SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN
TRABAJO INDUSTRIAL.
DIRECCIÓN ZONAL LIMA CALLAO
ESCUELA : METAL MECANICA
CARRERA: DISEÑO INDUSTRIAL
Proyecto de Innovación y/o Mejora
Nivel Profesional Técnico
“DISEÑO DE PORTICO GRÚA MOVIL 5 TONELADAS”
Autor : MATA NUÑEZ, Piero Aldair.
Asesor : ARAUJO ALMEYDA, Rubén Jesús.
Lima, Perú
2019-10
ÍNDICE:
DEDICATORIA......................................................................................................... 1
RESUMEN………………………………………………………………………...... 2
CAPITULO I
1.-GENERALIDADES DE LA EMPRESA
1.1.- Razón social……………………………………………………….……….…….3
1.2.- Misión, visión, objetivos, valores de la empresa………………………….……..3
1.3.- Productos, mercado, clientes…………………………………………………….4
1.4.- Estructura de la organización……………………………………………………7
1.5.- Otra información relevante……………………………………………………...8
CAPITULO II
2.-PLAN DE PROYECTO DE INNOVACION Y/O MEJORA
2.1 Identificación del problema técnico en la empresa………………………….…….9
2.2 Objetivos del proyecto de innovación y/o mejora…………………………….…..9
2.3 Antecedentes del proyecto de innovación y/o mejora……………………………10
2.4 Justificación del proyecto de innovación y/o mejora……………………………..11
2.5 Marco teórico y conceptual……………………………………………………….12
2.5.1 Fundamento teórico del proyecto de innovación y/o mejora…...………12
2.5.1.1 Grúa Pórtico móvil
2.5.1.2 Puente grúa de monorriel y sus partes:
2.5.1.2.1 Viga de carga
2.5.1.2.3 Columnas
CAPITULO III
3.- ANALISIS DE LA SITUACION ACTUAL
3.1 Mapa de flujo de valor actual y/o diagrama de proceso actual
3.2 Efectos en el problema en el área de trabajo o en los resultados de la empresa
3.3 Análisis de las causa raíces que general el problema
3.4 Priorización de causa raíces
CAPITULO IV
4.-PROPUESTA TECNICA DE LA MEJORA
4.1 Plan de acción de la mejora propuesta.
4.2 Consideraciones técnicas, operativas y ambientales para la implementación de la mejora.
4.3 Recursos técnicos para implementar la mejora propuesta
4.4 Cursograma del proceso mejorado.
4.5 Cronograma de ejecución de la mejora
CAPITULO V
5.-COSTOS DE IMPLEMENTACION DE LA MEJORA
5.1 Costo de materiales
5.2 Costo de mano de obra
5.3 Costo de máquinas, herramientas y equipos
5.4 Otros costos de implementación de la Mejora
5.3 Costo de máquinas, herramientas y equipos
5.4 Otros costos de implementación de la Mejora
5.5 Costo total de la implementación de la mejora
CAPITULOS VI
6.- EVALUACION TECNICA Y ECONIMICA DE LA MEJORA
6.1 Beneficio técnico y/o económico esperado de la mejora
CAPITULO VII
7.- CONCLUSIONES
7.1 Conclusiones respecto a los objeticos del proyecto de innovación y/o mejora:
CAPITULO VIII
8.-RECOMENDACIONES
8.1 Recomendaciones para la empresa respecto al proyecto de innovación y/o mejora
DEDICATORIA
A mis Padres.
Por haber confiado en mí en mis metas y objetivos, por darme el apoyo necesario para llegar
a este punto
A Dios.
Por haberme permitido llegar a esta etapa de mi vida y haberme dado salud para lograr mis
objetivos, sin darme muchas dificultades en el proceso de poder superarme como persona sin
impedimentos que salen de mi mano.
1
RESUMEN
El objetivo del presente proyecto es el diseño de una grúa destinada al manipuleo
principalmente de montaje y desmontaje de piezas de máquinas de minería. Tiene como
característica principal una altura útil de 5 m y una luz de 4m, su carga máxima es de 5
toneladas. Como se trata de una máquina hecha a medida, de la que solamente se fabricará
una unidad, el objetivo del proyecto será satisfacer las especificaciones concretas del pórtico,
cumpliendo todos los requisitos mecánicos y en cuanto a seguridad, sin olvidar la sencillez y
funcionalidad de manera que no se encarezca el proyecto inútilmente. La metodología
utilizada para el dimensionamiento de la grúa distingue dos partes. Por un lado, el
dimensionamiento y cálculo de la estructura de la grúa con todas las hipótesis de carga
necesarias y los coeficientes de seguridad que indica la normativa. Por otro lado, el diseño de
todos los accionamientos y elementos que permiten a la grúa darle la función de aparato de
elevación. Si bien se han explicado y justificado prácticamente todos los elementos del
pórtico, se ha puesto especial hincapié en el diseño de los elementos que forman parte del
mecanismo de elevación de la carga además de los accionamientos principales, como los
motoreductores de elevación de la carga y traslación del puente. Con el fin de realizar un
diseño correcto se han utilizado distintas herramientas CAD para dimensionar la grúa y sus
elementos.
2
CAPITULO I
GENERALIDADES DE LA EMPRESA
1.1.-Razon social
1.2.-Misión , Visión, Objetivos y Valores de la empresa
1.2.1 Misión:
Elaborar un trabajo con calidad con respecto al mantenimiento y reparaciones de las
piezas que se nos brindan, buscando así satisfacer las necesidades y/o expectativas de
nuestros clientes.
1.2.2 Visión:
Lograr consolidarnos a nivel nacional e internación, a través de nuestro constante
esfuerzo, como una empresa de reparación y mantenimiento en el rubro minero.
Buscamos que el reconocimiento nos proyecte a una excelente calidad.
1.2.3 Objetivo:
Nuestro principal objetivo es cumplir con la reparación y mantenimiento respectivo
aparte de cumplir con las expectativas de nuestros clientes.
Somos una empresa dedicada a brindar soluciones de mantenimiento, reparaciones,
fabricaciones y proyectos de Ingeniería para equipos y componentes para la industria
minera y construcción. La empresa. Cuenta con profesionales altamente calificados con
amplia experiencia en el uso de máquinas herramientas de última generación y en
operación y mantenimiento de equipos de procesamiento de minerales.
3
1.2.4 Valores de la empresa:
En MASTER SERVICE MINING nos caracterizamos por :
•
Pasión
•
Resolución
•
Compromiso
•
Excelencia
•
Calidad
•
Honestidad
•
Cercanía
•
Eficiencia
•
Innovación
1.3.- Productos, Mercado y Clientes:
1.3.1 Servicios de mercado:
La empresa enfocada en el área de mantenimiento y reparaciones maneja una amplia
gama en la brinda servicios y beneficia capacidades técnicas MASTER SERVICE
MINING SAC en:
Reparaciones y Mantenimiento
Fig. 1-1 Chancadora conicas
Fig. 1-2 Zarandas Vibratorias
4
Fig. 1-4 Sopladores
Fig. 1-3 Mecanismos Vibratorios
El equipo de profesionales los asesorará en todo lo que sea necesario para dejar las
máquina en óptimas condiciones de trabajo, MASTER SERVICE ,calidad y trabajo.
1.3.2 Mercado:
MASTER SERVICE MINING enfocados al campo de la minería abarcamos un
mercado tanto nacional como internacional brindando servicios de reparaciones
mecánicas, en países como:
• Chile
• Japón
• Italia
1.3.3 Clientes:
•
VOLCAM S.A
5
• YAULIYACU S.A.
• Los Quenuales.
• Compania minera RAURA
6
1.4.- Estructura de la organización:
Gerente
general:
Alex Velzaques Q.
Sub Gerente:
Jesus Cubas.
Area de diseño
e ingeneria
Area
administrativa
Andrea S.
Jefe de area
Jesus Cubas.
Diseñador I
Diseñador II
Edwin Quillo
Piero Mata
7
Area de
Montaje
1.5.- Otra información relevante:
Nos encontramos ubicados en :
•
Dirección Legal: Oscar R Benavides 1491
•
Distrito / Ciudad: Cercado de lima
•
Departamento: Lima
•
Gerente General: Velasquez Quispe Alex Victor
Mapa de ubicación
8
CAPITULO II
PLAN DE PROYECTO DE INNOVACION Y/O MEJORA
2.1 Identificación del problema técnico en la empresa
La empresa “Master Service Mining S.A.C.” dedicada al mantenimiento, reparaciones
de máquinas y equipos minería están sometidas por el mismo trabajo a cargar maquinas
o equipos demasiado pesados para el movimiento normal dentro de la empresa cada
reparación y/o manteniendo que se emplea a las maquinas demandan constantes cambio
de posición en el área de trabajo, ya sea mover al área de soldadura, área de despacho
incluso al área de pintura, este cambio constante de posición demanda tiempo.
El método empleado por la empresa para facilitar esos cambios de posición es el
alquiler de un montacargas, el cual somete a la empresa a una disponibilidad terciaria,
este método trae consigo demora al momento de realizar tareas rápidas principalmente
en temas como montaje, desmontaje y cambios de posición.
Por lo tanto nos preguntamos ¿Cómo facilitar y/o reducir tiempos en montaje,
desmontaje y en los cambios de posición?
2.2 Objetivos del proyecto de innovación y/o mejora
2.2.1 Objetivo general:
Diseñar y fabricar un pórtico grúa que pueda cargar como máximo 5 toneladas,
siendo este peso el más alto que se ha cargado dentro de la empresa, con el
propósito que el pórtico grúa facilite las tareas de montaje y desmontaje.
2.2.2 Objetivo específico:
• Reducir el tiempo de montaje en taller
• Facilitar la maniobrabilidad de las piezas dentro del taller
9
• Reducir la tercerización los actos internos con otras empresas.
2.3 Antecedentes del proyecto de innovación y/o mejora
Antecedentes Nacionales:
•Aragón Díaz, C. L., Beraún Sánchez, J. C., Pineda Ríos, L. E. (2013) Lima-Perú
El presente documento es un planeamiento estratégico que se desarrolla para la
empresa peruana Industry Certification, que se encarga de proveer actividades de
inspección y certificación de equipos pesados, especialmente para la industria de la
minería y de la construcción. Para el año 2018, la empresa será una de las que más
facturen en el país, brindando a sus clientes seguridad a través de un servicio de alta
calidad con valor agregado, y de manera rentable. Un factor clave de éxito en este
negocio es ofrecer seguridad a sus clientes, lo cual se refleja en cero accidentes con
los equipos que han sido inspeccionados y ello demanda una conducta ética y un
procedimiento estricto.
Antecedentes Internacionales:
• Jorge L. Guerra (2015) AMBATO – ECUADOR
Jorge Luis guerra dice que para poder diseñar un pórtico grúa “Se debe tomar una
entre varios sistemas que pueden ser aplicables para el ensamblaje de estructuras,
entre estos sistemas es necesario utilizar el más conveniente para la empresa, es así
que mediante una selección bajo criterios ponderados los mismos que tienen que estar
orientados a mejorar el proceso en sí se selecciona el puente grúa que es el más eficaz.
• Christian Espinosa M., Carla Maldonado G., Mauricio Trujillo F, (2009) QuitoEcuador
10
Una vez definido el tipo de puente grúa, se determina las dimensiones generales y la
carga que elevara , en donde se empieza por el cálculo de la viga principal como
simplemente apoyada ,considerando las cargas vivas, para la cual se ubicaran la carga
distribuida, carga puntual y carga móvil, con lo cual se obtendrá el perfil adecuado m
posteriormente se realiza el cálculo como un pórtico hiperestático el mismo está basado
en el segundo teorema de CASTIGLIANO el cual considera el pórtico doblemente
articulado además se calcula el Angulo de giro en las uniones de la viga con la columna
con el momento máximo encontrado en los cálculos del pórtico se procede a realizar el
diseño y selección de la columna a flexo compresión , consecutivamente se realiza el
diseño de la placa base, soportes , elección de pernos , selección de ruedas y finalmente
el diseño de la soldadura.
2.4 Justificación del proyecto de innovación y/o mejora
Conveniencia
• Este proyecto es conveniente por qué sirve para hacer más rápido las tareas de Izaje y
ayuda a reducir costos en la empresa.
• El proyecto es pertinente porque generamos menores tiempos en entrega de máquinas
debo al fácil manejo de las mismas en planta y por consecuente mayores ingresos a la
empresa.
Relevancia social
• Este proyecto es relevante socialmente por que ayudara al personal no hacer tanto
esfuerzo físico a la hora de levantar objetos pesados.
• El proyecto es factible porque se obtuvo el apoyo del encargado de maestranza, hubo
facilidad de información referente al diseño grúas pórticos de cargas semejantes.
11
Valor teórico
• El proyecto es relevante porque proporciona al público una información más detallada
del área industrial referente al diseño de grúas pórticos en general.
Implicaciones practicas
• Este proyecto estará asociado en la empresa como tareas de izaje, carga y descarga,
montaje y desmontaje, cambios de posición, posicionamiento seguros etc.
2.5 Marco teórico y conceptual
2.5.1 Fundamento teórico del proyecto de innovación y/o mejora
2.5.1.1 Grúa Pórtico móvil
Grúa Pórtico móvil se utiliza en fábricas e industrias para izar y desplazar cargas,
permitiendo que se puedan movilizar piezas de gran porte en forma horizontal y vertical.
Grúa Pórtico Móvil se compone de un par de rieles paralelos ubicados en el piso, de una viga
principal de dos columnas. El tecle, el dispositivo de izare de la grúa se desplaza junto con el
pórtico a lo largo de eje horizontal; el tecle a su vez se encuentra alojado sobre las alas de la
viga cajón que le permite moverse para ubicarse en posiciones dentro de la luz del pórtico.
Si el pórtico se encuentra rígidamente sostenido por dos o más columnas que se desplaza
sobre rieles fijados a nivel del piso entonces se demoniza grúa pórtico.
Esta Grúa Pórtico en este medio, cada vez tiene mayores aplicaciones últimamente se usa
en la industria naval, para retirar motores de combustión interna para su correspondiente
mantenimiento también se le usa para el trasladado de planchas dobladas para embarcarlas a
transporte correspondientes.
La Grúa Pórtico consta de tres movimientos fundamentales que son:
12
•
Movimiento transversal
•
Movimiento longitudinal
•
Movimiento de altura
Con estos tres movimientos la grúa abarca el área de trabajo para su fácil desplazamiento
de los elementos a izar, sin duda cada componente que tiene la grúa cubre importante
función para su óptimo funcionamiento del mismo.
2.5.1.2 Puente grúa de monorriel y sus partes:
4
1
2
5
6
3
El puente grúa de monorriel consta de las siguientes partes:
1.Viga de carga
2.Columnas
3.Vigas Testeras
13
4.Trolley Manual
5.Tecle eléctrico
6. Garruchas
2.5.1.2.1 Viga de carga
La viga de carga es un perfil I que actúa horizontalmente que a su vez esta trabajara
directamente con el peso de elemento a izar, donde este tendrá que soportar el peso del
elemento, el peso del carro y el peso de todos los elementos que están encima de él , y sin
tendencia a la flexión o sufrir deformación a lo largo de su eje longitudinal. Esta viga se
selecciona principalmente a través de la fórmula de EULER, el cual es una fórmula que
relaciona los pesos distribuidos sobre un cuerpo rígido estático o dinámico.
2.5.1.2.2 Vigas Testeros:
Estas viga testeras son básicamente el cuerpo móvil donde las chumaceras estarán unidas a
ellas, esta viga testera se tiene que verificar que resista el peso de las columnas , carga y vigas
, donde estas no pueden fallar por flexión , existen ya vigas testeras , con motor a alas que se
le considera eléctricas que a su vez requieren una guía el cual no es este caso , esta viga
testera estará empleada para que se mueva libremente por el área de trabajo.
14
2.5.1.2.3 Columnas:
Se debe verificar que las columnas soportan el peso de las vigas más el peso de la carga,
además debe resistir a los esfuerzos que están sometido, esta columna no debe fallar ni por
pandeo, ni aplastamiento, se valida en el caso de que existan columnas ya construidas en el
taller.
2.5.1.2.4 Trolley Manual :
El trolley se encarga del movimiento transversal de la carga, se debe de tener en cuenta,
que cuando se selecciona un tecle eléctrico el mismo viene con un trolley correspondiente
siempre y cuando sea un trolley eléctrico , en nuestro caso se a optado por un trolley manual
15
ya que es menos costoso que el eléctrico, se conforma por 2 ruedas engranadas que se
accionan manual mente atravesó de una cadera , ruedas opuestas que generara movimiento
libre, un eje rígido que este está sometido principalmente a la carga.
2.5.1.2.5 Tecle Eléctrico
Es el encargado y responsable del movimiento vertical de la carga, esta se selecciona por
el criterio de velocidad a la cual se requiere trasladar la carga, y la capacidad de diseño del
puente grúa.
.
16
2.5.1.2.6 Garruchas:
Las Garruchas se selecciona de acuerdo al tonelaje que va a izar el pórtico junto con el
peso de la misma estructura, básicamente son ruedas de catálogos variando su material
dependiendo del grado de esfuerzo que realizara.
Rueda AFO Triton
2.5.2 Ventajas del Puente Grúa :
Una de las grandes ventajas que tiene el puente grúa, es que permite muchos espacios
de trabajo, teniendo a la vez una gran herramienta de trabajo para la elevación de
maquinarias y estructuras pesadas.
Otra ventaja que brinda el puente grúa, es que en la planta donde se quiera instalar este
tipo de grúa, se pueden aprovechar lascolumnas existentes, siempre y cuando soporten la
carga estructural de la grúa.
El trasladar la carga en las tres posiciones básicas (X, Y, Z), a una velocidad
relativamente baja cuando se tiene carga, y una velocidad moderadamente alta cuando
no se tiene carga.
17
La facilidad del montaje del puente grúa, es decir acople de trolley a la viga, acople
del tecle eléctrico, y finalmente acople del carro transversal a las vigas transportadoras.
Los equipos tanto como del tecle eléctrico, motorreductores y trolley, se lo puede
encontrar con facilidad en el mercado, además los perfiles brindan una excelente
condición para poder acoplar estos equipos.
Pueden operar en cualquier temporada del año, sea esta en invierno o verano, además
bajo cualquier inconveniente del clima, ya que el puente se encuentra dentro de un
galpón o un taller industrial.
2.5.3 Desventajas del Puente Grúa
▪ Atrapamiento en los puntos de contacto como son: en los cables, poleas, o engrane.
▪ Cada vez que se deja de utilizar el puente grúa se debe dejar sin carga, sin gancho, y
con la cadena no tensionada, pues esto puede provocar un accidente al accionamiento del
puente grúa.
▪ Una desventaja del puente grúa, es que está limitado a trabajar dentro del galpón,
taller o nave industrial, donde se encuentran instalados.
▪ Un punto en contra en el puente grúa es la poca variedad de cadena en virtud de su
longitud, es decir la mayoría de tecles, vienen con cadena prefabricadas, y pre
dimensionadas, razones por la que se debe seleccionar cadenas de mucha más longitud e
inutilizable.
18
CAPITULO III
ANALISIS DE LA SITUACION ACTUAL
3.1 Mapa de flujo de valor actual y/o diagrama de proceso actual
19
En el presente grafico se puede observar el procedimiento y/o actividades para realizar el
momento en que el izaje de las maquinas hacen efecto del retraso en el momento de izarlas
para su posterior desmontaje.
20
3.2 Efectos en el problema en el área de trabajo o en los resultados de la empresa
Efectos en el producto.
• Demora en culminación de reparaciones
• Mayor tiempo de desmontaje
• Mayor tiempo en montaje
• Obstaculización de inspección unitaria
• Retraso en toma de decisiones
Efectos en los materiales.
• Reutilización de herramientas sensibles
• Desgaste de innecesario de elementos de maquina
Efectos en el costo
• Mano de obra excesiva
• Tiempos incensarios en la atención del pato hidráulico
• Gastos por personal terciario
• Gastos involucrados a imprevistos en el taller
Efectos en entrega del producto
• Retraso en la entrega del producto
• Daño al nombre de la empresa
• Deteriorar la integridad de la empresa
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Efectos en el tiempo
• Mayor tiempo de trabajo
• Tiempos innecesarios en el montaje y desmontaje
• Tiempo perdido a la inspección coordinada
• Retraso a tareas posteriores del montaje
Efectos en seguridad
• La partes de la maquinas elevadas puede caerse
• Esfuerzos innecesarios por el personal
Efectos en el mantenimiento
• Retraso de mantenimiento por motivos de izaje
• Retraso de decisión de reparación de las maquinas
Efectos en la calidad
• Exclusión de reparaciones motivo de retrasos
• Equivocaciones de decisiones por prisa del cliente
22
3.3 Análisis de las causa raíces que general el problema.
6.- EVALUACION TECNICA Y ECONIMICA DE LA MEJORA
23
3.4 Priorización de causa raíces
Diagrama de Pareto
24
CAPITULO IV
PROPUESTA TECNICA DE LA MEJORA
4.1 Plan de acción de la mejora propuesta.
En este proyecto aplicamos el uso de una estructura con principios básicos y eficientes, el cual
facilitara a la hora de montar y desmontar las piezas en las maquinas a su vez también poder
trasladarlas a diferentes lugares dentro del taller, para lo cual requerirá un operario, que se
encargara de colocar el gancho del motor de izaje dentro de las eslingas correspondientes de
la pieza que previamente fueron colocados , este mismo operario accionara el motor de izaje y
llevara al lugar deseado de una manera fácil y segura.
Con esto logramos un izaje limpio, seguro, fácil y rápido el cual nos permitirá cumplir con las
tareas en el taller sin pérdidas de tiempo.
25
26
4.2 Consideraciones técnicas, operativas y ambientales para la implementación de la
mejora.
4.2.1 Parámetros de diseño
4.2.1.1 Calculo de la viga principal
4.2.1.1.1 Resistencia
Datos:
Tipo de carga
:
Puntual en el medio de la longitud (estado crítico)
Peso max a cargar
:
5000 kg
Luz
:
4,59 m
Factor se seguridad
:
2.5
Tipo de viga
:
Simplemente apoyada
Material
:
Acero estructural
27
ΣMa=0
-7500 x (2,295) +Rb(4,590)=0
Rb= 3750 ΣF=0
Ra - 7500 + Rb = 0 Ra - 7500 + 3750 = 0
Ra = 3750
Reacciones :
Ra = 3750 Kg-f y Rb= 3750 Kg-f
Hallando el momento Max por carga.
Hallando el Punto 1 :
BxH = +3750 x 2,295 = 8606,25
Hallando el Punto 2 :
Punto 2 = Punto 1 - (BxH):8606,25 + (-3750 x 2,295)
Punto 2 = 0
Seleccionando el perfil H :
σ=
Esfuerzo admisible
Mmax =
Momento Maximo
Wx o Sx=
Modulo resistente elastico de la seccion
Ix=
Momento de inercia a la seccion en el eje x
E=
Modulo de elasiticidad del material (Acero)
σ=
𝑀𝑚𝑎𝑥
𝑊𝑥
𝑘𝑔
800 𝑐𝑚2 =
𝑘𝑔⁄
𝑚
𝑊𝑥
8606,25
Wx=
𝑘𝑔
8606,25 ⁄𝑚
𝑘𝑔
800 ⁄ 2
𝑐𝑚
Wx= 10.757 m-𝑐𝑚2
100 𝑐𝑚
Wx= 10.757 m-𝑐𝑚2 x( 1 𝑚 )
Wx= 1075,7 𝑐𝑚3
Según las tablas de cirsoc:
Perfiles laminados y tubos estructurales Con reglamentos Cirsoc 301 YCirsoc 301 :
Perfil IPB de 260 : tiene un Sx de 1150 cm3 siendo el inmediato superior del que
requerimos.
28
PERFIL IPB 260
Donde su Sx es :
Sx =1150 cm3
Ix = 14920 𝑐𝑚4
E : 2.1𝑥106
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
ˆ 𝑞 = 93
29
𝑘𝑔⁄
𝑚
VIGAS “H” IPB (WF) STANDARD EUROPEO TABLAS CIRSOC
30
4.2.1.1.2 Rigidez
Flecha por carga:
El caso de la viga se está tomando como una viga simplemente apoyada con la carga
puntual en el medio de la longitud de la viga.
Datos según el problema:
L:
4,59 m
P:
7500 Kg-f
Datos según el perfil seleccionado:
PERFIL IPB 260:
Sx = 1150 cm3
Ix =
14920 𝑐𝑚4
E:
2.1𝑥106
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
ˆ 𝑞 = 93
𝑘𝑔⁄
𝑚
Fórmula para hallar la flecha en una viga simplemente apoyada con la carga puntual en el
medio de la longitud de la viga.
31
𝐹𝑚𝑎𝑥 =
𝑃𝐿3
48𝐸𝐼
Reemplazando:
𝐹𝑚𝑎𝑥1 =
7500𝑘𝑔𝑥(459 𝑐𝑚)3
𝑘𝑔
48(2.1𝑥106 ⁄𝑐𝑚2 𝑥14920 𝑐𝑚4 )
𝐹𝑚𝑎𝑥1 = 0,482 𝑐𝑚
Flecha por peso propio:
El caso de la viga se está tomando como una viga simplemente apoyada con la carga
distribuida en toda la longitud.
Datos según el problema:
L:
4,59 m
P:
7500 Kg-f
32
Datos según el perfil seleccionado:
PERFIL IPB 260:
Sx = 1150 cm3
Ix =
14920 𝑐𝑚4
E:
2.1𝑥106
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
ˆ 𝑞 = 93
𝑘𝑔⁄
𝑚
Fórmula para hallar la flecha en una viga por peso propio.
5𝑞𝐿4
𝐹𝑚𝑎𝑥2 =
384𝐸𝐼
1𝑚
𝑘𝑔⁄
4
𝑚 (100𝑐𝑚 )(459 𝑐𝑚)
𝐹𝑚𝑎𝑥2 =
𝑘𝑔
384(2.1𝑥106 ⁄𝑐𝑚2 𝑥14920 𝑐𝑚4 )
5𝑥93
𝐹𝑚𝑎𝑥2 = 0,010 𝑐𝑚
Flecha máxima admisible para Pórticos grúa según el servicio:
Ya que nuestro diseño consta de un trolley manual usaremos el servicio manual
según el foro de docente del área mecánica de ingenieras FoDAMI.
Entonces la longitud de la viga es de 459 cm y si f Adm es 500
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚𝑑 ≥ 𝐹𝑚𝑎𝑥1 + 𝐹𝑚𝑎𝑥2
33
Flecha máxima admisible:
Datos según el problema:
Long. De la viga:
459 cm
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 =
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 =
𝐿
500
459 𝑐𝑚
500
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 = 0,918 𝑐𝑚
Verificación de la flecha máxima:
Datos Hallados:
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 = 0,918 𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥1 = 0,482 𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥2 = 0,010 𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚𝑑 ≥ 𝐹𝑚𝑎𝑥1 + 𝐹𝑚𝑎𝑥2
0,918 𝑐𝑚 ≥ 0,638 𝑐𝑚 + 0,020 𝑐𝑚
0,918 𝑐𝑚 ≥ 0,492 𝑐𝑚
Conclusión:
|
El perfil IPB 260 Cumple con los requerimientos, por resistencia y por rigidez.
4.2.1.1 Calculo de las columnas
Según el diseño, trabajos previos y altura del lugar donde se instalará la grúa 3.9 m y
se selecciona un tubo cuadrado, la columna se estará asumiendo como el punto más
crítico de sus tipos donde esta es una columna doblemente articulada.
Datos según el problema:
Altura (L)
:
3,97 m
Carga (q)
:
5000 kg
34
N° columnas(n):
2
Factor de empotramiento:
Según nuestro diseño y considerando el empotramiento más crítico en las columnas,
se asumirá que la columna estará doblemente articulada donde su factor de
empotramiento es igual a 1, y donde asumiremos un Factor de servicio igual a 3.
Datos para calcular una columna según la fórmula de EULER:
𝜋 2 . 𝐸. 𝐼𝑦
𝑃𝑐𝑟𝑖𝑡 =
(𝐿. 𝑆𝑘)2
Donde:
Punto crítico : Carga axial sobre la columna
E
: Modulo elástico del material
I
: Momento de inercia a la seccion en el eje Y
Sk
: Factor de empotramiento
L
: Altura de la columna
Fs
: Factor de servicio
Reemplazando:
Pcrit =
𝑞.𝐹𝑠
𝑛
=
5000.3
2
= 7500
35
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
E
: 2.1𝑥106
I
: Momento de inercia a la seccion en el eje Y
Sk
:1
L
: 3.375 m
Calculamos Iy:
7500 =
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2 . 𝐼𝑦
(337.5 𝑐𝑚. 1)2
𝜋 2 . 2.1𝑥106
41.21𝑐𝑚4 = 𝐼𝑦
36
Selección de columna cuadrada en base Iy siendo su inmediato superior.
Se observa que el tubo 60 x 60 x 4 de espesor cumple con los requerimientos mínimos según
EULER, pero por cuestión de facilidad en el taller se colocara un tubo 100 x 100 x 3.2 mm
siendo también más resistente que el mínimo.
Comprobación de tubo cuadrado por relación de esbeltez:
Fórmula de relación de esbeltez:
𝐿𝑒 =
𝐿𝑒 =
𝐿. 𝑆𝑘
< 200
𝑟𝑦
337,5 𝑐𝑚 . 1
< 200
3,93 𝑐𝑚
𝐿𝑒 = 85,87 < 200
Siendo Le = 85.87 se halla el Esfuerzo admisible de la columna .
37
𝑙𝑖𝑏
𝐸𝑠𝑓𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚.. = 20,73 Ksi = 20,73 x 1000 𝑝𝑢𝑙𝑔2
𝑙𝑖𝑏
𝐸𝑠𝑓𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚.. = 20730 𝑝𝑢𝑙𝑔2
𝑘𝑔
Conversion a 𝑐𝑚2
20730
𝑙𝑖𝑏
1𝑘𝑔
𝑝𝑢𝑙𝑔 2
x
𝑥(
)
2
𝑝𝑢𝑙𝑔
2,2 𝑙𝑏 2,54 𝑐𝑚
1460,5
𝑘𝑔
𝑐𝑚2
𝑘𝑔
Entonces el Esfuerzo admisible de la columna es : 1460,5 𝑐𝑚2
Hallando el Esfuerzo actuante:
Carga axial ( q )
=
3750 kg
Area (A)
=
12,13 𝑐𝑚2
𝐸𝑠𝑓𝐴𝑐𝑡. . =
𝐸𝑠𝑓𝐴𝑐𝑡. . =
𝑞
𝐴
3750 𝑘𝑔
12,13 𝑐𝑚2
𝐸𝑠𝑓𝐴𝑐𝑡. . = 309,1
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
Entonces la lógica seria que 𝐸𝑠𝑓𝐴𝑐𝑡. < 𝐸𝑠𝑓𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚..
309,1
𝑘𝑔
𝑘𝑔⁄
<
1460,5
2
𝑐𝑚
𝑐𝑚2
Conclusión:
El tubo cuadrado 100x100x3.2 mm cumple como columna en este caso.
4.2.1.3 Calculo del testero
4.2.1.3.1 Resistencia
Datos :
Tipo de carga
:
Puntual en el medio de la longitud (estado critico)
Peso max a cargar
:
5000 kg
Peso de la estructura :
764 kg
38
Longitud
:
2500 mm
Factor se seguridad
:
2.5
Tipo de viga
:
Simplemente apoyada
Material
:
Acero estructural
Cantidad de testero
:
2
Hallando el Momento máximo de forma directa :
𝑀. 𝑚𝑎𝑥 =
𝑀. 𝑚𝑎𝑥 =
𝑃𝐿
4
8500 𝑘𝑔 . 2,5 𝑚
4
𝑀. 𝑚𝑎𝑥 = 5312,5 𝑘𝑔 − 𝑚
Seleccionando el perfil :
σ=
Esfuerzo admisible
39
Mmax =
Momento Maximo
Wx o Sx=
Modulo resistente elastico de la seccion
Ix=
Momento de inercia a la seccion en el eje x
E=
Modulo de elasiticidad del material (Acero)
σ=
𝑀𝑚𝑎𝑥
𝑊𝑥
𝑘𝑔
800 𝑐𝑚2 =
𝑘𝑔⁄
𝑚
𝑊𝑥
5312,5
Wx=
𝑘𝑔
5312,5 ⁄𝑚
𝑘𝑔
800 ⁄ 2
𝑐𝑚
Wx= 6.64 m-𝑐𝑚2
100 𝑐𝑚
Wx= 6.64 m-𝑐𝑚2 x( 1 𝑚 )
Wx= 664 𝑐𝑚3
40
4.2.1.3.2 Rigidez
El caso de la viga se está tomando como una viga simplemente apoyada con la carga puntual
en el medio de la longitud de la viga.
Datos según el problema:
L:
2,5 m
P:
8500 Kg-f
Datos según el tubo seleccionado:
Tubo cuadrado 252x250x10 mm :
Sx = 706.9𝑐𝑚3
Ix =
8835.8 𝑐𝑚4
E:
2.1𝑥106
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
ˆ 𝑞 = 73.34
𝑘𝑔⁄
𝑚
Fórmula para hallar la flecha en una viga simplemente apoyada con la carga puntual en el
medio de la longitud de la viga.
41
𝐹𝑚𝑎𝑥 =
𝑃𝐿3
48𝐸𝐼
Reemplazando:
𝐹𝑚𝑎𝑥1 =
8500𝑘𝑔𝑥(250𝑐𝑚)3
𝑘𝑔
48(2.1𝑥106 ⁄𝑐𝑚2 𝑥8835.8 𝑐𝑚4 )
𝐹𝑚𝑎𝑥1 = 0,149 𝑐𝑚
HALLANDO LA FLECHA POR PESO PROPIO:
El caso de la viga se está tomando como una viga simplemente apoyada con la carga
distribuida en toda la longitud.
Datos según el problema:
L:
2,50 m
P:
8500 Kg-f
42
Datos según el tubo seleccionado:
Tubo cuadrado 252x250x10 mm :
Sx = 706.9𝑐𝑚3
Ix =
8835.8 𝑐𝑚4
E:
2.1𝑥106
𝑘𝑔⁄
𝑐𝑚2
ˆ 𝑞 = 73.34
𝑘𝑔⁄
𝑚
Fórmula para hallar la flecha en una viga por peso propio.
𝐹𝑚𝑎𝑥2 =
5𝑞𝐿4
384𝐸𝐼
1𝑚
𝑘𝑔⁄
4
𝑚 (100𝑐𝑚 )(250 𝑐𝑚)
𝐹𝑚𝑎𝑥2 =
𝑘𝑔
384(2.1𝑥106 ⁄𝑐𝑚2 𝑥8835.8 𝑐𝑚4 )
5𝑥73.34
𝐹𝑚𝑎𝑥2 = 0,002 𝑐𝑚
Flecha máxima admisible para Testeros según el servicio:
Ya que nuestro diseño consta de un testero manual usaremos el servicio manual según
el foro de docente del área mecánica de ingenieras FoDAMI.
Entonces la longitud del testero es de 250 cm y si f Adm es 500
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚𝑑 ≥ 𝐹𝑚𝑎𝑥1 + 𝐹𝑚𝑎𝑥2
43
Flecha máxima admisible:
Datos según el problema:
Long. Del testero:
250 cm
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 =
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 =
𝐿
500
250 𝑐𝑚
500
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 = 0,5 𝑐𝑚
Verificación de la flecha máxima:
Datos Hallados:
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚 = 0,5 𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥1 = 0,149𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥2 = 0,002 𝑐𝑚
𝐹𝑚𝑎𝑥𝑎𝑚𝑑 ≥ 𝐹𝑚𝑎𝑥1 + 𝐹𝑚𝑎𝑥2
0,5 𝑐𝑚 ≥ 0,149 𝑐𝑚 + 0,002 𝑐𝑚
0,5 𝑐𝑚 ≥ 0,151 𝑐𝑚
Conclusión:
Tubo cuadrado 250x250x10 mm Cumple con los requerimientos, por resistencia y
por rigidez.
4.2.1.4 Elección de polipasto
En la selección de un polispasto dependemos de ciertos criterios básicos como,
capacidad de carga (toneladas), tipo de izaje el cual está entre eléctrico o manual,
algunos polipastos vienen con sus velocidades definidas como este caso
NINANYA SAC , nos proporcionó el siguiente polispasto para nuestro diseño.
Polipasto de 5t con botonera electrica con una velocidad de izaje de 2,7 m/min y un
44
motor de 3 Kw
45
46
4.2.1.5 Elección de trolley
Los trolley de las grúas depende de su capacidad de carga y también de su movimiento en este
caso es un trolley manual el cual también nos lo proporciona la empresa NINANYA S.A.C.
4.2.1.6 Elección de garruchas
Para la elección de garruchas se debe considera el peso total de la estructura y el peso
máximo con un F.s 1.5
Peso de la estructura(𝑃𝑒𝑠𝑡 )
: 1095 kg
Peso de la carga (Q)
: 5000 kg
Factor de seguridad (F.s)
: 1.5
Numero de garruchas : 4
Fórmula para hallar el peso sobre la garrucha:
𝑃=
(𝑃𝑒𝑠𝑡 + 𝑄)𝐹𝑠
𝑛
47
𝑃=
(1095 + 5000)1.5
4
𝑃 = 2148.75 𝑘𝑔
Catalogo de ruedas AFO.
Entonces según el catalog de ruedas AFO escogemos una garrucha giratoria con capacidad de carga
de 2400 kg siendo el mayor el
48
Consideraciones técnicas.
• Maquina de soldar
Una máquina de soldar sirve para unir 2 piezas atravesó del calor el cual somete a las
piezas a una elevada temperatura para llegar así al punto de fusión del material y estas
dos puedan unirse, esta máquina funciona atreves de corriente, y con un elemento
fundente el cual puede ser un electro revestido o gas. Este tipo de máquinas son las
más utilizadas para la unión de piezas.
Autor: blog venta generadores (22 abril 2016)
Recuperado de:
http://www.ventageneradores.net/blog/tipos-soldadores-que-tipo-maquina-soldar-comprar/
• Esmeril
El esmeril sirve para cortar piezas y llevarlas a una medida deseada, consiste de un motor
eléctrico que se le acoplan discos que realizara el corte correspondido
49
Autor: Mikel´s mr. ( Marzo 06 , 2017)
Recuperado de : https://www.susrefacciones.com/blog-herramientas/que-es-y-para-que-sirve-unaesmeriladora
• Taladro
Un taladro básicamente es un aparto de mano que nos permite hacer agujeros atreves de una
broca que será accionada por el motor eléctrico del taladro.
Autor: De Luigi Zanasi ,CC BY-SA 2.0 ca,
Recuperado de : https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=331111
CONSIDERACIONES OPERATIVAS
• Gafas de seguridad
Cuando el protector solo protege los ojos, tipos:
50
-
Gafas de montura universal: Son protectores de los ojos cuyos oculares están
acoplados en una montura con patillas.
-
Gafas de montura integral: son protectores de los ojos que encierran de manera
estanca la región orbital y en contacto con el rostro
Autor : AT PROTECCION.COM (S.F)
Recuperado de : https://www.atproteccion.com/gafas-de-seguridad/4965-gafas-bolleultim8-transparentes.html
• Guantes de seguridad
Los guantes se seguridad permite una manipulación segura con elementos
cortantes y/o toscos al contacto con la mano.
Autor : Guantes rapel Full (s.f)
Recuperado de : https://www.equipovertical.com/Guantes-Rapel-full-cuerdas-rescate
• Casco de seguridad
El casco de
seguridad sirve para evitar golpes en
51
la cabeza ya sea al momento de agacharse y golpearse contra una esquina, también
como librándonos del golpe directo a la cabeza ya sea por un objeto o herramienta,
• Botas de seguridad
Las botas se seguridad cuentan con una placa de metal en la punta del zapato , el cual
nos evitara el golpe directo en el pie con alguna pieza pesada que nos podría lastimar.
Autor : Caterpilar. Com
Recuperado de : http: Caterpilar.com
• Consideraciones ambientales.
• Considerando los resultados luego del armado del puente grúa monorriel , concluimos que
los insumos utilizados y desperdicios tales como electrodos , virutas, , no generan un impacto
52
negativo en el medio ambiente siempre y cuando sean clasificados en las respectivas zonas de
desechos de la empresa para que luego sean trasladados a las plantas de tratamiento adecuado
4.3 Recursos técnicos para implementar la mejora propuesta
La metería prima es la base fundamental de toda empresa, por ello con los materiales hace que
el trabajo sea de forma continua para cada uno de los trabajadores. Mencionaremos dichos
materiales como:
• ACERO I
Bohler, (2010). El acero es una aleación que se caracteriza por sus propiedades mecánicas
notables a la resistencia y a los esfuerzos, este compuesto principalmente de hierro y carbono
dependiendo de la proporción de las sustancias con las cuales constituye, la cual hace que
asuma diferentes texturas y durezas” (p.02).
Fuente propia
53
• Electrodos
Los electrodos son los elementos el cual transmite la corriente de la máquina de soldadura
esta ayudara a unir 2 perfiles I en nuestro gua pórtico monorriel siempre y cuando la distancia
del perfil no llegue a la distancia necesitada, estos electrodos están revestidos de
• Aceite lubricante
Este aceite lubricante cumplirá la función de que las brocas de los taladros no caliente de
manera que se puedan romper estas mismas. Enfria las brocas para luego poder usarla de
manera eficiente que la primera ves
54
4.4 Cursograma del proceso mejorado.
4.5 Cronograma de ejecución de la mejora
DIAGRAMA DE GANTT
4.6 Aspecto limitantes de la implementación de la mejora.
• Tiempo.
La limitación principal que se me presento a la hora de realizar el proyecto fue el poco
tiempo que se nos brindó para cumplir dicho objetico, debido a que los horarios que
tenía no era los adecuados cuando quería realizar demás tareas relacionadas con la
carrera.
55
• Economía
Otro factor muy limitante para este proyecto fue la economía, por motivos de alquiler
de máquina, impresiones, pasajes etc.
56
CAPITULO V
5.-COSTOS DE IMPLEMENTACION DE LA MEJORA
5.1 Costo de materiales
5.2 Costo de mano de obra
En este cuadro se mostrará el costo de mano de obra que sea hice para realizar el
pórtico.
57
5.3 Costo de maquinas , herramientas y equipos
5.4 Otros costos de implementación de la Mejora
5.5 Costo total de la implementación de la mejora
58
CAPITULOS VI
6.- EVALUACION TECNICA Y ECONIMICA DE LA MEJORA
6.1 Beneficio técnico y/o económico esperado de la mejora
Con este proyecto serán muchos los beneficios para la empresa a corto mediano y
largo plazo:
•
Reducir el tiempo de traslado
•
Disminuir personal para el traslado
•
No será necesario aplicar esfuerzos físicos
•
Reducción de tiempo al momento de izar las cargas
•
Fácil movilidad de la carga dentro del área de trabajo
•
Elevación de las piezas de forma segura
•
Levantará las piezas sin que se dañen
•
Fácil uso del sistema de Izajes
•
Libertad de maniobra al momento de izar la carga
•
Reducir costos en maniobra y ejecución de cargas
•
Reducir tiempos muertos debido a la espera de montacargas
59
CAPITULO VII
7.-CONCLUSIONES
7.1 Conclusiones respecto a los objeticos del proyecto de innovación y/o mejora:
✓ La primera conclusión que puede extraerse es que este proyecto es que enriquece al
estudiante en conocimientos de estructuras metálicas y los cálculos que estos puedan
necesitar para sustentar el diseño.
✓ Este trabajo será el sustento de fabricación de pórticos a futuro en una empresa que
quiera un sistema de elevación simple, ya que en este proyecto se ven las (el proceso
de diseño) fórmulas que se utilizó para llegar a el producto final de manera eficiente
cabe resaltar que este proyecto fue realizado en la empresa MASTER SERVICE
MINING.
✓ Para finalizar quiero resaltar que este trabajo a sido muy importante en mi carrera
debido a los conocimientos adquiridos en el transcurso del desarrollo del mi proyecto
de innovación y se que me ayudar en el futuro de alguna manera u otra.
CAPITULO VIII
60
RECOMENDACIONES
8.1 Recomendaciones para la empresa respecto al proyecto de innovación y/o mejora
✓ Al momento de los izajes se recomienda evaluar el peso de la carga que no exceda la
capacidad máxima del pórtico grúa
✓ Cuando se eleve una carga considerar el estado del elemento que se usara para izar la
carga , como grilletes o cáncamos para evitar posibles accidentes
✓ Evitar el enredo del cable de la botonera eléctrica del tecle con la carga al momento de
moverlo en el área de trabajo.
✓ Observar el área de trabajo y evitar el choque de la viga principal con las columnas del
taller
✓ Evitar hace correr al pórtico móvil de manera rápida
✓ Se recomiendo que siempre se mantenga libre el área de deslizamiento del pórtico
grúa.
Referencias Bibliográficas:
61
✓ Aragón Díaz, C. L., Beraún Sánchez, J. C., Pineda Ríos, L. E. (2013) Lima-Perú ,
Diseño y fabricación de puente monorriel de 5 t.
✓ Jorge L. Guerra (2015) AMBATO – ECUADORF, Fabricación de pórtico grúa 5T.
✓ Christian Espinosa M., Carla Maldonado G., Mauricio Trujillo F, (2009) QuitoEcuador, Elaboración de pórtico grua 5t.
✓ Arqta. Veronica Veas B. , Arqto. Jing Chang Lou –Julio (2000) ,
Deformaciones en vigas
✓ Jorge Bernal , Tema: Pandeo
✓ Nonnast, R. (2006). El proyectista de estructuras metálicas
✓ Manual of Steel construcción, Volume II
62