Diseño de mecanismo para manipulación de discos metálicos para máquina abombadora de cabezales para recipientes a presión según normas API 650.

Abstract

En barranquilla, en el sector metalmecánico encargado de operaciones de abombado y conformación de recipientes a presión es limitado, lo que se traduce en un pobre desarrollo en la industria metalmecánica. El manejo limitado de la maquinaria se debe al elevado costo de los equipos que se requieren para la fabricación de tanques a presión. Con lo cual se observa una oportunidad de negocio donde los estudiantes de pregrado de la Universidad del Norte se han propuesto a diseñar una máquina para el sistema de movimiento discos metálicos de hasta 4 m de diámetro, y espesor de hasta 19 mm, para fabricar tapas para tanques a presión según normas ASME y API 650. El presente proyecto describe los procesos de abombado, las fases de diseño conceptual, básico y detallado de una máquina para la manipulación de los discos metálicos, enfocado principalmente en la arquitectura del mecanismo según la metodología Dieter & Schmidt (2012). El proyecto se fundamentó en una revisión del estado del arte, de la técnica; donde se encontraron opciones de arquitecturas las cuales pueden ser optimizadas. El alcance de la propuesta es únicamente el diseño detallado del mecanismo, y se excluye la fabricación. La definición de requerimientos y especificaciones se realizó usando el método de despliegue de la función de calidad (QFD). Se realizó una descomposición funcional donde se identificaron las funciones de primer, segundo y tercer nivel, generando así tres alternativas de solución para cada función, las cuales se evaluaron con el método AHP. Por último, como resultado del proyecto se diseñó una máquina basándose en las máquinas industriales que consta de tres sistemas principales, inclinación, rotación, levantamiento y traslación accionadas respectivamente por un motorreductor, dos cilindros hidráulicos y una estructura similar a un montacargas, además de un análisis de integridad estructural y un análisis de viabilidad económica.

In Barranquilla, the metalworking industry responsible for pressure vessel bending and forming operations is restricted, which has led to poor development of the metal processing industry. The limited handling of machinery is due to the high cost of equipment required to manufacture pressure tanks. With this opportunity, undergraduates at UN University proposed to design a machine for moving metal discs with a diameter of up to 4 m and a thickness of up to 19 mm to manufacture pressure tank lids. The project specifically seeks the design of machines for the metalworking industry that can handle steel pans for pressure tanks that comply with ASME and API 650 standards. This project describes the bending processes, the conceptual, basic and Detailed desing of a machine for manipulating metal discs, mainly focused on the architecture of the mechanism according to the Dieter & Schmidt (2012) methodology. The scope of the proposal is only the detailed design of the mechanism, excluding manufacturing. The project is based on a review of the latest level of technology; finding architectural options that can be optimized. The definition of requirements and specifications is carried out using the quality function display method (QFD). Perform functional decomposition to determine the first, second, and third-level functions to generate three solution alternatives for each function and evaluate them using the AHP method. Finally, as a result of the project, a machine was designed based on industrial machinery. The machine was composed of three main systems: tilt, rotation, lift and translation, which were driven by a gear motor, two hydraulic cylinders and a forklift-like structure. Structural integrity analysis and economic feasibility analysis.