Proyecto final inventor de motor a vapor PDF

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PROYECTO:UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚModelamiento de un motor de vapor de doble efecto en forma de v utilizando Autodesk Inventor ProfessionalCURSO:Dibujo CAD (6082)CICLO:III CicloDOCENTE:Ing. Ludwin David Huacasi AñamuroALUMNOS:Huayhua Riveros, Diana Huamani Morán, MarcosAREQUIPA – PERÚ20211RES...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ PROYECTO: Modelamiento de un motor de vapor de doble efecto en forma de v utilizando Autodesk Inventor Professional CURSO: Dibujo CAD (6082) CICLO: III Ciclo DOCENTE: Ing. Ludwin David Huacasi Añamuro ALUMNOS: Huayhua Riveros, Diana

Huamani Morán, Marcos

AREQUIPA – PERÚ 2021 1

RESUMEN Como parte de la evaluación final en el curso DIBUJO CAD, el presente trabajo investigado surge de la necesidad de entender el propósito acerca de la máquina y su realización utilizando el software Inventor Professional. Las piezas de nuestra maquinan pasa por un proceso de diseño y creación con la finalidad de ser ensambladas una con otra formando finalmente una pieza compuesta y única; la cual es, en este caso, es un motor de vapor de doble efecto en forma de V, siendo su creador el emblemático James Watt que con el pasar del tiempo surgió muchas mejoraras como se visualizara en nuestro proyecto. Finalmente, el software utilizado en el presente curso brindo las herramientas adecuadas para un correcto y fácil aprendizaje, permitiendo adquirir amplios conocimientos y adiestramiento sobre el diseño de objetos en el espacio, en donde el avance y mejora diaria solo fue limitada por la imaginación de cada alumno.

ABSTRACT As part of the final evaluation in the CAD DRAWING course, the present researched work arises from the need to understand the purpose about the machine and its realization using Inventor Professional software. The pieces of our machinery go through a design and creation design in order to be assembled one with another, finally forming a composite and unique piece; which is, in this case, a V-shaped double-effect steam engine, its creator being the emblematic James Watt, who with the passage of time came up with many improvements as visualized at the end of our project. Finally, the software used in the present course provided the appropriate tools for a correct and easy learning, allowing to acquire extensive knowledge and training on the design of objects in space, where the progress and daily improvement was only limited by the imagination of each. pupil.

ÍNDICE RESUMEN ............................................................................................................2 I.

INTRODUCCIÓN ...........................................................................................4

II. OBJETIVO GENERAL .................................................................................. 5 III.

LIMITACIONES .......................................................................................... 6

IV.

JUSTIFICACIÓN ........................................................................................7

V.

MARCO TEÓRICO .....................................................................................8

VI.

METODOLOGÍA .......................................................................................12

VII.

DESARROLLO.........................................................................................14

VIII. RESULTADOS..........................................................................................20 IX.

CONCLUSIONES.....................................................................................21

X.

RECOMENDACIONES............................................................................22

XI.

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................23

XII.

PLANOS………………………………………………………………….……24

3

I.

INTRODUCCIÓN

Para la fabricación o la construcción de piezas en diferentes áreas, como por ejemplo mecánica, informática, física, etc., es necesario realizar un análisis del diseño de la misma, sobre sus ventajas y desventajas, antes de invertir en la construcción masiva de la misma, este análisis sobre su diseño, tamaño, forma, medidas, etc. es posible realizarlo con ayuda de software de diseño, como lo es el Autodesk Inventor Professional. Por ello, en el proceso de elaboración se ha modelado piezas como cilindros, bloque de puertos, válvulas, pernos, tuercas, bloque, tubo de conexión, etc. De este modo, se inicia diseñándolas en 2D para luego convertirlas a 3D, con ayuda de las diferentes funcionalidades de la aplicación Inventor Professional. Posteriormente, se realizó el ensamblado de las piezas diseñadas formando finalmente, en conjunto, una sola pieza. A continuación, se realizó el acotamiento respectivo de cada una de las piezas creadas, obteniendo como resultado archivos *.ipt (Piezas Individuales), *.iam (ensamblado de piezas) y *.dwg (acotamiento de piezas). Es necesario recalcar que, el presente trabajo ayudará a emplear todos los conocimientos adquiridos sobre diseño de piezas en 2D, 3D, acotación, ensamblaje y todos los métodos utilizados en el software Inventor Professional, cuya finalidad es el diseño de piezas y ensamblaje para el modelamiento de estas y análisis sobre las formas, tamaños y funcionalidades. En los siguientes párrafos veremos el desarrollo del proyecto.

OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS El objetivo general del presente trabajo es emplear los conocimientos adquiridos en el transcurso del curso de Dibujo CAD para representar, según las normas respectivas, planos de detalle, montaje y despiece para especificar técnicamente un MOTOR DE VAPOR DE DOBLE EFECTO EN FORMA DE V utilizando Autodesk Inventor Professional como software de modelado en 3D para comprender su mecanismo y funcionamiento. A continuación, se presentará nuestros objetivos específicos: 1. Dibujar, representar y diseñar las piezas de despiece usando el software de Autodesk Inventor Professional. 2. Modelar las piezas de despiece y su representación en vistas principales, auxiliares, vistas de sección, roturas y vistas de detalle en planos ejecutados mediante las Normas Técnicas Peruanas. 3. Aplicar las Normas Técnicas Peruanas en la elaboración de los planos del motor de vapor de doble efecto en forma de V. 4. Representar los mecanismos del motor de vapor de doble efecto en forma de V usando planos de ensamblaje, despiece, detalle y animación del mecanismo. 5. Ejecutar Inventor Studio para una mayor comprensión del proceso de ensamblaje del motor de vapor de doble efecto en forma de V.

6. Reconocer el mecanismo y el funcionamiento de las piezas del motor de vapor de doble efecto en forma de V en el proceso de elaboración del modelado en 3D.

II.

LIMITACIONES

En el momento de la realización del modelamiento del motor de vapor de doble efecto en forma de V la limitación más importante que surgirá es el desconocimiento sobre la maquina mencionada. Por ende, se pasará a un proceso de búsqueda de información y análisis de los planos que retrasará el avance de proyecto. Por otro lado, una limitación es la interpretación de los planos ya que se encuentra en inglés, el nombre de las piezas, y la búsqueda de su nombre correcto en nuestro idioma es una pequeña complicación que se buscará solucionar al iniciar el proyecto. Así mismo, los planos presentados contienen abreviaciones del desconocimiento del equipo de trabajo que se tendrán que obviar por la falta de datos de los mismo. La aglomeración de piezas en un mismo plano, limitara la comprensión rápida para el modelado en 3D. Otro factor es la falta de medidas en las piezas que ocasionaran errores en el ensamblaje y posterior presentación del trabajo que nos llevara a futura correcciones innecesarias. Finalmente, la limitación que surgirá es la situación de la pandemia que por la falta de organización del equipo en nuestras reuniones

virtuales

retrasara

la

realización trabajo.

del

III.

JUSTIFICACIÓN

El modelamiento de un motor de vapor de doble efecto en forma de v cuyo planificador fue el Ing. Ludwin David Huacasi Añamuro está justificado ya que la complejidad de la máquina y sus piezas generara en nuestro equipo de trabajo la superación, ejecución y practica de los conocimientos adquiridos en el curso de Dibujo CAD que se emplea utilizando Autodesk Inventor Professional. El manejo del software brinda las herramientas para poder diseñar las piezas que conforman nuestra máquina, así mismo, se identifica la funcionalidad de cada una de ellas. Consecuente, se tomará decisiones para un correcto ensamblaje de las piezas y solucionar posibles errores que se obtendrán por fallos en el plano o el errar humano del equipo, generando una mayor versatilidad con el programa por el constante autoaprendizaje. Añadido a ello, la falta de conocimiento de la maquina brindará un mayor trabajo de investigación por parte nuestra, de esta manera, genera, la agilidad y técnicas adecuadas para aumentar la productividad en los informes que se seguirán entregando en el proceso de nuestra carrera universitaria. Para concluir, se profundizará en la realización de ensamblajes de piezas, planos de conjunto y montaje para una futura elaboración de la máquina. Por ello, para que el operario tenga una mayor facilidad en la realización del motor de vapor de doble efecto en forma de v, abordaremos la herramienta de Inventor Studio, para crear la animación de ensamblaje y desembalaje de la maquina asignada. En otras palabras, el conocimiento adquirido será beneficioso para nosotros el alumnado ya que en beneficio nuestro el docente tiene la certeza que sus estudiantes está en la capacidad de culminar satisfactoriamente este proyecto. Recalcando que el dibujo técnico, debe ser empleado bajo sus normativas que son las NTP (Normas Técnicas peruanas) las ISO, ANSI y ASME cuyo conocimiento generara la realización correcta de los planos de nuestra máquina.

IV.

MARCO TEÓRICO

En el siguiente capítulo, abarcaremos las definiciones de diferentes palabras que fueron relevantes para la realización de nuestro trabajo. Recordando que se está trabajo sobre un motor de vapor de doble efecto en forma de v. A modo de detalle, la invención de la maquina a vapor es una pieza fundamental en la historia de la humanidad. La creación de la misma que impulso la revolución industrial. Con dicha creación se pudo mover trenes que transportaban grandes cantidades de personas y/o carga, al que las embarcaciones de gran tamaño, que entrelazaban continentes ya que esta máquina es un dispositivo que permite transformar la energía calorífica, en energía mecánica, se basa en convertir agua a vapor, lo que provoca el movimiento de un émbolo debido a la presión ejercida. A continuación, se seguirá definiendo las palabras clave, piezas, maquinas.

EL PERNO El perno, por su parte, tiene una rosca métrica que se ha de atornillar a una tuerca para poder aprisionar y sujetar las piezas que se quieren fijar o unir.

LA TUERCA Las tuercas son elementos cilíndricos que tienen un orificio en el centro, con forma de rosca, en el que suele acoplarse un tornillo. La función más importante de las tuercas es la de ajustar y sujetar elementos, normalmente tornillos.

COJINETE PRINCIPAL El elemento de rodamiento, que se produce con alta precisión en el bloque del motor y que lleva el cigüeñal en el bloque del motor en interacción continua con el cigüeñal, se denomina rodamiento principal. Un motor de cuatro cilindros tiene cinco cojinetes principales, y el número de cojinetes principales siempre se ajusta a cada motor con más que el número de cojinetes de brazo.

GUÍA DE DESLIZAMIENTO DE LA CRUCETA Pieza del conjunto biela-manivela que constituye la banda de deslizamiento de la cruceta. En los motores de doble efecto, la biela está unida a una cruceta que, al deslizarse sobre una guía de manivela, acciona el pistón. En los motores comunes alternativos la guía está constituida por las camisas de los cilindros. Si la guía, en vez de ser fija como en los casos descritos, es móvil, se obtiene la transformación del movimiento rotativo de la manivela en el movimiento alternativo oscilante de la guía, denominado precisamente guía oscilante. Esta

última realiza carreras de ida y vuelta con velocidades diferentes, característica que, generalmente, es aprovechada en las máquinas herramientas para obtener la carrera de retorno, pasiva, mucho más rápida que la de trabajo. ABRAZADERA Trozo de fierro o acero, cilíndrico o de otro corte, que doblado en forma de U, sirve para fijar los resortes de ballestas en los ejes delanteros o puentes traseros y cabezales del chasis de un vehículo, mediante tuercas con golillas de presión CILINDRO Cavidad de caras paralelas y bases circulares, donde se desplaza el pistón o émbolo unido por el pasador a la biela que transmite la fuerza al eje cigüeñal.

COJINETES, DE BOLAS O POLINES Conjunto de bolas o polines (cilindros macizos) que quedan alojados entre dos circunferencias de acero llamadas "cono" y "cubeta". Se emplean como intermediarios 26 entre los ejes y el elemento que gira en torno a él, para evitar los roces. El nombre con que más comúnmente se les denomina es "Rodamientos". VÁLVULA Pieza encargada de abrir y cerrar los conductos de entrada y salida de aire del cilindro. Consiste en una cabeza que se apoya en el asiento de la cámara de combustión y que por medio de un vástago se une al muelle que la mantiene cerrada y también la pone en contacto con la leva que la abre. Las válvulas son de admisión cuando se colocan en los conductos de entrada de aire y de escape

cuando están en los conductos de salida de los gases quemados. Las válvulas se fabrican en acero, aunque algunos motores deportivos las tienen de titanio. Las válvulas de escape tienen que ser más robustas porque trabajan a una temperatura (800ºC) mucho mayor que las de admisión. El tamaño de las válvulas de escape es más reducido porque necesitan menos sección para la salida de los gases que están a una presión mayor que la atmosférica. La válvula de admisión necesita más tamaño porque los gases de la admisión llegan a la válvula con depresión, o una ligera presión en los motores sobrealimentado.

BLOQUE DE PUERTOS Pieza donde se mecanizan los cilindros y sirve de base para el resto de los componentes del motor. En su parte inferior se encuentran los apoyos del cigüeñal y en la parte superior se apoya la culata para crear la cámara de combustión. El bloque puede tener los cilindros mecanizados en el mismo material o disponer de camisas postizas (solución más utilizada). Se fabrica en fundición de acero o en aluminio, más ligero, pero necesita camisas de acero o con recubrimientos cerámicos. NORMAS TÉCNICAS PERUANAS Son documentos que establecen las especificaciones de calidad de los productos, procesos y servicios. Existen también NTP´s sobre terminología, métodos de ensayo, muestreo, envase y rotulado que se complementan entre sí. Su aplicación es de carácter voluntario.

NORMAS ISO Las normas ISO son un conjunto de estándares con reconocimiento internacional que fueron creados con el objetivo de ayudar a las empresas a establecer unos niveles de homogeneidad en relación con la gestión, prestación de servicios y desarrollo de productos en la industria. Las iniciales ISO son el acrónimo de International Organization for Standardization AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL Es un software de modelado paramétrico de sólidos en 3D. Inventor ofrece herramientas profesionales y específicas para el diseño mecánico 3D documentación y simulación de productos, lo que facilita el trabajo de diseño de productos. De esta forma, es un programa específico para diseño de producto tiene una gran cantidad de funciones como diseño paramétrico de piezas y ensamblajes,

simulación,

visualización,

automatización,

bibliotecas

de

elementos normalizados y bocetaje, que en otros programas CAD son secundarias. Inventor permite la integración de datos en 2D y 3D en un mismo entorno creando una representación virtual del producto final, de forma que se puede inspeccionar y ajustar el funcionamiento del producto en cualquier momento durante la fase de diseño.

V.

METO DOLOGÍA

Abarcando este capítulo, explicaremos que la metodología utilizada, ésta centrada en un enfoque práctico – funcional ya que el enfoque del proyecto es la construcción de piezas, ensamblaje y el modelamiento de estas en una situación estándar bajo regímenes protocolares siguiendo las Normas Técnicas Peruanas 

ROTULACIÓN (NTP 833.022)



TIPOS Y TAMAÑOS DE LETRAS (NTP 833.003)



TIPOS DE TRAZOS (NTP 833.004)



ESCALAS (NTP 833.005)



VISTAS Y SU COLOCACIÓN (NTP 833.006)



ACOTACIÓN (NTP 833.007)



SISTEMA DE PROYECCIÓN (NTP 833.006)



CORTES Y SECCIONES (NTP 833.017)

Por ende, nuestro trabajo está siendo ejecutado principalmente de manera empírica y objetiva, sin dar énfasis a los aspectos teóricos, debido a que es un trabajo aplicativo de forma operacional. Por otro lado, es necesario recalcar que para realizar el proyecto es de suma importancia el conocimiento del programa Autodesk Inventor Professional. Para conocer mejor las partes del motor de vapor de doble efecto en forma de v es necesario plasmarla en el software tal como está en el plano entregado.

VI. DESARROLLLO Para la elaboración de la máquina de vapor de doble efecto en forma de V. Primeramente hemos un análisis de conocimientos previos, luego idear el modelo 3D.

Una vez hecho esto empezamos con el desarrollo de la maquina en AUTODESK inventor, en el cual se empezó con el dibujo del boceto de cada una de las partes o piezas de la máquina, en el que se escogió plano XY dependiendo a las vistas de la pieza. Se hizo los respectivos usos de las herramientas de inventor para desarrollar cada pieza.

Seguidamente se procedio con la asignación de las medidas. Una vez que se un tubo los bocetos ya elaborados se procedió a la generación de volúmenes, ya sea utilizando la herramienta revolución o extrusión.

Debido a que las partes de la máquina de vapor de doble efecto contenía varios ensambles y sub ensambles, se pasó a hacer cada uno de los subensambles.

Terminado el completo ensamble de la máquina.

Se paso a realizar los respectivos planos, con sus respectivos cajetines para tener medidas de cada pieza y a su vez enumerar cada componente. En este caso se obtuvo planos de despiece, montaje y conjunto.

Finalmente se pasó a lo que es el renderizado y la creación de video de animación de lo que es la máquina de vapor de doble efecto en forma de V. Todo el procedimiento se hizo respetando las normas técnicas peruanas.

Podemos apreciar una captura del sistema de inversión ensamblándose que se pudo descargar. Dicho trabajo se realizo en formato .ipn

VII. RESULTADOS En el transcurso de lo desarrollado tuvimos como resultado de las piezas modeladas en 3D luego de eso nos dirigimos al formato IAM del programa Autodesk Inventor, ensamblamos cada pieza con su respectiva restricción llegando así a generar la Máquina de vapor. Esto nos demoró varios días ya que cada integrante de este grupo hizo las piezas, es decir nos tuvimos que repartir las piezas ya que son bastantes piezas. Una vez hecho los ensambles se generó una imagen render y a su vez un video con la maquina ya rende rizada para poder así tener una mejor visualización de cada componente que forma la máquina.

VIII. CONCLUSIONES Tras realizar el presente trabajo y analizar los resultados obtenidos, se demuestra que el diseño de cada pieza individual de la maquinaria brinda una mayor comprensión y visualización de un elemento una parte y un todo, comprendiendo la importancia de cada una de las partes que compone una el motor de vapor de doble efecto en forma de V. Por consiguiente, se...