Ingeniería Mecánica · 2026
Implementación de una máquina termoformadora con control PID y sistema de vacío para el laboratorio de materiales de la Universidad de Córdoba
Este trabajo presenta el diseño, fabricación y validación de una máquina termoformadora construida para el laboratorio de materiales de Ingeniería del programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Córdoba. El proyecto surgió para apoyar las prácticas de laboratorio en transformación de polímeros en la facultad de ingeniería, permitiendo realizar pruebas físicas con materiales termoplásticos. El diseño se realizó mediante modelado en SOLIDWORKS 2024 y matrices de selección. El equipo cuenta con un sistema de calentamiento de 1000W controlador PID REX-C100 en lazo cerrado y un relé de estado sólido (SSR) de 40A. para el moldeado de las piezas, se utilizó una bomba de vacío doméstica adaptada de 1400W adecuada para un área de trabajo equivalente a un formato A4. La seguridad del equipo se aprobó bajo la norma NTC 2050 para la parte eléctrica y la norma ISO 13732-1 para el aislamiento térmico de lana mineral. Las pruebas realizadas con Poliestireno (PS) y Acetato confirmaron que el control preciso de la temperatura elimina defectos como el webbing (arrugas por estiramiento) y el blistering (formación de burbujas), entregando las piezas con una definición correcta.
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Contenido
- INFORMACIÓN GENERAL DE PROYECTOp. 12
- EQUIPO EJECUTORp. 12
- INFORMACIÓN FINANCIERA DEL PROYECTOp. 13
- RESUMENp. 15
- ABSTRACTp. 16
- INTRODUCCIÓNp. 17
- MARCO TEÓRICOp. 18
- Fundamentos técnicos del termoformadop. 18
- Proceso de termoformado:p. 18
- Tipos de termoformadop. 18
- Proceso de termoformado a Presión:p. 19
- Proceso de termoformado mecánico:p. 20
- Materiales más comunes en el proceso de termoformadop. 20
- Sistemas de control de temperatura (controlador PID)p. 22
- Antecedentes de investigación en equipos de termoformadop. 23
- Equipos para entorno de docencia y laboratoriosp. 23
- Automatización y control del proceso térmicop. 24
- Procesamiento de materiales y validación mediante simulaciónp. 24
- OBJETIVOSp. 26
- Objetivos específicosp. 26
- MATERIALES Y MÉTODOSp. 27
- Requerimientos de la máquinap. 27
- Selección del sistema de calentamientop. 30
- Selección del sistema de control y potenciap. 31
- Selección del sensor de temperaturap. 32
- Selección de la estructura principal (sistema estructural)p. 33
- Selección del subsistema de calentamiento (carcasa superior)p. 33
- Selección de la base y cámara de vacíop. 35
- Selección del aislamiento térmico de la cámarap. 36
- Diseño del dispositivop. 37
- Diseño y análisis del sistema de calentamientop. 38
- Dimensionamiento Eléctrico y Selección de Conductoresp. 38
- Selección de Conductorp. 39
- Protección termomagnéticap. 39
- Verificación del relé de estado sólido (SSR)p. 40
- 8.10 Análisis del sistema de vacíop. 41
- Caja de vacíop. 41
- 8.11 Análisis del sistema estructuralp. 43
- Definición de las cargas del materialp. 44
- Análisis de pandeop. 46
- Factor de seguridadp. 47
- 8.12 Sistema de monitoreo y control de temperaturap. 48
- Controlador de temperatura Rex -C100p. 48
- Esquema de conexión de las resistencias eléctricasp. 49
- Dimensionamiento del aislante térmicop. 51
- 8.13 Cálculo del flujo de calor extremop. 52
- RESULTADOS Y DISCUSIONESp. 54
- Pruebas de funcionamientop. 54
- Prueba número 2: Acetato C10p. 56
- Conclusionesp. 59
- PRODUCTOS OBTENIDOSp. 60
- DIFICULTADES O INCONVENIENTES DURANTE EL DESARROLLOp. 61
- RECOMENDACIONESp. 62
- DOCUMENTOS SOPORTES DEL PROYECTOp. 63
- BIBLIOGRAFÍAp. 64
- ANEXOSp. 67
- Tabla 1. Requerimientos y característicasp. 28
- Tabla 2. Peso de los criteriosp. 29
- Tabla 3. Matriz de decisión del sistema de calentamientop. 30
- Tabla 4. Matriz de decisión control y potenciap. 31
- Tabla 5. Matriz de decisión del sensor de temperaturap. 32
- Tabla 6. Matriz de decisión de la estructura principalp. 33
- Tabla 7. Matriz de decisión de la carcasa superiorp. 34
- Tabla 8. Matriz de decisión de la cámara de vacíop. 35
- Tabla 9. Matriz de decisión del aislamiento térmicop. 36
- Tabla 10. Parámetros de diseño del aislante térmicop. 51
- Tabla 11. Tabla de costop. 13
- Figura 1. Máquina Formadora De Vacío Dentalp. 14
- Figura 2. FormBoxp. 14
- Figura 3. Proceso de termoformadop. 19
- Figura 4. Diseño de la termoformadorap. 37
- Figura 5. Disyuntor monopolar de 10 A curva Cp. 40
- Figura 6. Relé de estado sólido con disipador de calorp. 41
- Figura 7. Mesa de vacíop. 42
- Figura 8. bomba de vacío doméstica adaptada LG 1400W Turbop. 42
- Figura 9. Diagrama de fuerzasp. 44
- Figura 10. Sección transversal del perfil tubular (25x25x1.5 mm)p. 45
- Figura 11. Rex -C100p. 48
- Figura 12. Esquema de conexión del controlador Rex-C100p. 49
- Figura 13. Esquema eléctricop. 50
- Figura 14. Interruptor Switch Codillo Palanca Grande 15 a 125 acvp. 51
- Figura 15. Temperatura de la carcasa medida por cámara térmicap. 53
- Figura 16. Prueba 1 con polímero PSp. 55
- Figura 17. Prueba 2 con polímero PSp. 55
- Figura 18. Prueba 3 con polímero PSp. 56
- Figura 19. Prueba 1 con Acetatop. 57
- Figura 20. Prueba 2 con Acetatop. 57