque y pulido alternados.

La observación microscópica de la probeta pulida permite reconocer la

presencia de inclusiones no metálicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, óxidos,

micro porosidades. Microgrietas, y grafito. (Víctor David Ramos Banegas 2002).

PULIDORAS METALOGRÁFICAS

El pulido preliminar y el final de una probeta metalográfica desbastada se

realizan en uno o más discos. Tales discos son, esencialmente, platos de bronce

de 20 a 25 mm de diámetro, cubiertos con un paño de calidad apropiada. Los

discos giran, generalmente, en un plano horizontal, y es conveniente que cada

disco posea su motor individual para facilitar el control y ajuste de la velocidad de

rotación. Los equipos de desbaste y pulido automáticos ahorran, si duda alguna,

mucho tiempo y trabajo del operador en las operaciones rutinarias de preparación

de las probetas metalográficas. Sin embargo, muchos metalográficos Manifiestan

que en los equipos automáticos, contrariamente a lo que ocurre en la Técnicas

manuales, es difícil observar el progreso de la preparación de la probeta y,

especialmente conseguir el control del grado final del pulido que es necesario en

un trabajo preparatorio de alta calidad. (Molina astillo, Jorge Luis 2008)

PULIDORA DE ALTA PRECISION LOGITECH LP30.

Se utiliza para realizar láminas delgadas tanto en el proceso de rectificado de los

cristales porta como en el terminado de las láminas delgadas. Con capacidad de

pulido de 18 laminas al mismo tiempo. Usa como abrasivo carburo de silicio

(carborundo) en suspensión (grano 800). El espesor de las láminas delgadas se

fija automáticamente dependiendo de las características de cada material, siendo

el más común el de 30 µ.

PULIDORA PLANOPOL-V STRUERS.

Pulidora para materiales opacos. Puede realizar pulidos ópticos mineralógicos y

metalográficos, en soporte de cristal (lámina delgada para ver opacos y hacer

análisis con microsonda) y en soporte de probeta (probeta pulida para el estudio

de opacos). Usa como abrasivo carborundo de diferentes granos (de 400 a 1.200)

y polvo de diamante de diferente diámetro (de 6 a 0,25 µ) que se utilizan con

diferentes platos y sus correspondientes paños de soporte de texturas

características.

Fuente:http://wzar.unizar.es/invest/sai/rocas/dotacion/puli

do.html

PULIDORA DE ALTA PRECISION

PULIDORA MANUAL DE DOS PLATOS METASERV 2.000.

Se utiliza para preparar superficies que no se pueden realizar automáticamente ya

sea por el tamaño o por las características del material. Se utiliza como abrasivo

carborundo en soporte de papel.

http://wzar.unizar.es/invest/sai/rocas/do

tacion/pulido.html

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

PNF: Mecánica, es el conjunto de actividades académicas conducente a

certificaciones profesionales y al otorgamiento de los títulos de Técnica Superior

Universitaria o Técnico Superior Universitario en Mecánica e Ingeniera Mecánica o

Ingeniero Mecánico, así como el grado de Especialista en áreas afines.

ÁREA DE FORMACIÓN: Diseño, procesos de manufactura

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Sustitución selectiva de importaciones.

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

Tipo de investigación:

La metodología de la investigación es de campo no experimental, pues consiste

en la recolección de datos directamente de los elementos investigados y de la

realidad donde ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular o controlar

variable alguna, es decir, se obtiene la información no experimental.

Según lo señalado por Hernández, R y otros (1996): “La investigación no

experimental es sistemática y empírica en la que la variable independiente

no se manipula porque ya ha sucedido. Las indiferencias sobre las

relaciones entre las variables se realizan sin intervención o influencia directa

y dichas relaciones se observan tal y como se han dado en su contexto

natural.”

Analizando los objetivos perseguidos se puede decir que la investigación es

de tipo aplicada, porque pretende aplicar los conocimientos que se adquieren en la

institución en la construcción de la maquina, esta investigación está vinculada con

la investigación básica pues depende de los resultados y avances de esta última,

esto se demuestra al ver que toda la investigación depende de un marco teórico.

La investigación es también de tipo descriptivo porque se pretende construir una

pulidora de rocas para el laboratorio de Geología y Minas del IUTEB. Esto quiere

decir que se manejan las incidencias de una variable sobre otra, según lo

señalado por Hernández, R y otros (1998):

“El diseño transaccional descriptivo tiene como objetivo indagar la

incidencia y los valores en que se manifiestan una variable. El procedimiento

consiste en medir en un grupo de personas y objetos, una o (generalmente)

mas variables y proporciona su descripción.”

POBLACIÓN Y MUESTRA

Población

La población representa el universo o la totalidad de los elementos que se

encuentran inmersos en el fenómeno o realidad que se estudia.

La población vendría a ser toda la gama de pulidoras de rocas y metalografías que

se encuentran en el mercado entre las cuales están las convencionales, las de

doble disco y las de alta precisión.

Muestra

La muestra Según Hernández, (2000): “es, un subgrupo de elementos que

pertenecen a ese conjunto definido en sus características a los que llamamos

población”.

La muestra es no probabilística porque la selección de los elementos

depende del criterio del investigador, y no depende de cálculos de probabilidad

sino que se basa en las decisiones tomadas por los integrantes del grupo

teniendo en cuenta los requerimientos para la construcción de la maquina.

TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS

La técnica principal que se utilizo para la recolección de los datos es la

observación directa. Es una técnica que consiste en observar atentamente el

fenómeno, hecho o caso, tomar información y registrarla para su posterior análisis.

Además la recolección de los datos se realizo mediante el uso del cuaderno

de notas y la cámara fotográfica. También se le realizo una entrevista a uno de los

encargados del laboratorio de geología y Minas para conocer cuáles eran los

requerimientos de ese laboratorio.

TÉCNICA DE ANÁLISIS DE DATOS

Para clasificar los datos obtenidos se utilizo la técnica de análisis de

contenido que consiste en la lectura y relectura de los textos, videos,

documentales, audios, etc. Para ir determinando y agrupando estos datos de

manera más ordenada y clasificada.

PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO

Objetivo 1: La pulidora de rocas funciona de la siguiente manera: un motor de

revoluciones variables hace girar un disco que puede ser de acero o aluminio, este

disco está cubierto por una tela que funciona como lija para desbastar y pulir rocas

hasta que quede una capa fina de material para que este pueda ser observado

con un microscopio para su estudio. La maquina también posee un recipiente para

evitar que el agua o liquido abrasivo aplicado durante el proceso de pulido no

afecte al motor.

Objetivo 2: se estudio el espacio en el laboratorio de geología y minas así como

las necesidades de los profesores para determinar el tipo de maquina pulidora a

construir.

Objetivo 3: se analizo el diseño de las maquinas pulidoras existentes en el

mercado para realizar un bosquejo de cómo quedara la maquina al terminarla.

Objetivo 4: Los parámetros de diseño se establecieron tomando en cuenta los

recursos y el espacio disponible. Luego se realizaron algunos cálculos para

determinar las velocidades lineales obtenidas y compararlas con la d las maquinas

existentes en el mercado.

Objetivo 5: para realizar los planos se tomaron en cuenta las medidas

establecidas para su elaboración y los conocimientos adquiridos en el área de

mecánica.

Objetivo 6: se consideraron los resultados obtenidos en los parámetros de diseño

y las partes necesarias para construir la maquina pulidora de rocas para así

proceder a ensamblar las partes que lo componen:

Armado de la estructura

Fijación del motor con el disco

Interruptor de corriente con voltaje variable

recipiente de agua:

colocar las laminas laterales

Pintura de la maquina pulidora de rocas

Nota: Estos pasos se describen más detalladamente en el siguiente capitulo.

CAPITULO IV

ANALISIS Y PRESENTACION DE RESULTADOS

DESCRIBIR EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA

PULIDORA DE ROCAS

Un motor es accionado por un interruptor eléctrico, este motor hace girar un

disco que esta forrado en una tela abrasiva que es la que permite el desbaste y

pulido de la muestra a preparar.

La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la probeta

sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un disco que

gira accionado por un motor.

Fuente: los autores

Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda, el terciopelo,

y otros que corresponden a nombres comerciales como Selvit, Gamal, Kanvas,

Microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de alúmina,

óxido de cromo, óxido de hierro, óxido de magnesio, o para materiales muy duros

una suspensión de polvo de diamante en aceite mineral. El tamaño de la partícula

abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas décimas de micrón.

Los discos pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior

perfectamente pulida.

DETERMINAR EL TIPO DE MAQUINA PULIDORA DE ROCAS QUE REQUIERE

EL LABORATORIO

Para establecer el tipo de maquina pulidora de rocas se tomo en cuenta lo

siguiente:

Parámetros de funcionamiento establecidos por los profesores del

laboratorio

Disponibilidad de materiales existentes en el medio

Equipos disponibles para el ensamblado de la maquina

Facilidad de almacenamiento y transporte de la maquina

Simplicidad en la operación y el mantenimiento

Estas consideraciones se determinaron teniendo en cuenta el factor económico

para la obtención de los materiales, ya que lo que se quiere es que la máquina

sea económica de construir.

ESTABLECER LAS PARTES QUE CONFORMAN LA MAQUINA PULUDORA

DE ROCAS

Las partes que conforman la maquina pulidora de rocas son las siguientes:

Nº Material Características Cantidad

1 Motor ½ HP

2800rpm

6kg

1

2 Disco de aluminio 6” ɸ

4.2 cm de alto

1

3 Angulo de 10mm * 6m Acero aws A-36

Lados iguales

1 cm cada lado

6m de largo

1

4 Lamina fina Acero aws A-36

150cm x 1cm x 0.2cm

1

5 Lamina de aluminio Corrugada

6m x 2m x 0.2cm

1

6 Remaches Acero

1” ½ de largo

30

7 Eje Acero

0.635 cm ɸ

15 cm de largo

1

8 Manguera Plástico

1m de largo

1

9 Interruptor con variación de voltaje

70 – 120v 1

10 Electrodos Revestido

E – 6013

500g

Tornillos Acero

Cabeza con ranura en cruz

Tabla 1

Fuente: los autores

ESTABLCER LOS PARAMETROS DE DISEÑO PARA LA CONSTRUCCION DE

LA MAQUINA PULIDORA DE ROCAS

Los parámetros de diseño para la construcción de la maquina pulidora de rocas

se establecieron tomando en cuenta el espacio disponible, los materiales, y los

requerimientos del laboratorio de Geología y minas del IUTEB.

Espacio disponible: el espacio disponible en el laboratorio de geología y minas

es reducido, la idea propuesta fue desarrollar una maquina que se pudiera guardar

luego de ser usada. Las dimensiones establecidas son de 45 cm de alto por 30 cm

de ancho. Estas dimensiones fueron determinadas teniendo en cuenta que la

maquina debe de ser compacta y cómoda de usar, también se tomo en cuenta

para determinar estas medidas el alto promedio de las mesas de la institución que

es de 70 cm de alto, garantizando así la comodidad de trabajo si se usa una de

estas mesas para apoyar la maquina.

Materiales: los materiales utilizados para la construcción del equipo fueron

escogidos de acuerdo al trabajo al que va a estar sometida la maquina.

1) El ángulo es fabricado por la empresa SIDETUR. De acuerdo a las

especificaciones de calidad de la empresa las cuales se rigen bajo las

normas COVENIN 1293 para perfiles laminados en caliente, el ángulo

posee una resistencia a la Compresión de 350 Mpa,

2) El electrodo usado para la soldadura fue el E-6013 para soldadura por arco

eléctrico que posee una resistencia a la tracción de 60.000 psi o 413.68

Mpa, esto garantiza que la unión tendrá la resistencia suficiente.

3) El disco es de aluminio, que es un material liviano y resistente.

4) El motor que se utilizara se selecciono de acuerdo al presupuesto

disponible, ya que el mismo es de revoluciones variables se uso un variador

de voltaje para controlar la velocidad de giro.

Requerimientos del laboratorio de Geología y Minas: los requerimientos

establecidos por el laboratorio de geología y minas son los siguientes:

Que sea compacto y fácil de utilizar

Las RPM pueden ser variables o fijas

Que se pueda usar con una fuente de alimentación de 110 V

Que la maquina sea portátil para poder moverla de un lugar a otro con

facilidad.

Estos requerimientos se tomaron en cuanta para el diseño de la maquina.

Calculo de datos importantes para el diseño de la maquina pulidora de

rocas:

Todos estos cálculos han sido ordenados en una tabla para que su comprensión

sea lo más clara posible:

Calculo del área de trabajo

Área de trabajo 0.01824m2

Velocidad angular del disco

2800 rpm 293.2 rad/seg

Velocidad linear del disco (1)

22.28 m/s

Velocidad lineal del disco (2)

14.9 m/seg

Velocidad lineal del disco (3)

7.45 m/seg

Potencia de salida 400W = 0.54 hp

Esfuerzo en los puntos de apoyo

18.61 Mpa

Fuerza total 83.392 N

Tabla 2 Fuente: los autores

Área de trabajo

𝑨 = 𝝅 ∗𝑫𝟐

𝟒

𝑨 = 𝝅 ∗(𝟎. 𝟏𝟓𝟐𝟒𝒎)𝟐

𝟒= 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟐𝟒

A) 400w a hp

𝟒𝟎𝟎𝒘 ∗𝟏 𝒉𝒑

𝟕𝟒𝟔𝒘= 𝟎. 𝟓𝟒 𝒉𝒑

B) 2800 rpm a rad/seg

𝟐𝟖𝟎𝟎𝒓𝒑𝒎 ∗𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅

𝟏 𝒓𝒑𝒎∗

𝟏 𝒎𝒊𝒏

𝟔𝟎 𝒔𝒆𝒈= 𝟐𝟗𝟑. 𝟐 𝒓𝒂𝒅/𝒔

Velocidad lineal 1 (r = 0.0762m)

𝑽 = 𝝎 ∗ 𝒓 = 𝟐𝟗𝟑. 𝟐𝒓𝒂𝒅

𝒔𝒆𝒈∗ 𝟎. 𝟎𝟕𝟔𝟐𝒎 = 𝟐𝟐. 𝟐𝟖 𝒎/𝒔

Velocidad lineal 2 (r = 0.0508m)

𝑽 = 𝝎 ∗ 𝒓 = 𝟐𝟗𝟑. 𝟐𝒓𝒂𝒅

𝒔𝒆𝒈∗ 𝟎. 𝟎𝟓𝟎𝟖𝒎 = 𝟏𝟒. 𝟗 𝒎/𝒔

Velocidad lineal 3 (r = 0.0254m)

𝑽 = 𝝎 ∗ 𝒓 = 𝟐𝟗𝟑. 𝟐𝒓𝒂𝒅

𝒔𝒆𝒈∗ 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝟒𝒎 = 𝟕. 𝟒𝟓 𝒎/𝒔

Cálculos de esfuerzo en la estructura

Fuerza Total: F1 + F2

F1: fuerza ejercida por el peso del motor y el disco sobre la estructura.

F2: fuerza ejercida sobre la estructura cuando se le aplica presión al disco para

pulir la probeta.

Peso del motor y el disco: 8.5 kg.

Diámetro de la probeta: 0.03m

𝐹1 =𝑃𝑒𝑠𝑜

𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 = 8.5 𝑘𝑔 ∗ 9.81

𝑚

𝑠2= 83.38 𝑁

Presión Aplicada:

𝑃 =𝐹

𝐴= 19.62

𝑁

𝑚2

𝐹2 = 𝑃 ∗ 𝐴 = 0.007𝑚2 ∗ 19.62𝑁

𝑚2= 0.013𝑁

FT = 83.392 N

Ecuaciones de equilibrio:

∑Fy = 0

𝐹

𝐴= 𝑅𝐵 + 𝑅𝐷

∑𝑀𝐵 = −𝐹

4∗ 0.3 𝑚 + 𝑅𝐷

𝑅𝐷 =1

4𝐹

𝑅𝐵 =1

4𝐹

𝑅𝐹 =1

4𝐹

𝑅𝐻 =1

4𝐹

1

4𝐹 = 20.848 𝑁

Fuerza ejercida en los nudos:

Nudo A:

∑Fy = FAB = F4⁄

Por tanto se puede deducir que la fuerza ejercida sobre cada nudo es la misma.

Reacciones en las Secciones:

CENTRO DE GRAVEDAD DEL PERFIL SELECCIONADO PARA LA

CONSTRUCCIÓN DE LA MAQUINA.

A(mm2) X(mm) Y(mm) X * A (mm3) Y * A (mm3)

Figura 1 51 8.5 1.5 433 76.5

Figura 2 60 1.5 10 90 600

111 523 676.5

𝑿(111mm2) = 523. 𝑚𝑚3 𝑿 = 4.7 𝑚𝑚

𝒀(111mm2) = 676.5 𝑚𝑚2 𝒀 = 6.1 𝑚𝑚

Esfuerzo en cada sección:

Área: 1.12 mm2

𝜎 =𝐹/4

𝐴=

20.848 𝑁

1.12 𝑋10−6𝑚2= 1.86 𝑋107𝑃𝑎 = 18,61𝑀𝑝𝑎

Esto significa que la estructura no cederá ante el esfuerzo de compresión

que se le aplicara al estar realizando un pulido.

SOLDADURA:

Tipo de Soldadura: Soldadura por Arco Eléctrico (SAE)

Tipo de Unión: unión de esquina con filete externo único.

Tipo de Electrodo: electrodo revestido E-6013

Diámetro del electrodo: 3.32 mm

Resistencia del Electrodo: 60.000 Psi

Posiciones de la Soldadura: Soldadura plana y vertical

Intensidad de la Corriente: 70 Amp

Tornillos:

Cabeza: destornillador semiesférico

Rosca: métrica

REALIZAR LOS PLANOS 2D Y 3D REALES DE LA MAQUINA

El primer paso para realizar los planos de la maquina pulidora de rocas en

Autocad, es determinar el sistema de unidades con el que se va a trabajar, se

usara el sistema internacional de unidades por ser el más común. Luego se

procedió a elaborar cada pieza de la maquina obteniendo para cada pieza las

vistas isométricas, luego que se realizaron cada una de las piezas se procedió a

realizar los planos de conjunto y los planos de detalle de la maquina pulidora de

rocas.

CONSTRUIR LA MAQUINA PULIDORA DE ROCAS Para construir la maquina

pulidora de rocas se requieren los siguientes materiales y equipos:

Nº MATERIAL CANTIDAD

1 Motor de ½ HP y 2800rpm 1

2 Disco de aluminio de 6” 1

3 Angulo de 10mm * 6m 1

4 Lamina de 150cm x 1cm x 0.1cm 1

5 Lamina de aluminio de 1mm de espesor 1

6 Remaches de 1” ½ de largo 30

7 Eje de acero de 15 cm de largo 1

8 Manguera plástica 1

9 Cable de corriente 1

10 Clavija (enchufe) 1

11 Interruptor con variación de voltaje 1

12 Electrodos E6013 500g

Tabla 1

Fuente: los autores

Equipos necesarios para la construcción de la maquina pulidora de rocas:

Maquina de soldar SAE

Taladro

Martillo

Cepillo de Alambre

Remachadora

Esmeril

Pasos a seguir para la construcción de la maquina pulidora de rocas:

1. Armado de la estructura:

Se corta el ángulo de 6m en vario segmentos con las medidas requeridas

para la construcción de la maquina pulidora de rocas

Se unen los ángulos aplicando una soldadura de manera pareja y

homogénea, tratando de que no ocurran desperfectos en la soldadura.

Se quitan las escorias y virutas de la soldadura usando el martillo y el cepillo

de alambre.

Con el esmeril se pulen las soldaduras para que queden lo mas parejas

posible a la superficie del ángulo.

2. Fijación del motor con el disco:

Se corta la lamina fina de acero de 1cm de grosor en 4 laminas de 22

cm

Se colocan 2 en la parte de inferior del motor y las oreas 2 en la parte

superior

Cada una de las laminas va fijada a una esquina diferente del armazón

Se aplica soldadura para fijar el motor al armazón

Al momento de fijar el motor se debe de tener cuidado para que el motor

no quede inclinado.

3. recipiente de agua:

el recipiente de agua se hará con la lámina de aluminio, y tendrá unas

dimensiones de 7.5cm de alto por 19cm de ancho. Y tendrá dos orificios

de 9mm de radio.

Se utiliza una tijera de metal, para picar la lamina, y que quede lo más

exacta posible.

Se doblan los laterales de la lámina para formar el recipiente y se fijan

con silicón multiuso en las esquinas para evitar fugas de agua.

Luego de que el recipiente está pegado, se fija al armazón con silicona

multiusos y se deja que seque.

4. Interruptor de corriente con voltaje variable

Este se debe conectar a una de las líneas de alimentación de corriente

del motor.

Se puede aplicar soldadura de estaño o cinta adhesiva aislante, según

convenga para que quede fijado el cable a los terminales.

Se debe de asegurar que la corriente pase primero por el interruptor

antes de llegar al motor.

5. Colocar las laminas laterales

Cada una de estas laminas será fijada por remaches al armazón

Se colocaron pequeñas pestañas de acero con soldadura al armazón

para facilitar la fijación de las láminas.

Se realizaron orificios en cada una de las laminas y en las pestañas de

manera que coincidieran entre si

Luego se uso la remachadora para colocar un remache en cada pestaña

para así sujetar las láminas laterales.

6. Pintura de la maquina pulidora de rocas

Primeramente se aplico una capa de pintura anticorrosiva para evitar

oxidación por humedad del equipo, y así alargar la vida útil de este.

Luego se aplicaron varias capas de pintura sintética de secamiento

rápido para darle un acabado negro mate a la maquina.

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Como conclusión podemos decir que las maquina pulidora de rocas se

utiliza para la preparación de las muestras de minerales y rocas para

estudios microscópicos, y que estas maquinas permiten la reducción del

tiempo que se requiere para el pulido ya que se hace de una forma más

rápida y eficiente que haciéndolo de manera normal. Estas maquinas tienen

que tener un acabado completamente lizo en la parte superior del disco

para garantizar el pulido uniforme de la muestra. El pulido se puede realizar

tanto a revoluciones constantes como a revoluciones variables.

En la actualidad el Instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar

no cuenta con los recursos necesarios para la obtención de este tipo de

equipos, y por eso es que depende de la iniciativa de alumnos y profesores

para la realización de proyectos tecnológicos que permitan sustentar esta

problemática y que a la vez garanticen que la formación del estudiante se

está realizando de manera correcta ya que estos son capaces de aplicar los

conocimientos adquiridos en las horas de clase, en las practicas ya sean en

la universidad o fuera de esta.

El armado de la maquina se realizo durante las horas de trabajo

independiente que se le asignan a cada estudiante, garantizando así el

cumplimiento con las otras asignaturas impartidas en esta casa de estudios.

La experiencia adquirida durante el armado sirvió para afianzar los

conocimientos adquiridos en el área de procesos de manufactura,

incluyendo la soldadura, el torneado y la utilización del esmeril y segueta.

RECOMENDACIONES:

La maquina fue diseñada para trabajar únicamente en fuentes de

alimentación de 110V por lo cual no se debe de conectar a una fuente de

alimentación de mayor voltaje.

El disco es de aluminio, por lo tanto se debe evitar que reciba golpes en su

superficie para evitar que se creen áreas porosas en la superficie ya que

esto podría ocasionar imperfecciones durante el pulido.

El motor de la pulidora de rocas no está diseñado para quedar encendido

durante un tiempo demasiado prolongado, por lo cual una vez terminado el

trabajo de pulido se debe desconectar la máquina para evitar que se

sobrecaliente.

BIBLIOGRAFIA

José luis tristancho r. (2007) diseño y construcción de una desbastadora

metalografíca bajo norma astm e – 3. Pereira, Colombia

Perales Márquez, Carlos Xavier. (2010). Rediseño de una maquina pulidora de

rocas para la conformación del laboratorio de preparación minerales del

departamento de geología y minas del instituto universitario de tecnología del

estado bolívar (iuteb). Ciudad Bolívar, Venezuela.

Molina astillo, Jorge Luis. (2008). Pulido fino. Buenos Aires, Argentina.

Ferdinand P. Beer. Mecánica Vectorial para Ingenieros (estática). 8va Edición.

McGRAW-Hill/Interamericana S.A. Caracas, Venezuela.

Ferdinand P. Beer. Mecánica de Materiales. 3ra Edición. McGRAW-

Hill/Interamericana S.A. Caracas, Venezuela.

HIERROBECO CA, 2008. Catalogo de Productos Siderúrgicos, Caracas

Venezuela.

http://www.sidetur.com.ve/productos/angulos.asp

http://wzar.unizar.es/invest/sai/rocas/dotacion/pulido.html

http://www.mailxmail.com/curso-metalografia

http://www.mecacisa.com/pdfs/rocas/r4-pulimetalograf.pdf

http://victordavidramos.blogspot.com/2008/10/informe-de-laboratorio-pulido-

de.html

http://elblogdejorgemol.blogspot.com/2008/10/pulido-fino.html

GLOSARIO DE TERMINOS

Abrasivo: Un abrasivo es una sustancia que tiene como finalidad actuar sobre

otros materiales con diferentes clases de esfuerzo mecánico: triturado, molienda

corte, pulido. Es de elevada dureza y se emplea en todo tipo de procesos

industriales y artesanos.

Clavija: Pieza que se introduce en una toma eléctrica o telefónica para establecer

una conexión.

Desbaste: Quitar las partes más duras o ásperas de un material que se va a

trabajar.

Microgrietas: grietas microscópicas presentes en diferentes materiales.

Presión: Fuerza que ejerce un gas, líquido o sólido sobre cada unidad de

superficie de un cuerpo.

Pulir: Alisar una superficie para que quede suave y brillante.

Velocidad angular: La velocidad angular es una medida de la velocidad de

rotación. Se define como el ángulo girado por una unidad de tiempo y se designa

mediante la letra griega ω. Su unidad en el Sistema Internacional es el radián por

segundo (rad/s).

Velocidad lineal: Es lo que se tarda en recorrer un espacio en línea recta. Por

ejemplo, los jugadores de baloncesto, deben de tener mucha velocidad lineal para

no tardar en llegar al campo del equipo contrario y meter canasta.

Costo de materiales para la construcción de la Maquina Pulidora de rocas

Nº MATERIAL CANTIDAD Bs.F

1 Motor de ½ HP y 2800rpm 1 800

2 Disco de aluminio de 6” 1 300

3 Angulo de 10mm * 6m 1 30

4 Tornillos 10 15

5 Lamina de aluminio de 1mm de espesor 1 130

6 Remaches de 1” ½ de largo 30 12

7 Eje de acero de 15 cm de largo 1 10

8 Manguera plástica 1m 15

9 Interruptor con variación de voltaje 1 50

10 Electrodos E6013 500g 15

Total 1377

IMÁGENES DEL TRABAJO REALIZADO PARA ARMAR LA MAQUINA