Diseño apoyado en CAE de una prensa hidráulica para la fabricación de ladrillos por compresión

El presente trabajo, titulado “Diseño apoyado en CAE de una prensa hidráulica para manufactura por compresión”, tiene como objetivo principal diseñar y evaluar una prensa hidráulica destinada a la fabricación de ladrillos de arcilla. La necesidad de equipos accesibles y efectivos en la industria lad...

Full description

Autores:
Joya Beltrán, David Santiago
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Santo Tomás
Repositorio:
Repositorio Institucional USTA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.usta.edu.co:11634/59356
Acceso en línea:
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Palabra clave:
Hydraulic press
Finite element analysis (FEA)
Compression manufacturing
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Prensa hidráulica
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description El presente trabajo, titulado “Diseño apoyado en CAE de una prensa hidráulica para manufactura por compresión”, tiene como objetivo principal diseñar y evaluar una prensa hidráulica destinada a la fabricación de ladrillos de arcilla. La necesidad de equipos accesibles y efectivos en la industria ladrillera de Colombia, especialmente en Boyacá, impulsó el desarrollo de este proyecto. El diseño se basa en simulaciones por elementos finitos (FEA) y en un sistema de control electrohidráulico, asegurando una operación confiable y adecuada a las exigencias del proyecto. El proyecto se organiza en cuatro capítulos. El primero trata sobre el diseño mecánico de la prensa, abordando la selección de materiales y componentes, como perfiles estructurales y cilindros hidráulicos. El segundo capítulo incluye el análisis estático por elementos finitos, evaluando los puntos críticos del bastidor y de las vigas móviles bajo diversas condiciones de carga. El tercer capítulo presenta el sistema de control electrohidráulico, que regula el funcionamiento de los actuadores y la presión del sistema. El cuarto capítulo analiza la estimación de costos de materiales y fabricación, comparando la fabricación local con la importación desde China. El método utilizado incluyó simulaciones estructurales con Autodesk Inventor Nastran para evaluar los esfuerzos y deformaciones en los componentes principales de la prensa. Se realizaron cálculos específicos para el sistema electrohidráulico y los costos de fabricación, abarcando la selección de componentes fundamentales. Los resultados demuestran que el diseño propuesto cumple con las especificaciones técnicas, garantizando la integridad estructural y el correcto funcionamiento de la prensa hidráulica. La comparación entre la fabricación local y la importación muestra que la opción local resulta 11% más económica, manteniendo la misma capacidad productiva. El diseño de la prensa hidráulica ofrece una solución competitiva para la industria ladrillera de Colombia, con ventajas en términos de costos, accesibilidad de materiales y disponibilidad de soporte técnico.
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El diseño se basa en simulaciones por elementos finitos (FEA) y en un sistema de control electrohidráulico, asegurando una operación confiable y adecuada a las exigencias del proyecto. El proyecto se organiza en cuatro capítulos. El primero trata sobre el diseño mecánico de la prensa, abordando la selección de materiales y componentes, como perfiles estructurales y cilindros hidráulicos. El segundo capítulo incluye el análisis estático por elementos finitos, evaluando los puntos críticos del bastidor y de las vigas móviles bajo diversas condiciones de carga. El tercer capítulo presenta el sistema de control electrohidráulico, que regula el funcionamiento de los actuadores y la presión del sistema. El cuarto capítulo analiza la estimación de costos de materiales y fabricación, comparando la fabricación local con la importación desde China. El método utilizado incluyó simulaciones estructurales con Autodesk Inventor Nastran para evaluar los esfuerzos y deformaciones en los componentes principales de la prensa. Se realizaron cálculos específicos para el sistema electrohidráulico y los costos de fabricación, abarcando la selección de componentes fundamentales. Los resultados demuestran que el diseño propuesto cumple con las especificaciones técnicas, garantizando la integridad estructural y el correcto funcionamiento de la prensa hidráulica. La comparación entre la fabricación local y la importación muestra que la opción local resulta 11% más económica, manteniendo la misma capacidad productiva. El diseño de la prensa hidráulica ofrece una solución competitiva para la industria ladrillera de Colombia, con ventajas en términos de costos, accesibilidad de materiales y disponibilidad de soporte técnico.The present work, titled "CAE-Supported Design of a Hydraulic Press for Compression Manufacturing," has the primary objective of designing and evaluating a hydraulic press aimed at the production of clay bricks. The need for accessible and effective equipment in Colombia's brick industry, especially in Boyacá, prompted the development of this project. The design is based on finite element analysis (FEA) simulations and an electrohydraulic control system, ensuring reliable operation and suitability to the project’s requirements. The project is organized into four chapters. The first addresses the mechanical design of the press, focusing on the selection of materials and components, such as structural profiles and hydraulic cylinders. The second chapter includes the static analysis by finite element, evaluating the critical points of the frame and the movable beams under various load conditions. The third chapter presents the electrohydraulic control system, which regulates the operation of the actuators and system pressure. The fourth chapter analyzes the cost estimation for materials and manufacturing, comparing local production with importing from China. The method used included structural simulations with Autodesk Inventor Nastran to assess the stresses and deformations in the main components of the press. Specific calculations were made for the electrohydraulic system and manufacturing costs, covering the selection of key components. The results show that the proposed design meets the technical specifications, ensuring the structural integrity and proper functioning of the hydraulic press. The comparison between local production and importation reveals that the local option is 11% more cost-effective while maintaining the same production capacity. The design of the hydraulic press offers a competitive solution for Colombia’s brick industry, with advantages in terms of cost, material accessibility, and availability of technical support.Ingeniero MecánicoPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño apoyado en CAE de una prensa hidráulica para la fabricación de ladrillos por compresiónHydraulic pressFinite element analysis (FEA)Compression manufacturingElectrohydraulic systemBrick manufacturingPrensa hidráulicaFabricación de ladrillosManufactura por compresiónSimulación por elementos finitos (FEA)Sistema electrohidráulicoTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA TunjaAIR-HYDRAULICS, INC. The history of factory presses: Where it started and where it’s going. [En línea]. [citado el 26 de marzo de 2024]. Disponible en: https://www.airhydraulics.com/blog/the-history-of-factory-presses-where-it-started-and-where-its-going/.AKAO, Y. Integrating Customer Requirements into Product Design. En: Quality Function Deployment. Nueva York: Productivity Press, 2004. p. 20-38.ALAUDDIN, MD. A Comparative Study on Environmental Impacts of Bricks Prepared by Chimney and Hydraulic Press Processes. Master's thesis, Jahangirnagar University, Department of Environmental Sciences, 2021. 65 p.ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN (AENOR). Seguridad de las máquinas. Principios generales para el diseño. Evaluación del riesgo y reducción del riesgo. UNE-EN ISO 12100. Madrid: AENOR, 2012.BATCHELDER & COLLINS. The history of brick masonry. [sitio Web]. Batchelder & Collins. [Consulta: 02 abril 2024]. Disponible en: https://757brick.com/blog/history-of-brick-masonry/.BEER, F. 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