El presente trabajo muestra el diseño de una mesa de altura variable, capaz de mantener una pila de 53 lingotes de aluminio de 0,86 m de alto, ancho y profundidad, y de unos 22 Kg de peso cada uno, a una altura aproximadamente constante del piso, a medida que los lingotes se van descargando manualmente en el horno de colada de la acería de planchones de SIDOR.
La altura que se desea mantener es igual a la altura de la pecho de un trabajador (1.2 m). Con esta finalidad, se propone como diseño un mecanismo de tijeras de una sola etapa, con barras de 1,05 m de longitud, y 50 mm de espesor, accionadas por un tornillo y tuerca de potencia, mediante un motor de 4 polos y 30 Hp y una transmisión de 24.5. Éste accionamiento tiene la ventaja de ser auto-frenante, con lo cual la carga de trabajo puede ser detenida en cualquier posición.
El trabajo se lleva a cabo con el propósito de que se pueda cumplir con los requerimientos de seguridad industrial establecidos por SIDOR relacionadas con el levantamiento de objetos. De acuerdo con estas normas, un trabajador no debe agacharse repetitivamente para manipular pesos como actualmente se hace en la acería durante la operación de descarga de lingotes de aluminio en el horno. La operación repetitiva puede conducir a generar lesiones físicas en los trabajadores.
INDICE DE CONTENIDOS
CAPÍTULO 1
1.1 Planteamiento del problema
1.2 Objetivo general
1.3 Objetivos específicos
1.4 Justificación
1.5 Delimitación
CAPÍTULO 2
2.1 GENERALIDADES DE LA EMPRESA
2.2 MESA DE ALTURA VARIABLE
2.2 PLATAFORMA
2.3 MESA DE ALTURA VARIABLE (ASCENSOR DE CARGA)
2.4 MECANISMO DE TIJERAS
2.5 BASTIDOR
2.6 LINGOTES
2.7 RIESGOS EN LA OPERACIÓN DE MESAS CON MECANISMO DE TIJERAS
2.8 RIESGO A SER CORTADO POR LA MITAD ó PERDER UN MIEMBRO DEL CUERPO
2.9 ESFUERZO CORTANTE
2.10 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA EN MECANISMOS DE TIJERAS
2.11 TORNILLO DE POTENCIA
2.12 MOTORES ELÉCTRICOS
2.13 REDUCTORES DE VELOCIDAD o CAJAS REDUCTORAS
CAPÍTULO 3
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA
3.4 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
3.5 MATERIALESY EQUIPOS A USAR
3.5.1 Recurso Humano
3.5.2 Recursos Físicos
3.5.3 Recurso computacional
CAPÍTULO 4
4.1 DISEÑO GENÉRICO DEL ASCENSOR DE CARGA
4.2 DIMENSIONAMI ENTO DEL ASCENSOR DE CARGA
4.2.1 Dimensionamiento de la mesa ó plataforma
4.2.2 Dimensionamiento de las tijeras
4.2.3 Dimensionamiento de las barras de conexión de tijeras
4.2.4 Dimensionamiento de los elementos de rodadura
4.2.5 Distribución de fuerzas en los distintos elementos del ascensor de carga
4.2.6 Cálculo de los esfuerzos en las barras de conexión
4.2.7 Esfuerzo en las barras de las tijeras
4.2.8 Diseño y dimensionamiento del bastidor
4.3 VOLUMEN Y PESO DE LOS ELEMENTOS DEL ASCENSOR DE CARGA
4.4 SELECCIÓN Y DISEÑO DEL MECANISMO DE ACCIONAMIENTO
4.4.1 Selección del motor
4.4.2 Selección de reductor de velocidades
4.5 OTRAS CONDICIONES
4.6 SISTEMA GIRATORIO DE LA MESA (PLATAFORMA)
AGRADECIMIENTOS
Ante todo un eterno agradecimiento a Alá padre de los 7 universos creados por Él, creador irrefutable de todo lo conocido y desconocido por el hombre, creador de las ciencias, de la materia, de la energía y las leyes que lo rigen todo, gracias Alá por darme la oportunidad de existir en tu infinita misericordia, por darme la vida y mantenerme vivo, gracias por darme salud y haberme creado sin defecto alguno (sin taras físicas ni mentales), gracias por todo lo que me has dado en tu infinita misericordia para conmigo, gracias por lo bueno que me has dado ya que han sido las mieles de mi vida, y gracias por lo malo a lo cual me has enfrentado porque me ha hecho evolucionar como ser (como un simple y humilde mortal no tendré jamás agradecimientos suficientes hacia ti por crearme y por tu infinita misericordia).
Gracias a La Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre (UNEXPO) vicerrectorado Pto. Ordaz por darme la oportunidad de tener acceso a la educación superior y formar parte del 0,14% de la población menor a 25 años con la oportunidad de optar a un título universitario oficial con revalidación internacional por sus altos niveles de excelencia educativa.
Gracias a la Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro por darme la oportunidad de realizar mi trabajo de grado.
Gracias a mis padres que siempre han estado allí para mí, me han inculcado valores, principios, me han ayudado a crecer como persona, han soportado la carga familiar que genero, por haberme pagado mis estudios, por cuidar de mi y por hacer de mi lo que soy actualmente.
Gracias al Dr. Jesús Mendoza por ser el tutor Académico de mi Trabajo de Grado y con su excelencia profesional, su gran conocimiento académico y experiencia laboral han sido de gran ayuda para el feliz término del proyecto.
Gracias al Dr. Ángel Duarte por ser el tutor industrial de mi Trabajo de Grado y darme acceso a las instalaciones de SIDOR y ayudar a conseguirme el tema de mi Trabajo de Grado.
DEDICATORIA
Dedicado a todos los Ingenieros, cient í ficos, matem á ticos, qu í micos y f í sicos del mundo que con su arduo esfuerzo han hecho de nuestro planeta un mundo mucho m á s c ó modo.
Monsalve, Juan Pablo (2012) DISE Ñ O DE UN SISTEMA DE MESA PARA EL ACARREO DE LINGOTES DE ALUMINIO EN LA ACER Í A DE PLANCHONES DE SIDOR. Trabajo de Grado. Departamento de Ingenier í a Mec á nica Vicerrectorado Puerto Ordaz. UNEXPO. Tutor acad é mico Ing. Dr. Jes ú s Alberto Mendoza.
RESUMEN
El presente trabajo muestra el diseño de una mesa de altura variable, capaz de mantener una pila de 53 lingotes de aluminio de 0,86 m de alto, ancho y profundidad, y de unos 22 Kg de peso cada uno, a una altura aproximadamente constante del piso, a medida que los lingotes se van descargando manualmente en el horno de colada de la acería de planchones de SIDOR. La altura que se desea mantener es igual a la altura de la pecho de un trabajador (1.2 m). Con esta finalidad, se propone como diseño un mecanismo de tijeras de una sola etapa, con barras de 1,05 m de longitud, y 50 mm de espesor, accionadas por un tornillo y tuerca de potencia, mediante un motor de 4 polos y 30 Hp y una transmisión de 24.5. Éste accionamiento tiene la ventaja de ser auto-frenante, con lo cual la carga de trabajo puede ser detenida en cualquier posición. El trabajo se lleva a cabo con el propósito de que se pueda cumplir con los requerimientos de seguridad industrial establecidos por SIDOR relacionadas con el levantamiento de objetos. De acuerdo con estas normas, un trabajador no debe agacharse repetitivamente para manipular pesos como actualmente se hace en la acería durante la operación de descarga de lingotes de aluminio en el horno. La operación repetitiva puede conducir a generar lesiones físicas en los trabajadores.
INTRODUCCIÓN
Este trabajo es una ingeniería básica desarrollada para sentar el diseño y futura construcción de una mesa de altura variable accionada mediante un tornillo de potencia y un mecanismo de tijeras para mantener una pila de 53 lingotes de aluminio de 22 kilogramos cada uno a una altura constante para el trabajador que los vierte en el horno, ya que en el área de planchones de SIDOR se utiliza aproximadamente 2 TON aluminio en cada colada de la producción siderúrgica.
Esta investigación es de tipo documental de campo ya que se hizo uso de varios textos especializados y otros documentos varios para el sustento técnico de la investigación, además se realizaron varias visitas a la empresa SIDOR para afinar algunos detalles en el área.
La investigación cobra importancia ya que sienta las bases para la realización de una ingeniería de detalle y posterior construcción de un equipo de tecnología nacional que viene a satisfacer una necesidad técnica y puntual en la acería de planchones de SIDOR.
El trabajo presenta 4 capítulos. Capítulo 1 contiene planteamiento del problema, objetivo general, objetivos específicos, justificación, delimitación, el Capítulo 2 contiene todos los elementos teóricos conocidos que permiten el desarrollo de la investigación, en el Capítulo 3 se define el tipo de investigación, la población, la muestra, los instrumentos utilizados, en el Capítulo 4 se realiza el diseño del sistema de mesa como tal.
CAPÍTULO 1 EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del problema
Los procesos siderúrgicos actuales tratan al mineral de hierro con diferentes técnicas para obtener diferentes tipos de acero, dichas técnicas varían de Siderúrgica en Siderúrgica.
La Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) fabrica, entre otros productos, acero calmado, que es una aleación que requiere de aluminio en su proceso de fabricación. Para ello, se añade a cada colada que se lleva a cabo en los hornos de la acería de planchones, unos 2000 Kg de aluminio en forma de lingotes, siendo manual el procedimiento actual para la toma, manipulación y descarga de estos lingotes en el horno de la acería. Dicho proceso no es ergonómico para los operadores, debido a que para tomar los lingotes, la persona expuesta debe agacharse progresivamente adoptando posturas inadecuadas y realizando un trabajo mecánico adicional agotador y completamente innecesario para la salud del trabajador, además de ser ineficiente en el proceso, esta forma de manipular los lingotes genera que las regiones anatómicas de los operadores dejen de estar de una posición natural de confort para pasar a una posición que genera hiperextensión, hiperflexión y/o hiperrotaciones osteoarticulares, con la consecuente producción de lesiones, viéndose reflejado en la eficiencia de productividad de la factoría .
Los lingotes se fabrican originalmente en bloques de aproximadamente 22 Kg de peso y para poder ser manipulados con más facilidad por los operadores y cumplir con las normas ergonómicas de manipulación de cargas, requieren ser cortados a la mitad. Una vez cortados, se arma un grupo de unos 110 de estos bloques sobre una paleta de madera, la cual es llevada a la compuerta de carga de lingotes en el horno, situada a unos 4 m de altura sobre el nivel del piso y a unos 1,5 m de la plataforma de trabajo del operador.
Como la altura inicial de la camada de lingotes en la paleta es de unos 0,86 m, entonces los lingotes superiores de la paleta y la altura de la compuerta se encuentran a una misma altura aproximadamente. Esta es una altura completamente ergonómica para la toma, manipulación y descarga de los lingotes en el horno. Sin embargo, a medida que se van añadiendo los lingotes al horno, la altura de los lingotes en la paleta va descendiendo gradualmente, por lo que el operador requiere ir agachándose para poder tomarlos. Con esto, el operador debe levantar los bloques, cada vez desde una altura más baja, lo cual aumenta el trabajo para llevarlos a la compuerta de carga, realizándose así una trayectoria y un sobre-trabajo adicional completamente innecesarios, lo cual puede producir enfermedades laborales.
Por todo lo antes descrito se propone en este trabajo el diseño de una mesa de altura variable, la cual, mediante un mecanismo de tijera permitirá la variación de la altura de la mesa, con el fin de que las camadas de lingotes permanezcan siempre a una altura ergonómica de operación para los obreros con la subsecuente mejora del puesto de trabajo.
1.2 Objetivo general
Diseñar una mesa de altura variable que facilite el acarreo de lingotes de aluminio en la acería de planchones de SIDOR.
1.3 Objetivos específicos
1. Definir y diseñar el tipo específico de mecanismo que se empleará para la mesa que elevará la carga a la altura ergonómica de trabajo.
2. Determinar y diseñar el tipo de accionamiento que se usará para mover al mecanismo de la mesa de altura variable.
3. Elaborar los planos de conjunto, detalle y fabricación de la mesa de altura variable.
1.4 Justificación
Con este trabajo se logrará diseñar una mesa de altura variable que será capaz de mantener la camada de aluminio a ser tomada por los operadores del horno de la acería de planchones, a una altura constante aproximada al nivel del pecho de los operarios. El diseño será el punto de partida para la fabricación y con ello se estará evitando en la acería de planchones de SIDOR, la condición actual de riesgo de salud por trabajo disergonómico en la manipulación manual de cargas y se estará mejorando el bienestar físico de los trabajadores de esta área, minimizando los riesgos de daños dorso-lumbares por contracturas, tendinitis, síndrome del túnel carpiano, lumbalgias, cervicalgias, dorsalgias, etc., así como el estrés y la fatiga y con ello incrementando el rendimiento y la seguridad del trabajador.
1.5 Delimitación
Este proyecto estará dividido en tres partes. La primera será la ingeniería básica de la mesa con el fin de definir la carga, el tipo y dimensiones básicas del mecanismo y los dispositivos que se emplearán para manipular la carga, así como el accionamiento que moverá al mecanismo, diseño y cálculos de los elementos de la máquina y la elaboración de los planos de conjunto, detalle y fabricación. La segunda parte del proyecto tratará una ingeniería de detalle en la que se afinará el diseño general de la mesa. La tercera parte tratará los aspectos de instrumentación, control y electrónica, para finalmente llevar a cabo la construcción física de la mesa de trabajo de altura variable. Este trabajo de grado desarrollará solamente la primera parte del proyecto.
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO
Para el desarrollo de esta investigación es necesario conocer algunos aspectos referentes al tema los cuales se harán mención en este capítulo.
2.1 GENERALIDADES DE LA EMPRESA
La Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" o Sidor C.A, es un complejo siderúrgico venezolano, fundado durante el gobierno de Marcos Pérez Jiménez y ubicado cerca de la ciudad de Puerto Ordaz, para la producción de acero con tecnologías de Reducción Directa y Hornos Eléctricos de Arco, con recursos naturales disponibles. Esta planta es uno de los complejos más grandes de este tipo en el mundo. La industria fue vendida a consorcios privados durante el segundo gobierno de Rafael Caldera porque según informes del Ejecutivo, arrojaba «pérdidas al Estado», el gobierno de Hugo Chávez anunció en abril de 2008 su renacionalización.
Ubicación geográfica
La empresa se encuentra ubicada en la Zona Industrial Matanzas, Ciudad Guayana, Estado Bolívar, sobre la margen del Río Orinoco, a 17 kilómetros de su confluencia con el Río Caroní y a 300 kilómetros de la desembocadura del Río Orinoco en el Océano Atlántico. Está conectada con el resto del país por vía terrestre, y por vía fluvial marítima con el resto del mundo. Se abastece de energía eléctrica generada en las represas de Macagua y Gurí, ubicadas sobre el Río Caroní, así como de gas natural, proveniente de los campos petroleros del Oriente Venezolano. Sus instalaciones se extienden sobre una superficie de 2 800 hectáreas, de las cuales 87 son techadas.
2.2 PLATAFORMA
Una plataforma es una estructura horizontal al descubierto que se encuentra elevada del nivel del suelo. En el caso de las plataformas elevadoras mediante sistema de tijera, son movidas mediante un mecanismo de elevación que utiliza barras articuladas para desplazar la plataforma verticalmente.
2.3 MESA DE ALTURA VARIABLE (ASCENSOR DE CARGA)
Es una estructura mecánica que consiste en una plataforma principal donde se coloca cierta carga distribuida uniformemente (preferiblemente), inmediatamente a esta plataforma se encuentra un mecanismo de tijeras a un bastidor, con el fin de posicionarla adecuadamente en la vertical.
Las mesas de altura variable también conocidas como mesas elevadoras ó ascensores de carga se usan para levantar cierta carga considerable a alturas elevadas con relativa poca fuerza de empuje. Es un mecanismo simple de pocas partes móviles, poco mantenimiento, económico, fácil de operar y con capacidad de trabajar en ambientes fuertes. Sus aplicaciones son muchas y se las emplea en múltiples campos. Puede ser utilizada para elevar a personas y/o cargas hasta ciertas alturas y se utilizan en varios campos de la industria como dispositivo de elevación o de posicionamiento.
2.4 MECANISMO DE TIJERAS
Es un mecanismo simple que se genera cuando se entrecruzan dos barras, las cuales se unen por medio de un perno pasador u otro elemento de fijación simulando una tijera que puede plegarse y desplegarse provocando la elevación o descenso de la mesa.
2.5 BASTIDOR
Se le llama bastidor al elemento al cual se fijan todas las partes móviles de un mecanismo. En algunos sistemas mecánicos el bastidor se conoce también como bancada, chasis o tierra.
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Figura 2-1 Vista lateral de un ascensor de carga con sistema de tijeras
2.6 LINGOTES
Son bloques de algún material con dimensiones y formas específicas. Los lingotes utilizados por el área de planchones de la acería de SIDOR son lingotes de aluminio de unos 22 Kg de peso y son utilizados para producir el acero calmado como elemento importante en su proceso de fabricación.
2.7 RIESGOS EN LA OPERACIÓN DE MESAS CON MECANISMO DE TIJERAS
A la hora de manejar las mesas de altura variable con mecanismo de tijeras, se vuelve imprescindible un riguroso control en las maniobras, así como también un profundo conocimiento de todos los peligros posibles que pueden llegar a presentarse. En lo que se refiere a la operación de las plataformas de tijeras, por lo general hay unas botoneras que tienen mandos de pulsación constante. Estos permiten que se puedan emitir órdenes tanto de bajada como de subida. En caso de que haya una parada de emergencia por distintos factores, se debe contar con un interruptor en el que se lee DETENER (STOP).
Los riesgos de operar este tipo de maquinaria se presentan principalmente por su forma de tijera. A la hora de cumplir tareas ensamblaje des-ensamblaje ó reparación se corre el peligro de atoramiento y cercenamiento de las manos ó los pies.
2.8 RIESGO A SER CORTADO POR LA MITAD Ó PERDER UN MIEMBRO DEL CUERPO
El mecanismo de tijeras genera suficiente fuerza al momento de plegarse como para cortar a una persona a la mitad ó cercenarle un miembro del cuerpo, bien sea una pierna, un brazo, la cabeza, una mano ó un pie si al momento de plegarse y descender el nivel de altura, una persona introduce una parte de su cuerpo entre las barras. Para ello debe existir un rayado amarillo alrededor del bastidor en el suelo y avisos de seguridad que digan: “peligro a ser cortado”. La operación de mantenimiento ó reparación también puede ser muy peligrosa si la plataforma se cae y las tijeras se cierran. Por esto hay que tomar medidas de seguridad, para que esto no ocurra al momento de montar o reparar el mecanismo de tijeras.
2.9 ESFUERZO CORTANTE
El esfuerzo cortante es el esfuerzo interno ó resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. En ingeniería estructural, los esfuerzos internos son magnitudes físicas con unidades de fuerza sobre área utilizadas en el cálculo de piezas prismáticas cómo vigas ó pilares y también en el cálculo de placas y láminas. El esfuerzo cortante también es conocido como esfuerzo de cizalla.
En resistencia de los materiales ó mecánica de materiales el esfuerzo en su forma tradicional se representa así:
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Donde:
σ: Esfuerzo aplicado
F: Fuerza aplicada al área transversal
A: Área transversal donde se aplica la fuerza
2.10 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA EN MECANISMOS DE TIJERAS
De la referencia 2 (bibliografía) se conoce la distribución de fuerzas en los distintos nodos de un mecanismo de tijeras cuando no se toma en cuenta las pequeñas aceleraciones angulares de los eslabones y las no significativas aceleraciones de sus elementos en traslación.
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Figura 2-2 Mesa con mecanismo de tijeras y sus nodos
Tabla 2-1 Distribución de fuerza en un mecanismo de tijeras
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Fuente: Paper del Dr. Jesús Mendoza 9° congreso Iberoamericano de Ingeniería mecánica
2.11 TORNILLO DE POTENCIA
Los tornillos de potencia pueden convertir movimientos circulares de rotación en movimientos lineales de traslación, son una de las formas de materializar un par cinemático helicoidal ó de tornillo. Cuenta con dos piezas, un tornillo ó husillo y una tuerca, entre las cuales existe un movimiento relativo de traslación y rotación simultáneas respecto al mismo eje.
Los movimientos de rotación y traslación están relacionados por el paso de rosca del tornillo. Gracias a ello los tornillos de potencia son mecanismos de transmisión capaces de transformar un movimiento de rotación en otro rectilíneo y transmitir potencia.
Los tronillos de potencia son muy usados por su simplicidad técnica, su bajo costo de instalación, bajo costo de mantenimiento, simplicidad de operación, su gran capacidad de transmitir elevados pares y elevadas potencias, su capacidad de trabajar en ambientes inhóspitos y fuertes.
Los tornillos de potencia se usan para:
- Levantamiento de pesos, debido a la elevada ventaja mecánica que con ellos se consigue.
- Realización de fuerzas de gran magnitud, en prensas.
- Obtención de un buen posicionamiento en un movimiento axial
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Figura 2-3 Tornillo de potencia a la izquierda, tuerca a la derecha
Fuente: http://www.emc.uji.es/d/mecapedia/tornillo_de_potencia.htm
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Figura 2-4 Tornillo de potencia aplicado para el levantamiento de pesos
Fuente: http://www.emc.uji.es/d/mecapedia/tornillo_de_potencia.htm
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Figura 2-5 Tornillo de potencia aplicado para el posicionamiento
Fuente: http://www.emc.uji.es/d/mecapedia/tornillo_de_potencia.htm
En general los tornillos de potencia son mecanismos auto-bloqueantes, de modo que el giro del tornillo hace avanzar la tuerca, pero el desplazamiento de la tuerza es incapaz de hacer girar el tornillo, debido al desfavorable ángulo de transmisión del sistema en este sentido.
Estos tornillos son diferentes a lo que se emplea en uniones atornilladas, ya que en este caso el objetivo fundamental no es la unión de piezas sino la transformación de movimiento y la transmisión de cargas. La forma de la rosca de los elementos engranados es distinta. Los principales tipos de roscas que se emplean en este sistema de transmisión son:
- Rosca cuadrada: en cuanto a fricción por deslizamiento presenta una buena eficiencia, pero baja ventaja mecánica y difícil de maquinar. Elevado costo de fabricación.
- Rosca ACME: utilizada en las máquinas-herramientas.
- Rosca trapezoidal: es más sencilla de maquinar y menor costo de fabricación que las roscas cuadradas. Diseñada para resistir cargas en una dirección.
- Rosca cuadrada modificada: mayor facilidad de maquinado y misma eficiencia que la rosca cuadrada.
- Rosca ACME truncada: cuando se requiere paso grande con rosca poco profunda debido a algún tipo de tratamiento térmico.
2.12 MOTORES ELÉCTRICOS
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.
La mesa de altura variable del área de planchones de SIDOR será accionada por un motor eléctrico trifásico de movimiento alternativo (rotará en ambos sentidos de las agujas del reloj).
2.13 REDUCTORES DE VELOCIDAD O CAJAS REDUCTORAS
Cualquier máquina cuyo movimiento rotativo sea accionado por un motor (ya sea eléctrico, de combustión interna, combustión externa, etc.) necesita que la velocidad de dicho motor se adapte a la velocidad necesaria para el buen funcionamiento de la máquina. Por ello un reductor de velocidad es todo sistema mecánico capaz de transmitir par, potencia y reducir la velocidad angular del motor a una velocidad angular necesaria para el funcionamiento de la máquina.
El motor eléctrico y su respectivo reductor de velocidad para accionar el tornillo de potencia de la mesa de altura variable serán seleccionados de los catálogos de los fabricantes.
CAPITULO 3 MARCO METODOLÓGICO
En el siguiente capítulo se presenta la metodología que se usará para la investigación. También se expondrá, no sólo los métodos de recolección de información, sino también los recursos que se usaran para la toma de datos para su procesamiento.
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN.
La investigación que se realizó es de tipo Documental y de campo, con un diseño mixto. Es documental porque se soportó en la investigación de documentos ya existentes, diseños realizados de ascensores de carga, libros de diseño como el Faires, Decker, Diseño de maquinaria.
Es de tipo de campo porque hubo que realizar investigaciones de campo en el área de planchones de SIDOR para realizar medidas in situ visualización espacial del lugar.
A continuación se mencionan algunas citas textuales con las cuales se sustentan las afirmaciones anteriores.
Según Zorrilla (1993) La investigación documental es aquella que se realiza a través de la consulta de documentos (libros, revistas, periódicos, memorias, anuarios, registros, códices, constituciones, etc.).
La de campo o investigación directa es la que se efectúa en el lugar y tiempo en que ocurren los fenómenos objeto de estudio. La investigación mixta es aquella que participa de la naturaleza de la investigación documental y de la investigación de campo. (p 43)
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Esta investigación es un diseño mixto porque al fusionar ambas modalidades de investigación se dio fiel cumplimiento a los objetivos trazados inicialmente.
Según Zorrilla (1993) “La investigación mixta es aquella que participa de la naturaleza de la investigación documental y la investigación de campo” (p. 43)
De acuerdo con Cázares, Christen, Jaramillo, Villaseñor y Zamudio (2000) “la investigación de campo es aquella en que el mismo objeto de estudio sirve como fuente de información para el investigador, consiste en la observación, directa y en vivo de cosas, comportamiento de personas, circunstancia en que ocurren ciertos hechos; por ese motivo la naturaleza de las fuentes determina la manera de obtener los datos”. (p.18).
De acuerdo con Cázares, Christen, Jaramillo, Villaseñor y Zamudio (2000, “La investigación documental depende fundamentalmente de la información que se recoge o consulta en documentos, entendiéndose este término en sentido amplio, como todo material de índole permanente, es decir, al que se puede acudir como fuente o referencia en cualquier momento ó lugar, sin que se altere su naturaleza ó sentido, para que aporte información o rinda cuentas de una realidad o acontecimiento”.(p.18).
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA.
La población de ésta investigación está integrada por los distintos sistemas de elevación entre los que destacan:
- Grúas.
- Montacargas.
- Plataformas elevadoras (elevadas mediante tornillos de potencia verticales).
- Plataformas elevadoras (elevadas mediante sistemas hidráulicos).
- Plataformas elevadoras (elevadas por sistema de tijera y accionadas por tornillos de potencia).
- Plataformas elevadoras (elevadas por sistema de tijera y accionadas por sistemas hidráulicos).
- Puentes grúa.
La muestra de esta investigación será plataformas elevadoras (elevadas por sistema de tijera y accionadas por tornillos de potencia).
3.4 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Se utilizaron diversos instrumentos de recolección de datos, tales como la recopilación documental (revisión de documentos, informes y otros materiales bibliográficos), la observación directa para la toma de tiempos y la entrevista con personas de experiencia de campo.
Según Tamayo (2001). La observación directa es “aquella en la cual el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observación (p183), en esta investigación se observó en forma directa el área de planchones de la acería SIDOR.
Según Caucas (2002) “La revisión de literatura consiste en detectar, obtener y consultar bibliografía y otros materiales que puedan ser útiles para propósitos del estudio” (p15). En este caso se utilizó:
3.5 MATERIALES Y EQUIPOS A USAR
3.5.1 Recurso Humano.
- Tutor industrial
- Tutor académico
- Asesores
- Personal SIDOR.
3.5.2 Recursos Físicos.
- Papel tamaño carta.
- Computadora laptop. Cámara Fotográfica.
- Vehículo 4x4.
- Memoria Pen Drive.
- Impresora.
- Calendario.
- Recursos bibliográficos.
- Regla de 30 cm.
- Teléfono fijo.
- Teléfono Móvil.
3.5.3 Recurso computacional
- Software Auto Cad 2008
- Paquete de Software Microsoft Office
- Buscador Google del Worl Wide Web
- MD solid 3.1.
CAPÍTULO 4 RESULTADOS
En este capítulo se hará el diseño la mesa de altura variable.
4.1 DISEÑO GENÉRICO DEL ASCENSOR DE CARGA
El ascensor de carga ó mesa de altura variable tendrá un diseño simple que consta de 2 plataformas (mesas) que estarán dimensionadas según la carga que soporta, dos tijeras paralelas entre sí unidas entre mediante barras cilíndricas de conexión y un bastidor final que hará de tierra, cada tijera estará conformada de dos barras y sus respectivos elementos de unión dichas tijeras deslizaran a través de unos rieles de rodadura unidos a la mesa y el bastidor respectivamente por soldadura, será accionada por un tornillo de potencia horizontal de rosca cuadrada auto-frenante el cual se acoplará a la barra de conexión del nodo R con un doble tridente, las dos mesas (planchas) estarán acopladas mediante un volante rotario similar al del horno microondas para permitir la rotación de 360° de la plancha superior solidaria a la inferior y el sistema será accionado por un operador de forma manual a voluntad.
El este trabajo no se calcularan las soldaduras, el doble tridente ni el volante rotatorio, se realizará en la ingeniería de detalle, ya que no son elementos definitivos.
La mesa de altura variable acarreará una pila de 53 lingotes de 22 kilogramos, la mesa de altura variable ó ascensor de carga, elevará los lingotes hasta la altura de trabajo manteniendo las últimas filas de la pila al nivel de pecho del trabajador (1.2 m), y a medida que se vaya reduciendo la altura de la pila porque el trabajador ha ido vertiendo los lingotes en el horno, el ascensor de carga aumentará su altura para siempre mantener los lingotes a la altura de trabajo ergonómico de los obreros. Luego de acabar la pila, la mesa de altura variable desciende y sobre ella se coloca una nueva pila y se repite el proceso.
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Figura 4-1 Partes del ascensor de carga con mecanismo de tijeras
El dispositivo de empuje es el doble tridente
4.2 DIMENSIONAMIENTO DEL ASCENSOR DE CARGA
4.2.1 Dimensionamiento de la mesa ó plataforma
La mesa estará dimensionada en base a la pila de lingotes de aluminio.
Una pila de lingotes de 22 kilogramos cada uno traídos de la empresa CVG Venalum está conformada de la siguiente manera, una fila base de 5 lingotes base y 12 filas superiores de 4 lingotes planos cada una, o sea se puede considerar un arreglo de matrices de 1 fila y 4 columnas superpuestas y perpendiculares entre sí.
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Figura 4-2 Pila de lingotes de aluminio de 22 kg y sus dimensiones
Fuente: portal web de Venalum
La mesa se diseña para soportar 1 166 Kg-f, con un factor de sobrecarga adecuado de 3.6, una pila completa de lingotes está compuesta de 12 filas de 4 lingotes planos y 5 lingotes bases, para un total de 53 lingotes de 22 Kg haciendo un peso total de 1 166 kilogramos aproximadamente.
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Figura 4-3 Distribución de las pilas en la mesa
La distribución de la carga será una pila ubicada en el centro de la mesa, se proponen las siguientes dimensiones para la plataforma ó mesa:
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Figura 4-4 vista lateral izquierda de la mesa con dimensionamiento
La pila ocupará un espacio longitudinal de 915 mm de la mesa y se dejaran 100 mm de cada lado para holgura, arrojando una distancia longitudinal total de 1115 mm con un espesor propuesto de 20 mm = 2cm.
El ancho de la mesa estará sujeta al ancho de los lingotes base.
Los lingotes base miden 180 mm de ancho y al tener la pila 5 lingotes base, la mesa debe tener 900 mm de ancho más 100 mm de holgura a cada lado haciendo un total de 1100 mm de ancho.
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Figura 4-5 Vista de planta de la mesa
Como ya se ha dicho, el espesor de las planchas (plataformas ó mesas) es de 20mm.
4.2.2 Dimensionamiento de las tijeras
Para dimensionar las tijeras es necesario conocer la distribución de medidas del área de trabajo, el ascensor de carga se encontrará fijo al piso y el nivel último de la pila de aluminio no puede pasar los 110 cm de altura con respecto al suelo ó 1.2 metros lo cual dejaría la última camada de aluminio de la pila a una distancia de trabajo constante de “altura de pecho” en el obrero.
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Figura 4-6 Vista lateral izquierda del ascensor de carga
El esquema de la figura 4-6 muestra la posición de elevación primaria del ascensor de carga que cuenta con 2 tijeras, una paralela a la otra, ambas tijeras tanto la tijera 1 como la tijera 2 son simétricas, y se usarán los siguientes datos para dimensionarlas:
Distancia horizontal entre los extremos de la tijera que es solidaria a la mesa o sea entre nodo V y nodo U ó nodo R y nodo Q es de 1035 mm
La distancia entre el nodo U y el nodo Q es de 160 mm. Realizando un triángulo rectángulo y usando como cateto las distancias mencionadas y como hipotenusa cualquiera de las longitudes de las barras de la tijera 1, se obtiene la dimensión de las barras mediante el teorema de Pitágoras.
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- Citar trabajo
- Juan Monsalve (Autor), 2012, Diseño de un sistema de mesa para el acarreo de lingotes de aluminio en la acería de planchones de SIDOR, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/373061
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