Este documento describe el diseño de un banco de pruebas neumático para probar la porosidad en válvulas y filtros de diferentes diámetros. El banco permitirá probar hasta 5 válvulas simultáneamente de manera eficiente, segura y confiable. El diseño consiste en 5 cámaras independientes accionadas neumáticamente que sumergirán y sellarán las válvulas para su prueba. El banco cumple con los requisitos del cliente de probar diferentes diámetros de válvulas de manera movilizada entre lí

1. Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
BANCO DE PRUEBAS NEUMATICO PARA
DETERMINAR POROSIDAD EN CUERPOS DE
VALVULAS CHEQUE (HIDRO Y CORTINA) Y
FILTROS
Estudiantes:
Juan Felipe Rojas
Nicolás Álvarez
Santiago Fries
Director:
Ing. Miguel Hernández

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
El cliente tiene la necesidad de la máquina.
Debido a su tamaño considerable de producción y su constante participación en el
mercado a nivel nacional e internacional, se requiere atacar el cuello de botella que
genera el proceso de prueba de las válvulas al final de la línea de producción.
Se hace entonces el llamado a un sistema eficiente para el proceso de manufactura de
las válvulas, seguro en su operación y confiable en su método de inspección.
El proceso se lleva a cabo, en la actualidad, de la siguiente manera:
FINANCIADOR: HELBERT Y CÍA S.A.
VALOR DEL PROYECTO: $5.500.000
TIEMPO DE DESARROLLO: 4 MESES

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se requiere aumentar la eficiencia del proceso de inspección de cuerpos
de válvulas cheque y filtros de diámetros ½”, ¾” y 1” mediante el
diseño, construcción y puesta en marcha de un banco de pruebas
neumático capaz de probar 5 válvulas de igual referencia a la vez, dentro
de los tiempos normalizados, y de brindar comodidad y seguridad al
inspector al momento de realizar la prueba. Se requiere de un sistema
que garantice la calidad del agua, en cuanto a transparencia se
refiere, para así mismo garantizar una correcta inspección de los cuerpos
de válvulas probados así como de un sistema o mecanismo de cierre
rápido que evite fugas de aire por los sellos donde se soportarán las
válvulas.

4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
• Posibilidad de probar cuerpos de válvulas de diámetros ½”, ¾” y 1”.
• Capacidad de probar hasta 5 cuerpos de válvulas tipo cheque hidro, cheque
cortina o filtros a la vez.
• Facilidad en la visualización del cuerpo de las válvulas probadas para
detección humana de fugas.
• Presión de prueba de los cuerpos de 100 psig.
• Movilidad de la máquina entre las líneas de fabricación de los 3 tipos de
productos, con lo que su alimentación de agua, aire a presión y energía
eléctrica involucre.
• Tamaño compacto para permitir un tránsito entre líneas sin mayor dificultad.
• Aplicación de la prueba de manera cómoda por parte del operario sin
incurrir en grandes esfuerzos y/o riesgos.
• Bajo consumo energético de la red de la planta para optimizar los costos del
proceso.

5. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
Barbee ATP Barbee ATR EFCO PS-H 10UW
Series Series

6. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

7. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

8. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

9. GENERACIÓN DEL CONCEPTO
Algunas ideas iníciales

10. DESARROLLO DE LA IDEA

11. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN
5 cámaras independientes, una para cada válvula, las cuales son inundadas y
desalojadas por medio de un circuito hidráulico. La transmisión de potencia se
realiza por medio de un mecanismo articulado accionado por un tornillo de
potencia, este mecanismo soporta una placa que tiene 5 dispositivos que sellan
las válvulas. El sello de las válvulas es plano.

12. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El banco de pruebas permite probar hasta 5 válvulas a la vez
sumergiéndolas en agua y sometiéndolas a una presión neumática
interna, determinada por los términos de calidad propios de la
empresa y las normas que aplican para este tipo de prueba. Además
de esto, el Banco de Pruebas se puede transportar de manera fácil y
cómoda entre las líneas de producción de los 3 tipos de válvulas a
probar.

13. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
Se busca aportar al sector productor de válvulas una alternativa eficiente
y confiable para el momento de probar la porosidad en el cuerpo de las
mismas y así contribuir un poco al desarrollo industrial de este sector.

14. ANÁLISIS ECONÓMICO
MATERIALES
materia prima $ 1.500.000
manufactura materia prima (5% material) $ 75.000
transporte
(5% material) $ 75.000
TOTAL MATERIALES $ 1.650.000
MANUFACTURA
TALLER
hora taller $ 10.000
No. Horas taller 20
subtotal taller $ 200.000
OPERARIOS
costo hora operario $ 3.866
no.horas operario 20
subtotal operario $ 77.326
TOTAL MANUFACTURA $ 277.326

15. ANÁLISIS ECONÓMICO
INGENIERIA
creditos 3
horas creditos 144
ingenieros 3
total horas ingenieros 432
salario ingeniero $ 497.450
subsidio transporte $ 59.300
subtotal ingeniero $ 556.750
costo hora por ingeniero $ 3.866
costo por ingeniero $ 556.750
subtotal ingenieros $ 1.670.250
costo asesores (20% ingenieros) $ 334.050
TOTAL INGENIERIA $ 2.004.300
SUBTOTAL PROYECTO $ 3.931.626
contingencia (5%) $ 196.581
ganancia proyecto (35%) $ 1.376.069
TOTAL COSTOS PROYECTO $ 5.504.277

16. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Generación satisfactoria de solución para el problema planteado, bajo tres
conceptos claves de necesidad del cliente:
Sistema eficiente para el proceso de control de calidad de las válvulas.
Seguridad y confort en la operación.
Confiabilidad en el método de inspección.
•Recomendación principal: no hacer uso del equipo hasta no leer cuidadosamente
los respectivos manuales de operación, mantenimiento y reparación para evitar
accidentes o fallos del equipo, o hasta no recibir la debida capacitación.

17. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE
INGENIERÍA EMPLEADAS
•NORTON. Robert. Diseño de Máquinas. Pearson, Prentice Hall. 1998.
• BUDYNAS. Richard G y NISBETT. J. Keith. Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley. Octava Edición. Mc
Graw Hill. 2008.
•BEER. Ferdinand P. Mecánica Vectorial para Ingenieros Estática. Séptima Edición. Mc Graw Hill. 2004.
•BEER. Ferdinand P. Mecánica Vectorial para Ingenieros Dinámica. Séptima Edición. Mc Graw Hill. 2004.
•Catálogo On-Line Rodamientos SKF.
•http://www.ecplaza.net/tradeleads/seller/5190705/valve_test_bench_caminixjwztq.html
•http://www.traderscity.com/board/products-1/offers-to-sell-and-export-1/valve-testing-bench-17155/
•http://www.efco-beijing.com/websites/support/downloads/efco_valve_test_benches.pdf
•http://www.thomasnet.com/products/valve-test-stands-95989265-1.html
•http://www.china-yysb.com/testbench/main.html
•API STANDARD. API STD 598.Séptima Edición. Octubre 1996.
•ISO STANDARD. ISO 5208.Primera Edición. Septiembre 15 de 1982.
HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES (SOFTWARE DE INGENIERÍA)
•Autodesk Inventor 2008 Professional. Software CAD, Modelamiento y planos.
•ANSYS WorkBench v.10. Software CAD, análisis por elementos finitos.
•SAP2000. Análisis estructural.
•Automation Studio v.5.0. Software CAD, diseño y simulación circuito hidráulico.
•Microsoft Office Excel. Memorias de cálclulo.

18. ¿PREGUNTAS?

19. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN