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PRACTICA ACADÉMICA EN INDUSTRIAS IMR
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
BUCARAMANGA
2020
DANIEL FELIPE ARIAS GONZÁLEZ
PRACTICA ACADÉMICA EN INDUSTRIAS IMR
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
BUCARAMANGA
2020
DANIEL FELIPE ARIAS GONZÁLEZ
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Mecatrónico
Director:
FAUSTINO ANTONIO MUÑOZ MONER
PhD. en Control y Automatización Industrial
NOTA DE APROBACIÓN
Práctica académica titulada “Práctica académica en
Industrias IMR”, presentado por el estudiante Daniel
Felipe Arias González para optar por el título de ingeniero
mecatrónico
Firma director
Ph.D Fasutino Antonio Muñoz Moner
Bucaramanga, Santander, Colombia, 2020.
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 7
1. OBJETIVOS ......................................................................................................... 9
1.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 9
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 9
2. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 10
2.1 CONTROL NUMÉRICO ................................................................................... 10
2.2 TORNO CNC ................................................................................................... 11
2.3 HERRAMIENTAS DE OPERACIÓN TORNO CNC .......................................... 13
3. ACTIVIDADES ................................................................................................... 18
3.1 PRODUCCIÓN DE PIEZAS SEGÚN MUESTRA O PEDIDO .......................... 18
3.2 PRODUCCIÓN DE POLEAS DE DIFERENTES PERFILES Y AJUSTE DE
RODAMIENTO ....................................................................................................... 20
4. CONCLUSIONES .............................................................................................. 27
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 28
LISTA DE ILUSTRACIONES
Pág.
Ilustración 1. Torno CNC Fanuc i serie .................................................................. 10
Ilustración 2. Tablero de control CNC .................................................................... 11
Ilustración 3. Copa torno CNC ............................................................................... 12
Ilustración 4. Manómetro presión de copa y punto ................................................. 13
Ilustración 5. Herramienta de grafilado .................................................................. 14
Ilustración 6. Herramienta de desbaste .................................................................. 14
Ilustración 7. Herramienta de roscado ................................................................... 15
Ilustración 8. Broca de perforación ......................................................................... 16
Ilustración 9. Nine .................................................................................................. 16
Ilustración 10. Centro-punto ................................................................................... 17
Ilustración 11. Roscado varilla de acero según muestra ........................................ 18
Ilustración 12. Roscado niple acero carbón calibre 80 ........................................... 19
Ilustración 13. Brazo palpador torno CNC .............................................................. 20
Ilustración 14. Sensor brazo palpador torno CNC .................................................. 20
Ilustración 15. Material a tope ................................................................................ 21
Ilustración 16. Refrentado y desbaste cilíndrico ..................................................... 22
Ilustración 17. Corte V herramienta multidireccional .............................................. 22
Ilustración 18. Perforación y expansión ................................................................. 23
Ilustración 19. Tronzado......................................................................................... 23
Ilustración 20. Ajuste de rodamiento, calibrador digital .......................................... 24
Ilustración 21. Polea en U 2 ½” ....................................................................................... 24
Ilustración 22. Tubería ranurada acero carbón 1 ½” ................................................... 25
Ilustración 23. Mecanizado polímero Empack HD. ................................................ 26
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INTRODUCCIÓN
El siguiente documento presenta la experiencia de práctica académica realizada
durante el año 2020 en la empresa Industrias IMR en la cual fue posible aplicar y
recibir conocimientos ingenieriles que complementan la formación recibida durante
el curso de la carrera profesional de ingeniería mecatrónica en la Universidad
Autónoma de Bucaramanga.
Durante el transcurso de la práctica académica se ponen a prueba los
conocimientos adquiridos durante la carrera cursada y permite al estudiante
desenvolverse en un ambiente laboral, además de proporcionar herramientas y
situaciones en las cuales sea puesto a prueba su competencia profesional.
La práctica fue desarrollada en la empresa Industrias IMR en la ciudad de
Bucaramanga, empresa que cuenta con distintos procesos, y maquinaria en el área
de manufactura. Se especializa en la comercialización de racores, válvulas y
sistemas de conducción de fluidos entre otros. El impacto del sector de manufactura
y producción de piezas al por mayor es significativo para diferentes sectores en los
que se comercializan estos productos. El sector rural requiere líneas de agua, aire
o gas para la producción de sus servicios, así como implementos que van desde
válvulas hasta llaves de paso. Productos como nipleria o accesorios de conexión de
tubería son altamente comercializados en este sector.
La empresa colombiana IMPOFER realizaba pedidos de 6000 niples de las
siguientes medidas; ½” diametral x 2” de longitud. Productos cuyo fin es la
comercialización en diferentes ciudades del país ya que a diferencia de la empresa
industrias IMR, IMPOFER se encuentra en otras ciudades a nivel nacional. De esta
forma es posible tener una visión más clara del impacto del sector de manufactura
desde el trabajo realizado en la práctica académica.
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En cuanto a otros sectores como el de alimentos, la industria de manufactura
también se ve envuelta. Los camiones transportadores de alimentos o productos de
consumo humano requieren válvulas en materiales adecuados para este tipo de
productos. La producción de estas válvulas se realiza en su totalidad en la empresa,
fueron diseñadas y producidas en industrias IMR, y su impacto en el sector se ve
reflejado en el fin de la distribución de estos productos de manera segura y sin
representar ningún cambio en la composición del producto transportado.
Estos ejemplos de productos comercializados y que tienen impacto en el entorno
producidos por técnicas de manufactura son realizados por distintas etapas. En el
caso de la nipleria primero pasaban por un proceso de corte para tener una medida
uniforme y posteriormente al torno CNC en donde se realizaba el mecanizado de
rosca. De esta forma todas las celdas de manufactura de la empresa tienen
participación en los diferentes productos que se venden. Dependiendo de los
requerimientos puede pasar el material por etapa de soldadura, mecanizado, corte,
etc.
El área de desempeño de la práctica fue en un centro de mecanizado por control
numérico computarizado en la cual se desarrollaron distintos procesos que serán
explicados en el siguiente documento.
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1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Apoyar la producción y desarrollo de productos de la empresa en el torno CNC, de
los cuales se requiera mecanizado preciso y detallado.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Operación y mantenimiento del torno CNC
• Ejecución de procesos de manera eficaz
• Capacitación de herramientas adecuadas para cada proceso
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2. MARCO CONCEPTUAL
2.1 CONTROL NUMÉRICO
El control numérico consiste en un sistema de automatización de herramientas
operadas con comandos de programación previamente establecidos con el fin de
realizar procesos de mecanizado más rápidos y precisos.
Este tipo de sistemas han revolucionado la industria de manufactura siendo posible
realizar procesos que anteriormente eran imposibles de realizar en materiales
metálicos o también requerían procesos de trabajo más largos. Por lo que como
consecuencia favorable de esto ha sido una mayor producción de piezas y el
aumento de la precisión además de mejores acabados.
Ilustración 1. Torno CNC Fanuc i serie
Fuente: Autor del proyecto
11
2.2 TORNO CNC
El torno CNC es una de las principales herramientas de desarrollo de la producción
en la industria de manufactura. Tiene como base de operación el desarrollo de
procesos a partir de programas configurados en la memoria de la máquina.
Existen diferentes procesos de mecanizado como desbaste, tronzado,
perforaciones, desbaste cilíndrico, roscado entre otras. Es posible realizar piezas
en diferentes materiales, y la variación que vería el proceso iría de la mano con el
material de las herramientas de corte así como valores de velocidad de giro o
presión de corte.
Ilustración 2. Tablero de control CNC
Fuente: Autor del proyecto
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Uno de los tornos CNC más comunes son los que trabajan en dos coordenadas,
(x,z). Estos se diferencian porque la copa en donde están las mordazas está fija,
esto quiere decir que el material esta fijo y no puede desplazarse, únicamente rotar.
Y las herramientas de corte mecanizan en el eje x que determina la altura, y el eje
z que determina la profundidad hacia el centro de la copa.
También existen diferentes mordazas que van en función del tipo de agarre para el
material, es decir características como diámetro o tipo de agarre sea interno o
externo determinan el tipo de mordaza a utilizar. Otro valor variable de la copa y las
mordazas es la presión de agarre que también está configurada de acuerdo al
material a trabajar.
Ilustración 3. Copa torno CNC
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 4. Manómetro presión de copa y punto
13
Fuente: Autor del proyecto
2.3 HERRAMIENTAS DE OPERACIÓN TORNO CNC
El torno CNC es una máquina flexible debido a que permite el uso de distintas
herramientas de mecanizado en el mismo proceso, esto porque cuenta con una
torreta en la que es posible ubicar las herramientas necesarias para realizar el
trabajo. A continuación se muestran algunas de ellas y se explica su uso o función
dentro del sistema de manufactura.
• Herramienta de grafilado: Es utilizada para dar un acabado final en el que existe
un mejor agarre del material, tiene una geometría característica en forma de
diamante y esta queda grabada en la superficie del material.
Ilustración 5. Herramienta de grafilado
14
Fuente: Autor del proyecto
• Herramienta de desbaste: Es utilizada con diferentes propósitos desde realizar
refrentado de caras planas, hasta desbaste cilíndrico o cónico. Se utiliza cuando
es necesario disminuir el diámetro de un material o también para mejorar el
acabado de una superficie.
Ilustración 6. Herramienta de desbaste
Fuente: Autor del proyecto
15
• Herramienta de roscado: Su función es la de realizar roscado en tubería, durante
la practica académica se utilizaron dos tipos, para roscar tubería en hierro
galvanizado y en acero carbón y la otra era de una aleación especial para
realizar roscado en acero inoxidable el cual es más duro de mecanizar por lo
que es necesario utilizar esta pastilla de diferente material.
Ilustración 7. Herramienta de roscado
Fuente: Autor del proyecto
• Broca de perforación: Esta herramienta se utiliza como su nombre lo indica para
realizar perforaciones. Tiene la particularidad de que trabaja mejor de una sola
pasada, es decir sin retroceder y volver a perforar. En lugar de esto realizar una
sola pasada.
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Ilustración 8. Broca de perforación
Fuente: Autor del proyecto
• Nine: Herramienta utilizada para realizar pequeñas perforaciones o también
utilizada para realizar biselado interior.
Ilustración 9. Nine
Fuente: Autor del proyecto
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• Centro-punto: Este accesorio del torno CNC es utilizado como un apoyo para
realizar mecanizados en los que es posible que el material se flecte o vibre en
exceso y no permita un proceso efectivo. Como ejemplo fue utilizado para
realizar el roscado de las varillas de construcción, ya que al haber dos puntos de
apoyo, siendo el punto uno y la mordaza el otro esto asegura que la pieza pueda
ser trabajada sin complicaciones. Como dato adicional para realizar este proceso
primero se realiza una pequeña perforación en el centro de la varilla y una vez
realizado se procede a introducir el punto.
Ilustración 10. Centro-punto
Fuente: Autor del proyecto
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3. ACTIVIDADES
3.1 PRODUCCIÓN DE PIEZAS SEGÚN MUESTRA O PEDIDO
Las actividades que desempeñé durante la práctica académica siendo operador
CNC consistieron en su gran mayoría en la producción de distintas piezas
ordenadas sobre pedido o bien para suplir el stock de la empresa. La mayor parte
del trabajo realizado consistió en mecanizar tubería de diferentes diámetros,
calibres y longitudes en niples o tubería para conexión. También se realizó el
mecanizado de varillas utilizadas en construcción, roscándolas y doblándolas.
Ilustración 11. Roscado varilla de acero según muestra
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 12. Roscado niple acero carbón calibre 80
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Fuente: Autor del proyecto
Fue necesario aprender a realizar el montaje previo a producción, esto incluye la
selección adecuada de herramientas a utilizar en el mecanizado, sea roscado,
tronzado, perforación, etc. Y además el correcto montaje de las mismas. Al
momento de realizado el montaje es fundamental realizar una correcta
compensación de las herramientas ubicadas en la torreta para el funcionamiento
adecuado durante el proceso de mecanizado. Ya que si las herramientas no son
compensadas la máquina no tiene la noción del espacio que ocupan estás
herramientas y puede provocar que se estrellen contra el material. Para realizar la
compensación se utiliza el comando G56 T (el número de la herramienta a
compensar) y se realiza manualmente con el brazo palpador del CNC.
Ilustración 13. Brazo palpador torno CNC
20
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 14. Sensor brazo palpador torno CNC
Fuente: Autor del proyecto
3.2 PRODUCCIÓN DE POLEAS DE DIFERENTES PERFILES Y AJUSTE DE
RODAMIENTO
Otra actividad que desempeñé fue la producción de poleas las cuales son
comercializadas en la empresa. Como caso particular de este producto es necesario
tener en cuenta el ajuste de rodamiento a la hora de realizar el mecanizado de forma
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que el ajuste sea preciso y permita al rodamiento posicionarse de manera correcta
y permitir que pueda rodar pero que permanezca fijo en su lugar. Para garantizar
esto fue necesario utilizar un calibrador digital y estar atento a la medida diametral
de cada una de las piezas realizadas. Para el perfil en v de poleas se siguen los
siguientes pasos.
El proceso se realiza a partir de un eje macizo de diámetro según especificaciones,
las más comunes son las de 2 ½”. Se lleva el eje a tope y posterior a esto se realiza
una operación de refrentado para igualar la cara del eje, seguido de esto se
mecaniza un desbaste diametral para definir la pieza. El siguiente paso es con la
herramienta de corte multidireccional realizar la forma en V de corte donde va a
reposar la polea. Se perfora con la broca y con la herramienta de expansión se le
da el ajuste de rodamiento final. Finalmente se tronza la pieza y su mecanizado está
completo.
Ilustración 15. Material a tope
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 16. Refrentado y desbaste cilíndrico.
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Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 17. Corte V herramienta multidireccional.
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 18. Perforación y expansión.
23
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 19. Tronzado
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 20. Ajuste de rodamiento, calibrador digital.
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Fuente: Autor del proyecto
Otro perfil de poleas desarrolladas fue en U también de 2 ½”:
Ilustración 21. Polea en U 2 ½”.
Fuente: Autor del proyecto
Se mecanizaron diferentes tipos de piezas y fue posible realizar distintos tipos de
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procesos con las mismas herramientas, un ejemplo de esto es que la herramienta
de tronzado nos permite realizar ranuras en tubería, utilizadas para ciertos tipos de
acoples y esto nos facilita mucho trabajo. Los materiales de las pastillas de corte
varían en función del material a trabajar, y siempre se utilizar refrigerante para
alargar la vida útil de las pastillas como también para evitar sobrecalentamientos en
el material y en las herramientas. Este refrigerante está compuesto por 1 parte de
aceite por 5 de agua y una bomba en el interior del CNC distribuye el refrigerante
de manera uniforme durante todo el proceso. Algunas excepciones en las que no
se utiliza refrigerante son en el mecanizado de bronce o de ciertos polímeros.
Ilustración 22. Tubería ranurada acero carbón 1 ½”
Fuente: Autor del proyecto
Ilustración 23. Mecanizado polímero Empack HD.
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Fuente: Autor del proyecto
4. CONCLUSIONES
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Una de las herramientas más versátiles en la industria de manufactura es el torno
CNC, debido a la facilidad de realizar distintos procesos durante un solo
mecanizado. Esto se ve reflejado en una mayor producción un mejor acabado y en
piezas más precisas.
Uno de los aspectos más importantes a la hora de realizar un proceso en el torno
CNC consiste en la previa verificación de un correcto montaje de las herramientas
a utilizar, esto de la mano con la compensación de las mismas, de esta manera se
pueden evitar errores o problemas que puedan surgir.
Antes de realizar cualquier operación en el CNC es necesario verificar niveles de
refrigerante y que la copa esté engrasada.
Los elementos de protección personal son esenciales para salvaguardar la
integridad del operario en el caso del torno CNC el uso de guantes, gafas y tapa-
oídos son primordiales para un ambiente de trabajo adecuado.
Fue posible concluir que dependiendo del material a trabajar se deben utilizar
diferentes herramientas de mecanizado, esto ya que hay unos materiales más duros
que otros.
Esta práctica académica permitió realizar un balance de conocimientos adquiridos
y de entender el ambiente laboral de una empresa enfocada a la manufactura.
BIBLIOGRAFIA.
28
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