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ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL Tema: SISTEMA DE ELEVACIÓN MECÁNICA PARA COLUMNAS ESTRUCTURALES TIPO TRUSS EN LA EMPRESA TARIMAS Y ESCENARIOS GAVI Proyecto de investigación previo a la obtención del título de Ingeniero en Diseño Industrial Línea de Investigación: DISEÑO, INFRAESTRUCTURA Y SISTEMAS SOCIALES Y AMBIENTALES PARA UN HÁBITAT SOSTENIBLE Autor: JONATHAN ALEXANDER GAVILEMA CAIZA Director: ING. MG. FRANCISCO JAVIER ECHEVERRÍA TAMAYO Ambato Ecuador Junio 2020

ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

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Page 1: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

Tema:

“SISTEMA DE ELEVACIÓN MECÁNICA PARA COLUMNAS ESTRUCTURALES

TIPO TRUSS EN LA EMPRESA TARIMAS Y ESCENARIOS GAVI”

Proyecto de investigación previo a la obtención del título de Ingeniero en

Diseño Industrial

Línea de Investigación:

DISEÑO, INFRAESTRUCTURA Y SISTEMAS SOCIALES Y AMBIENTALES

PARA UN HÁBITAT SOSTENIBLE

Autor:

JONATHAN ALEXANDER GAVILEMA CAIZA

Director:

ING. MG. FRANCISCO JAVIER ECHEVERRÍA TAMAYO

Ambato – Ecuador

Junio 2020

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Page 3: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

iii

DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD Y RESPONSABILIDAD

Yo: JONATHAN ALEXANDER GAVILEMA CAIZA, con CC. 1804426425, autor del

trabajo de graduación intitulado: “SISTEMA DE ELEVACIÓN MECÁNICA PARA

COLUMNAS ESTRUCTURALES TIPO TRUSS EN LA EMPRESA TARIMAS Y

ESCENARIOS GAVI”, previo a la obtención del título profesional de INGENIERO

EN DISEÑO INDUSTRIAL, en la escuela de DISEÑO INDUSTRIAL.

1. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tiene la Pontificia

Universidad Católica del Ecuador, de conformidad con el artículo 144 de la Ley

Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato

digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al

Sistema Nacional de Información de la Educación Superior del Ecuador para

su difusión pública respetando los derechos de autor.

2. Autorizo a la Pontificia Universidad Católica del Ecuador a difundir a través del

sitio web de la Biblioteca de la PUCE Ambato, el referido trabajo de graduación,

respetando las políticas de propiedad intelectual de la Universidad.

Ambato, junio 2020

JONATHAN ALEXANDER GAVILEMA CAIZA

CC. 1804426425

Page 4: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

iv

AGRADECIMIENTO

Primeramente, a Dios, por haberme acompañado y guiado a lo largo de mi vida,

por ser mi apoyo, mi luz y mi camino. Por haberme dado fortaleza para seguir

adelante en los momentos de debilidad.

A mis padres Luis y Mery, por su apoyo y guía en todo momento, por los valores

que me han inculcado, y por haberme dado la oportunidad de tener una excelente

educación en el transcurso de mi vida. Sobre todo, por ser un ejemplo de vida a

seguir.

A mis hermanos Evelyn, David, Daniel e Ismael por ser parte de mi vida y por su

incondicional apoyo.

A mis maestros a lo largo de esta carrera universitaria, por brindarme sus

conocimientos para convertirnos en profesionales de excelencia, especialmente a

mi tutor, el Ing. Francisco Echeverría por su ayuda en la elaboración de este

proyecto de investigación.

A mis amigos y familiares quienes son parte de mi vida, a todos ustedes mil gracias.

Jonathan Gavilema

Hasta la victoria siempre.

Page 5: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

v

DEDICATORIA

A Dios,

por estar conmigo y guiarme en cada paso que doy.

A mis padres Luis y Mery,

por su esfuerzo y apoyo, para cada día ser mejor

A mis hermanos Evelyn, David, Daniel e Ismael,

por su apoyo incondicional.

Jonathan Gavilema

Page 6: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

vi

RESUMEN

La salud de las personas está relacionada con las actividades laborales que realiza

diariamente. El alto esfuerzo físico derivados por su trabajo puede provocar

lesiones o dolores musculares parciales o permanentes. El problema identificado

es el gran esfuerzo físico que realiza el personal técnico de la empresa Tarimas y

Escenarios Gavi el momento de elevar las columnas tipo truss de un escenario. Se

realiza una recopilación de información para definir los sistemas de elevación

mecánica existentes, los mecanismos que ayudarán a formar un sistema de

elevación y las estructuras tipo truss en general. Para obtener datos relevantes para

la investigación, se usan técnicas como la entrevista, encuesta y la observación,

acompañados de la metodología de Bernd Lobach, con el objetivo de diseñar un

sistema de elevación mecánica para las columnas estructurales tipo truss. Para

cumplir con este objetivo, se identificaron las características de las columnas

estructurales tipo truss de la empresa, los sistemas mecánicos para formar un

sistema de elevación mecánica; y, se propuso un sistema de elevación que permite

reducir en su mayoría el esfuerzo físico que era necesario por parte del personal

técnico al elevar las columnas estructurales tipo truss, además, de disminuir el

número de personas necesarias para este proceso. Como resultado de la

investigación, se obtuvo un prototipo digital, el cual mediante un programa

CAD/CAM, se pudo determinar que el sistema de elevación cumple con el objetivo

de elevar las columnas estructurales tipo truss en los escenarios de la empresa.

Palabras clave: estructura, truss, escenario, elevación mecánica, mecanismos.

Page 7: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

vii

ABSTRACT

A person’s health is usually related to the work activities they do on a daily basis.

Great physical effort at work can cause muscle pain or injuries that can be temporary

or permanent. The problem identified is the great physical effort made by the

technical staff at the company Tarimas y Escenarios Gavi when setting up the truss

columns of a stage. Information has been gathered to define the current systems of

mechanic lifting which will help create a new system and truss structures in general.

In order to obtain relevant data for research, the techniques of interviews, surveys

and observation were used along with Bernd Lobach’s methodology to design a

system of mechanic elevation for truss structural columns. To meet this objective,

the characteristics of the structural columns of the company were identified, as well

as the mechanical systems to form a mechanical lifting system, a lifting system was

proposed that makes it possible to reduce most of the physical effort that was being

made by the staff when lifting the structures. In addition to this, it would reduce the

number of people needed for this process. As a result of the investigation, a digital

prototype was obtained. By using a CAD/CAM, it was possible to determine that the

lifting system meets the objective of lifting truss structural columns for the stage of

the company within the safety parameters for a machine/tool.

Keywords: structure, truss, stage, mechanical lift, mechanisms.

Page 8: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

viii

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PRELIMINARES

DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD Y RESPONSABILIDAD .......................... iii

AGRADECIMIENTO ........................................................................................... iv

DEDICATORIA .................................................................................................... v

RESUMEN .......................................................................................................... vi

ABSTRACT ....................................................................................................... vii

INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

CAPÍTULO I. ESTADO DEL ARTE Y LA PRÁCTICA .......................................... 5

1.1. Estructuras tipo truss .................................................................................... 5

1.2. Sistemas de elevación mecánica ............................................................... 12

1.3. Mecanismos ............................................................................................... 17

CAPÍTULO II. DISEÑO METODOLÓGICO ....................................................... 23

2.1. Nivel y Tipo de investigación ...................................................................... 23

2.2. Instrumentos de investigación .................................................................... 25

2.3. Propuesta de diseño ................................................................................... 30

CAPÍTULO III. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ... 56

3.1. Características del acero ............................................................................ 56

3.2. Análisis de la estructura completa del sistema de elevación mecánica ...... 56

3.1. Análisis de la estructura base del sistema de elevación mecánica ............ 62

CONCLUSIONES .............................................................................................. 68

Page 9: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

ix

RECOMENDACIONES ..................................................................................... 69

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 70

ANEXOS............................................................................................................ 73

Page 10: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

x

ÍNDICE DE IMAGENES

Imagen 1. Estructura tipo truss ............................................................................... 5

Imagen 2. Tipos de Estructuras tipo truss .............................................................. 6

Imagen 3. Estructura tipo truss ............................................................................... 8

Imagen 4. Estructura tipo truss ............................................................................... 9

Imagen 5. Base estabilizadora de la columna estructural tipo truss ....................... 9

Imagen 6. Polipasto superior de la columna estructural tipo truss ....................... 10

Imagen 7. Bloque de acero .................................................................................. 10

Imagen 8. Escenario de 12 x 10 m. ...................................................................... 11

Imagen 9. Columna en posición horizontal .......................................................... 11

Imagen 10. Tipos de Estructuras tipo truss .......................................................... 13

Imagen 11. Elevador para la Facultad de Mecánica ............................................ 14

Imagen 12. Sistema de elevación para almacén de abastos ............................... 15

Imagen 13. Elevador U – 200 K ........................................................................... 17

Imagen 14. Ruedas de fricción ............................................................................. 18

Imagen 15. Diversos tipos y disposiciones de correas (a), (b), (c) correas planas,

(d) correas trapezoidales. ...................................................................................... 19

Imagen 16. Diversas disposiciones de cadenas ................................................... 20

Imagen 17. Diversos tipos y disposiciones de engranajes ................................... 21

Imagen 18. Palanca ............................................................................................. 22

Imagen 19. Polea simple y Polea móvil ................................................................ 22

Imagen 20. Propuesta 1 ....................................................................................... 36

Imagen 21. Propuesta 2 ....................................................................................... 37

Imagen 22. Propuesta 3 ....................................................................................... 38

Imagen 23. Propuesta 4 ....................................................................................... 39

Imagen 24. Propuesta 5 ....................................................................................... 40

Imagen 25. Vigas estructurales tipo truss ............................................................ 43

Imagen 26. Adaptación del sistema de elevación a la estructura posterior (Vista

frontal) ................................................................................................................... 43

Imagen 27. Adaptación del sistema de elevación a la parte posterior del

escenario ............................................................................................................... 44

Imagen 28. Diagrama de fuerzas en la estructura esquinera posterior ................ 44

Page 11: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

xi

Imagen 29. Adaptación del sistema en la parte frontal del escenario ( Vista

frontal) ................................................................................................................... 45

Imagen 30. Adaptación del sistema en la parte frontal del escenario .................. 45

Imagen 31. Diagrama de fuerzas en la estructura frontal ..................................... 45

Imagen 32. Análisis mediante funciones trigonométricas ..................................... 46

Imagen 33. Motor Century PA 1000 ..................................................................... 47

Imagen 34. Propuesta final................................................................................... 48

Imagen 35. Partes del sistema de elevación mecánica ........................................ 50

Imagen 36. Posición incial .................................................................................... 51

Imagen 37. Anclaje del acople inferior ................................................................. 52

Imagen 38. Anclaje de los acoples superiores ..................................................... 52

Imagen 39. Colocación de los herrajes ................................................................ 53

Imagen 40. Elevación de la columna estructural tipo truss – Posición inicial ....... 53

Imagen 41. Elevación de la columna estructural tipo truss .................................. 54

Imagen 42. Elevación de la columna estructural tipo truss – Posición final ......... 54

Imagen 43. Puntos fijos o restricciones ................................................................ 56

Imagen 44. Fuerzas aplicadas al sistema de elevación ....................................... 57

Imagen 45. Desplazamiento mínimo y máximo .................................................... 59

Imagen 46. Fuerza en el eje z .............................................................................. 60

Imagen 47. Estrés maximo (S max) ..................................................................... 61

Imagen 48. Fuerzas aplicadas sobre la estructura inferior ................................... 62

Imagen 49. Desplazamiento de la estructura base del sistema de elevación ...... 63

Imagen 50. Primer estrés principal ....................................................................... 64

Imagen 51. Factor de seguridad ........................................................................... 65

Imagen 52. Columna estructural tipo truss en posición horizontal ....................... 82

Imagen 53. Escenario con 4 columnas tipo truss ................................................. 83

Imagen 54. Personal técnico mientras eleva la columna tipo truss ...................... 83

Imagen 55. Colocación de los herrajes por parte del personal técnico ................ 84

Imagen 56. Columna estructural tipo truss horizontal .......................................... 86

Imagen 57. Escenario con 8 columnas estructurales tipo truss de 10,5m de alto 87

Imagen 58. Escenario con 6 columnas estructurales tipo truss de 9m. de alto .... 87

Imagen 59. Base de la columna estructural tipo truss .......................................... 89

Imagen 60. Columna estructural tipo truss ........................................................... 90

Page 12: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

xii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Cuadro de necesidades y requerimientos funcionales ........................... 32

Tabla 2. Cuadro de necesidades y requerimientos de uso .................................. 32

Tabla 3. Cuadro de necesidades y requerimientos estructurales ......................... 33

Tabla 4. Cuadro de necesidades y requerimientos económicos .......................... 34

Tabla 5. Valoración de las soluciones .................................................................. 41

Tabla 6. Datos para cálcular el tipo de motor necesario ...................................... 43

Tabla 7. Características del material .................................................................... 56

Tabla 8. Resultados de reacciones de fuerzas y momentos en los puntos fijos .. 58

Tabla 9. Resumen de los resultados estáticos ..................................................... 58

Tabla 10. Valores de referencia del factor de seguridad estático (fs) ................... 62

Tabla 11. Resumen de resultados ........................................................................ 63

Tabla 12. Lista de materiales y costos ................................................................. 65

Tabla 13. Lista de insumos y costos .................................................................... 66

Tabla 14. Costos totales ....................................................................................... 66

Tabla 15. Pregunta 1 (Entrevista) ......................................................................... 73

Tabla 16. Pregunta 4 (Entrevista) ......................................................................... 74

Tabla 17. Lesión o Dolor después de una jornada laboral ................................... 74

Tabla 18. Pregunta 6 (Entrevista) ......................................................................... 75

Tabla 19. Pregunta 7 (Entrevista) ......................................................................... 76

Tabla 20. Lesión o dolor después de una jornada laboral .................................... 78

Tabla 21. Pregunta 4 (Encuesta) .......................................................................... 80

Page 13: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

xiii

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Pregunta 1 (Encuesta) ......................................................................... 77

Gráfico 2. Pregunta 2 (Encuesta) ......................................................................... 78

Gráfico 3. Lesión o dolor después de una jornada laboral ................................... 79

Gráfico 4. Pregunta 3 (Encuesta) ......................................................................... 79

Gráfico 5. Pregunta 4 (Encuesta) ......................................................................... 80

Page 14: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

xiv

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1. Formato de entrevista, con sus respectivos resultados ......................... 73

Anexo 2. Formato de encuesta, con sus respectivos resultados. ......................... 77

Anexo 3. Ficha de observación 1 ......................................................................... 82

Anexo 4. Ficha de observación 2 ......................................................................... 86

Anexo 5. Características del motor Century PA1000 ........................................... 91

Anexo 6. Proforma motor Century PA 1000 ......................................................... 92

Anexo 7. Entrevista de aprobación por parte del gerente .................................... 93

Anexo 8. Láminas técnicas………………………………………………………..….. 94

Page 15: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

1

INTRODUCCIÓN

La salud de una persona está relacionada a las actividades laborales que realiza

diariamente y según La Organización Mundial de la Salud es un requisito

fundamental de la productividad y el desarrollo económico. Los trabajadores

constituyen la mitad de la población del mundo y son los máximos contribuyentes

al desarrollo económico y social. Su salud no está condicionada sólo por el lugar

de trabajo, sino, también, por factores sociales e individuales.

Según Muñoz, Muñoz & Vanegas (2017), los trastornos musculoesqueléticos

representan un 59% de todas las enfermedades profesionales registradas por las

estadísticas europeas y principal causa de ausentismo laboral de más de tres días,

sin que, se apliquen medidas de prevención, protección y control adecuadas. Entre

los trastornos, el dolor lumbar representa uno de los principales. Según NIOSH

(2012), este tipo de trastorno es una lesión de músculos, tendones, ligamentos,

articulaciones o huesos, que se producen en las extremidades superiores e

inferiores, cuello, espalda ocasionado por levantar, empujar o jalar objetos.

La Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el Trabajo (2007), establece

que la manipulación manual de cargas que requieren gran esfuerzo físico causan:

trastornos acumulativos debido al progresivo deterioro del sistema

musculoesquelético por la realización continua de actividades de levantamiento y

manipulación de cargas, por ejemplo, dolores dorso lumbares; traumatismos

agudos como cortes o fracturas debidos a accidentes.

Datos obtenidos mediante la VII Encuesta de Condiciones de Trabajo realizada por

el Ministerio de Empleo y Seguridad Social de España (2011) afirman que el 77,5%

de las personas encuestadas sienten molestias musculoesqueléticas debido a

esfuerzos físicos derivados de su trabajo. Entre las molestias más frecuentes

figuran las localizadas en la zona baja de la espalda, nuca, cuello y la zona alta de

la espalda.

Los resultados de la primera encuesta Centroamericana de Condiciones de Trabajo

y Salud (2015), muestra que en América Latina, las regiones cervical y dorsal

presentaron las prevalencias de dolor musculoesquelético (DME) más altas, por

Page 16: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

2

encima del 30%, en todos los casos; en las que en las mujeres es superior a la de

los hombres.

El problema, se da en el levantamiento de las columnas tipo truss de 7,5 a 10,5

metros de altura de la empresa Tarimas y Escenarios Gavi, están formadas por

módulos estructurales de 3 metros de largo y en un escenario; se utilizan de cuatro

a ocho columnas, según el tamaño de este y la necesidad del cliente.

La empresa ubicada en Ambato con 15 años en el mercado, se dedica al alquiler

de tarimas y escenarios para toda clase de eventos, da sus servicios a nivel

nacional y local. El Sr. Luis Alberto Gavilema, Gerente – Propietario de la empresa

cuenta con dos escenarios pequeños de 5 por 5 metros, seis escenarios de 8 por

5 metros, cuatro escenarios medianos de 10 por 10 metros y dos escenarios

grandes de 12 por 12 metros, cada uno de estos cuenta con piso, carpa y

estructuras tipo truss para colocar luces y sonido aéreo.

Una columna estructural tipo truss llega a pesar 155 kg; todas en la parte inferior

poseen bisagras para permitir que la estructura, se coloque en forma vertical, es

aquí donde, se ha detectado el problema a solucionar. En la actualidad el

levantamiento lo hacen manualmente 3 o 4 personas parte del personal técnico de

la empresa ayudado en parte con sogas y según los empleados y el Gerente ha

provocado en ocasiones trastornos musculoesqueléticos, dolores musculares

después de las jornadas de trabajo debido al alto esfuerzo físico necesario en esta

parte del proceso de montaje de un escenario, según Luttmann, Jager & Griefhan

(2004) consideran que hay un nexo entre los trastornos musculoesqueléticos y el

esfuerzo físico que, se realiza en alguna actividad laboral y explica que todas estas

dolencias o lesiones son principalmente causadas por un esfuerzo físico excesivo.

Empresas internacionales trabajan con un sistema hidráulico para el levantamiento

de las columnas tipo truss, pero este es muy costoso para la empresa, el costo es

más de $8000 y el peso del cilindro hidráulico es igual o mayor al de la columna, lo

cual no es conveniente para pequeñas empresas.

Por lo tanto, se define como problema de investigación la siguiente pregunta: ¿Es

posible mediante un sistema de elevación mecánica, reducir el esfuerzo físico que

Page 17: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

3

realiza el personal técnico de la empresa al momento de elevar las columnas

estructurales tipo truss de un escenario?

Como idea a defender, se tiene que el sistema de elevación mecánica agilitará las

actividades y permitirá la reducción del esfuerzo físico que realiza el personal

técnico de la empresa el momento de elevar las columnas estructurales tipo truss

de un escenario.

Este proyecto tiene como objetivo general diseñar un sistema de elevación

mecánica para columnas estructurales tipo truss, y como objetivos específicos los

siguientes:

1. Identificar las características de las columnas estructurales tipo truss de la

empresa Tarimas y Escenarios Gavi.

2. Identificar los sistemas mecánicos para formar un sistema de elevación.

3. Proponer el diseño de un sistema mecánico para elevación de columnas

estructurales tipo truss en la empresa.

El enfoque predominante es cualitativo, debido a que, se obtendrá información

mediante una entrevista para recoger el punto de vista del gerente, así como del

personal técnico de la empresa mediante una encuesta, además, se elaborará dos

fichas de observación para conocer a fondo la forma de elevación de las columnas

tipo truss en la actualidad y determinar las características de las mismas.

El tipo de investigación, así como, el método general a utilizar en este proyecto de

investigación es descriptivo, debido a que la investigación permitirá definir y

conocer las características y propiedades de las columnas estructurales tipo truss,

determinar el proceso de montaje de las mismas, además, de determinar los

problemas musculares que tiene el personal técnico a corto o largo plazo debido al

esfuerzo físico que realizan. El método consta de seis fases, primero, se visitará la

empresa para comenzar con identificar y delimitar el problema a solucionar. En la

siguiente etapa, se elaborará los instrumentos de recolección de datos y en

coordinación con el gerente de la empresa recoger la información mediante las

entrevista, encuestas y fichas de observación, en la siguiente, se codifica y

Page 18: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

4

categoriza los datos, para en la siguiente etapa interpretar los resultados y tener

una idea más clara de las necesidades que permita la construcción del sistema de

elevación mecánica.

Para la elaboración de este proyecto, se utilizará el método de diseño de Bernd

Lobach el cual consta de cuatro pasos según Lobach (1981), que son identificación

del problema, proponer una o más soluciones y tener diversas propuestas para

solucionar el mismo, en esta fase, se inicia con el proceso de bocetaje de las

propuestas de diseño, una vez que se tiene estas, se elige la mejor opción de todas

las obtenidas, para que permita tener sistema mecánico que eleve las columnas

con menor esfuerzo de parte del personal técnico. Finalmente, en la última etapa,

se procede con la realización de la solución del problema.

El presente proyecto busca desarrollar un sistema de elevación mecánico para las

columnas tipo truss de 7,5 a 10,5 metros de altura en la empresa Tarimas y

Escenarios Gavi, que permita reducir el esfuerzo por levantamiento de carga que

realiza el personal técnico en las jornadas laborales.

El proyecto beneficiará especialmente a la empresa en donde se va a realizar la

investigación, con esta propuesta reduciría el esfuerzo físico que hace el personal

técnico en esta parte del proceso de montaje de tarimas y escenarios, que es

donde, se realiza más fuerza.

Page 19: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

5

CAPÍTULO I. ESTADO DEL ARTE Y LA PRÁCTICA

1.1. Estructuras tipo truss

Según Cruz (2006), una estructura es un conjunto de elementos los cuales soportan

cargas y pesos sin llegar a romperse o deformarse, estos son capaces de soportar

un objeto, resistir fuerzas fijas o ya sea en movimiento.

Una estructura tipo truss o truss según Chouhan, Sharma & Gupta (2017), es una

estructura de barras ensambladas, frecuentemente están dispuestas en forma

triangular y teóricamente estas barras están relacionadas entre sí. Por otra parte

Mittal, Trager & Corus (2010), indica que un truss es esencialmente un sistema

triangulado de elementos estructurales rectos interconectados; en ocasiones, se

les conoce como vigas abiertas en la que los elementos individuales están

conectados en nodos y a menudo, se asume que las conexiones están fijadas

nominalmente. Las fuerzas externas aplicadas al sistema y las reacciones en los

soportes generalmente se aplican en los nodos.

Se pude decir, que una estructura tipo truss, es un sistema de barras o elementos

interconectados en forma triangular mediante nodos, por lo tanto, se encuentran

relacionados entre sí para que las fuerzas que, se le aplique a esta estructura sea

soportada especialmente por los nodos, como se observa en la imagen 1.

Imagen 1. Estructura tipo truss

Fuente: Chouhan, Sharma & Gupta (2017)

Mittal, Trager & Corus (2008), indican que existen diferentes tipos de truss en las

que, se encuentran la Truss Warren, Truss Pratt, Delta Truss y Fink truss.

Page 20: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

6

La estructura Truss Warren es la forma utilizada para las vigas ligeras abiertas, en

la que toda la red consiste a veces en una sola barra de acero redonda con múltiples

curvas. Cuando se utiliza una gran escala, el laberinto ofrece la ventaja de

proporcionar un espacio libre máximo para la inclusión de elementos de servicio de

construcción que pasarán a través de las vigas como conductos, tuberías entre

otros.

La truss Pratt, se utiliza para las tareas paralelas debido a ofrece la ventaja de tener

los miembros de red más largos en tensión y los miembros verticales más cortos

en compresión. Otra forma popular de estructura es la Delta truss, esta tiene una

disposición tridimensional, el nombre de la forma, se deriva de su sección

transversal, un triángulo equilátero que, se asemeja al delta de la letra griega

capital. Donde el refuerzo lateral no es posible, o no es un deseo, para las

armaduras planas ordinarias, es posible usar la armadura delta, que ofrece

resistencia a la carga vertical y horizontal, la forma delta, también, es utilizada para

la columna truss. Por último, la Fink truss, es el tipo de estructura que es más

comúnmente utilizado para el techo de las casas según Mittal, Trager & Corus

(2008). Todos estos tipos de estructura tipo truss, se observan en la imagen 2.

Imagen 2. Tipos de Estructuras tipo truss

Fuente: Mittal, Trager & Corus (2008)

Page 21: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

7

La estructura Warren tiene forma de “W”, en la mayoría de veces, se ven este tipo

de estructura en puentes. El truss Pratt a diferencia de la anterior usa barras

perpendiculares, este tipo de estructura, se usan en tramos horizontales

especialmente si la carga es vertical. La truss Delta es una estructura triangular, en

este tipo aplicar una fuerza horizontal no es lo adecuado, por lo que, es diseñada,

para que se utilice como columna. Finalmente, la truss Fink al igual que todas forma

triángulos, pero este tipo especialmente, se la utiliza en la construcción de techos.

Una vez identificado los tipos de estructuras tipo truss, se determinó que todas las

estructuras de la empresa Tarimas y Escenarios Gavi son tipo Warren, debido a su

forma y a que según el Gerente de la empresa soportan todo el peso de la

estructura del techo del escenario, luces, sonido aéreo y pantallas led.

La empresa cuenta con truss que son vigas o columnas, esto depende del tipo de

escenario, que se va a instalar, solamente existe un tipo de truss con bisagras en

la parte inferior para la elevación de toda la columna, estos a diferencia de las

demás truss solamente, se utilizan para columnas.

En el mercado internacional existen una amplia variedad de truss, la empresa

española GUIL (2019), entre sus productos dispone de estructuras modulares tipo

truss de aluminio de 520 x 520 mm. Diseñada especialmente para soportar grandes

cargas, para la unión dispone de escuadras reforzadas de 10 mm de espesor con

sistema de unión mediante tornillería hexagonal. Este sistema garantiza una

máxima resistencia y un perfecto ajuste de las uniones ensambladas.

La estructura truss TS520 que oferta la empresa están fabricadas en aluminio

extrusionado (Aleación: EN-AW 6082 T6 según norma UNE-EN573) y unidos con

soldadura TIG de cordón corrido. En su interior están dotadas de traviesas para

reforzar la estructura y permitir mayor resistencia de carga y evitar la deformación

de la estructura. Los tubos principales son de Ø 50 x 42 mm (4 mm de espesor),

las traviesas de Ø 25 x 19 mm (3 mm de espesor) y la traviesa interior de Ø 25 x

19 mm (3 mm de espesor). Esto, se muestra en la imagen 3.

Page 22: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

8

Imagen 3. Estructura tipo truss

Fuente: GUIL S.L. (2019)

La empresa Eurotruss (2018), entre su gama de productos cuenta con la TD50

Tower, una torre estructural tipo truss que llega a 20 m de altura y soportar una

carga máxima de 8000 kg, está compuesto por 4 partes, la primera son las truss

modulares que permiten llegar a la altura mencionada anteriormente y que son

unidos mediante accesorios que permiten colocar cuatro pernos en cada unión. En

la imagen 4, se observa una columna estructural tipo truss de dos módulos de

altura.

Además, posee una base estabilizadora, como se muestra en la imagen 5, que

cuenta con 4 diagonales que salen de cada esquina, al final de tiene un tornillo que

permite regular la altura en caso de que el piso no esté totalmente plano, una parte

principal es el tubo diagonal con dirección a la estructura a un ángulo de 45 grados

permite que la truss no se incline y permanezca completamente vertical. Eurotruss

(2018).

Page 23: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

9

Imagen 4. Estructura tipo truss

Fuente: Eurotruss (2018)

Imagen 5. Base estabilizadora de la columna estructural tipo truss

Fuente: Eurotruss (2018)

Page 24: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

10

Otra parte principal de la columna estructural de la empresa Eurotruss (2018), son

los rodamientos superiores con capacidad para 2 toneladas que permite que el

cable de acero que sirve para elevar las vigas del escenario circule sin

inconvenientes. Este sistema, se observa en la imagen 6.

Imagen 6. Polipasto superior de la columna estructural tipo truss

Fuente: Eurotruss (2018)

En la imagen 7, se observa la estructura de acero que permite elevar las vigas del

escenario, tiene 4 lados en los cuales, se ensamblan las estructuras tipo truss

mediante pernos, este bloque es levantado mediante un motor el cual tiene un cable

que pasa por los rodamientos superiores y, se enrolla para que permita elevar hasta

llegar a una altura máxima de 20 metros. Eurotruss (2018)

Imagen 7. Bloque de acero

Fuente: Eurotruss (2018)

Con este tipo de estructuras tipo truss, se forman tarimas y escenarios, la empresa

Prolyte Group, en su catálogo de productos cuenta con un escenario elaborado

Page 25: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

11

totalmente con estructuras tipo truss, mide 12 x 10 m como muestra la imagen 8.

Está compuesto por cuatro columnas tipo truss de 9 m de alto, estas tienen un peso

de 115 Kg, todo está elaborado con aluminio EN – AW 6082 T6.

Imagen 8. Escenario de 12 x 10 m.

Fuente: Prolyte Group

En la imagen 9, se observa las 2 bisagras que permiten armar la columna en forma

horizontal para luego colocarla en forma vertical, además, muestra el sistema de

estabilización diseñado por Prolyte Group, necesario para asegurar todo el

escenario en caso de que el piso no sea totalmente plano.

Imagen 9. Columna en posición horizontal

Fuente: Prolyte Group

Page 26: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

12

1.2. Sistemas de elevación mecánica

Los sistemas de elevación según Miravete, Larrodé, Castejón & Cuartero (2012),

son aquellos dispositivos transportadores que desplazan material en dirección

vertical o próxima a la vertical.

Un sistema mecánico según Bueno (2014), es un conjunto o combinación de

órganos dispuestos en forma que pueda producirse trabajo útil, el cual parte de

algún tipo de fuerza y emplea transformaciones intermedias de fuerzas, energías,

trayectorias y/o velocidades. También, se define como un objeto fabricado y

compuesto por un conjunto de piezas ajustadas entre sí para facilitar o realizar

algún trabajo determinado, que generalmente transforma energía en trabajo o

movimiento según Roda, Mata & Albelda (2016).

García (2016) realiza el diseño mecánico de un sistema de elevación para el uso

en obras y pueda transportar cargas, personas o los dos al mismo tiempo, mediante

un mecanismo de piñón cremallera accionado mediante un motor reductor, para

permitir, que se desplace a una velocidad de 12 m por minuto, a una altura máxima

de 102 m; con la capacidad de transportar una carga máxima de 1200 kg; como se

muestra en la imagen 10.

Entre las ventajas que ofrece el sistema de elevación de García (2016) están que

permite alcanzar cualquier altura dentro de su campo de acción, se queda a las

alturas de los andamios o incluso a alturas intermedias de módulos, la instalación

se realiza en cualquier tipo de edificaciones, disminuye la fatiga física en los

operarios, fácil manejo y mantenimiento.

Este, se compone del grupo motor, la cesta para transportar materiales y operarios,

base con estabilizadores, tramos verticales, sistema eléctrico que permite el control

del sistema de elevación y el tejado para la protección del operario. Lo que permite

el movimiento vertical ascendente como descendente es el grupo motor que

consiste en un motor eléctrico con freno de corriente continua, el cuál, se acopla a

un reductor de velocidad y transmiten movimiento a un piñón engranado con la

cremallera que, se encuentra soldada a los tramos verticales del elevador. Para

protección tiene un freno paracaídas para casos de emergencia en el cual, se

Page 27: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

13

pierda el control. Todo es controlado mediante comandos eléctricos accionados

mediante una botonera. García (2016).

Imagen 10. Tipos de Estructuras tipo truss

Fuente: García (2016)

Guamán & Vega (2014), como se muestra en la imagen 11, realiza una

investigación para el diseño y construcción de un elevador para mejorar la

accesibilidad a una segunda planta, en especial para las personas con movilidad

reducida y consiste básicamente de un grupo tractor acoplado a un tambor,

alrededor de este, se enrolla un cable de acero que mediante un mecanismo de

polipasto, moviliza a la cabina, sea de forma ascendente, mientras, se enrolla el

cable, o descendente, si lo desenrolla.

Tiene un motor con una potencia de 3 Hp., el rendimiento de este sistema es muy

alto y es de fácil instalación para elevadores de mediana y grandes cargas. Para

poder controlar este elevador, se utiliza un panel de control eléctrico ubicado dentro

del mismo. El diseño de este, se realizó en base a normas técnicas que en este

caso es la INEN 2 299 y la norma española UNE – EN 81-1, estas establecen los

requisitos que cumplen los ascensores en edificaciones para que todas las

personas con movilidad reducida tengan fácil acceso. Este elevador tiene una

Page 28: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

14

capacidad de 400 Kg y llega a una velocidad máxima de 0,5 m/s. Guamán & Vega

(2014).

Imagen 11. Elevador para la Facultad de Mecánica

Fuente: Guamán & Vega (2014)

Las propuestas señaladas anteriormente tienen el mismo objetivo, estas sirven para

elevar cargas y algo que cabe recalcar de los dos autores García (2016) y Guamán

& Vega (2014), es la selección de materiales y accesorios, el cual toma en cuenta

las características de las cargas a elevar como el peso y material. En la primera

propuesta el sistema mecánico utiliza un mecanismo de piñón cremallera activado

por un grupo motor controlado por un panel de control con pulsadores. En la

segunda propuesta, el sistema de elevación ocupa polipastos y poleas, para esto,

se determina el tamaño, material y peso a transportar, este inicia mediante una

fuerza originada por un motor eléctrico. Además, de realizar cálculos para

determinar el tipo de cable, material y medidas para la elevación, lo cual será

importante para nuestra investigación.

Page 29: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

15

Contreras & Pineda (2002), proponen un sistema elevador de carga para un

almacén de abastos en Colombia, en el cual, el sistema de accionamiento

constituye un eje central que, se utiliza en cualquier mecanismo para la elevación

de cargas, como se muestra en la imagen 12, el cual toma en consideración algunos

factores como la capacidad de carga, recorrido, velocidad, mantenimiento y la

disponibilidad económica para el montaje.

El sistema tractor del elevador propuesto por Contreras & Pineda (2002), está

formado por un motor eléctrico acoplado a una polea de adherencia a través de un

sistema reductor de velocidad y en el eje del motor lleva acoplado un tambor sobre

el cuál actúan los frenos que mientras esta en reposo están bloqueadas y, se

activan el momento que empieza a funcionar el elevador. El sistema de tracción por

tambor de arrollamiento, se compone de los cables de tracción, poleas para los

cables, tambor de arrollamiento y el sistema motorreductor, donde, se enrolla el

cable de tracción sobre la superficie de un tambor metálico acoplado al sistema de

reducción de velocidad.

Las poleas están formadas por un disco de perímetro acanalado donde va alojado

el cable. Para el cálculo del eje de la polea, se tomó en cuenta las fuerzas que

actúan sobre este, es decir, los torques y momentos generados por el peso de la

cabina y la carga que se transporta. Todo esto, se controla mediante un sistema

eléctrico mediante un panel de control.

Imagen 12. Sistema de elevación para almacén de abastos

Fuente: Pineda & Contreras (2002)

Page 30: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

16

El sistema de elevación propuesto por Pineda & Contreras (2002), utiliza un motor

eléctrico acoplado a un sistema motorreductor que permite reducir la velocidad, y

todo esto, se une a un sistema de tracción de cable, que permite que el cable de

acero, se enrolle en un tambor para permitir el ascenso o descenso de carga. Para

el cálculo del tambor, los ejes, poleas y cables, se tomó en cuenta la carga máxima

a elevar sumado el peso de la estructura del elevador.

La empresa española Umacon S.A. (2019), en su catálogo de productos dispone

de dos distintos elevadores, el U - 200K y U – 300K, con una capacidad de 200 y

300 kg respectivamente, estos, se utilizan en la construcción, como se observa en

la imagen 13, el elevador posee un brazo telescópico con 3 posiciones de alcance,

el motor monofásico que posee funciona con 220 V y, se adapta al enchufe

doméstico que se utiliza en España, este motor tiene una función autofrenante, que

se activa en caso de que haya un corte de energía eléctrica. Para que el gancho no

golpee la polea, posee una parada eléctrica de seguridad, Además, cuenta con una

botonera con parada de emergencia, según las Normas Europeas de Seguridad.

Este sistema de elevación necesita de engrase permanente, según el manual de

uso, se lo hace mensualmente. El tambor enrolla 30m. de cable de 5 mm. de

diámetro. Para el uso del elevador de la empresa Umacon (2019), es necesario que

las 2 bases del elevador estén sujetas al piso con herrajes.

La propuesta de la empresa española ocupa un motor monofásico con función de

autofrenado en caso de cortes o fallas en la energía eléctrica que para nuestra

investigación en caso de utilizar motor será importante el uso de esta función para

evitar accidentes con el personal técnico que operará el sistema de elevación. La

energía necesaria es de 220 V debido a que en España esta energía es común y

se encuentra en cualquier lugar, pero en el caso de Ecuador, se utilizará un motor

que funcione con 110 V.

Page 31: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

17

Imagen 13. Elevador U – 200 K

Fuente: Umacon S.A. (2019)

1.3. Mecanismos

Norton (2000), define a un mecanismo como un dispositivo que transforma el

movimiento según un esquema deseable y comúnmente desarrolla fuerzas de muy

baja intensidad y transmite poca potencia. Por otra parte Uicker (2016), define a un

mecanismo como una "combinación de cuerpos resistentes conectados por medio

de articulaciones móviles para formar una cadena cinemática cerrada con un

eslabón fijo, y cuyo propósito es transformar el movimiento". Por último, Guerra

(2015), explica que es la parte mecánica fundamental para el diseño de maquinaria

de uso cotidiano o industriales, debido a que proporcionan el movimiento

sincronizado en tiempo y espacio, para realizar una tarea en específico. En

conclusión, un mecanismo es un dispositivo combinado de cuerpos resistentes, que

se encuentran conectados entre sí para transformar movimiento por medio de

articulaciones móviles.

Para el funcionamiento de un sistema mecánico es necesario que exista un

mecanismo de transmisión para lo cual Roda, Mata & Albelda (2016) señala que

Page 32: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

18

existen dos tipos de transmisiones, la primera es por rozamiento, en la cual, la

fuerza de rozamiento, se da entre dos elementos para transmitir fuerzas y se da por

contacto directo en el cuál, se encuentran los rodillos de fricción y por enlace

flexible, en la que se encuentran las correas y la segunda, es por engranaje en la

cual existen interferencia entre formas geométricas para transmitir la fuerza, en este

se da por contacto directo mediante dientes en la cual, se encuentra los engranajes

y con enlace flexible en la que se encuentran las cadenas.

Entre los mecanismos de transmisión están las ruedas de fricción que a pesar de

que existen varios tipos, su trabajo es muy similar al de los engranajes, como se

observa en la imagen 14. La transmisión de la potencia, se da por la fuerza de

rozamiento que existe en los rodillos cilíndricos, aquí es importante tomar en cuenta

el coeficiente de rozamiento del material que lo constituye.

Entre las características, se tiene, que es un sistema sencillo y la transmisión de

movimiento es uniforme, para su uso es necesario que los ejes estén muy cercanos

y que la fuerza a transmitir sea baja, no es recomendable para sistemas de

posicionamiento debido a que existe la posibilidad de deslizamiento entre rodillos y

las condiciones de rozamiento varían debido a su uso, suciedad, desgaste o por

otros factores. Es por esto que el uso de este mecanismo en máquinas es limitado.

Roda, Mata & Albelda (2016).

Imagen 14. Ruedas de fricción

Fuente: Roda, Mata & Albelda (2016)

Page 33: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

19

Además, la imagen 15 muestra los mecanismos de correa y poleas que se utilizan

para transmitir movimiento rotatorio entre dos ejes y son paralelos o no. Los tipos

de correa más utilizados son las planas y trapezoidales, aquí no se incluye las

correas dentadas. En las correas planas la fuerza de rozamiento, se asocia a la

fuerza de contacto entre la correa y la polea en la que, generalmente, se obtiene

mediante un rodillo tensor y las correas trapezoidales son consecuencia del

acuñamiento de la correa, a pesar de que la tensión de la correa este baja la fuerza

de rozamiento será elevada. La capacidad de transmisión de potencia depende de

la fuerza de rozamiento que exista entre polea y correa. Roda, Mata & Albelda

(2016).

Según Roda, Mata & Albelda (2016), entre las ventajas que da este tipo de

mecanismo es que permiten la transmisión de movimiento rotatorio uniforme entre

ejes, que se encuentren alejados, en la cual el uso de los mecanismos como los

engranajes no es el adecuado, además, dan flexibilidad a la transmisión, esto

permite no se rompa algún elemento en caso de haber sobrecargas y choques.

Existen algunas desventajas entre las cuáles este mecanismo requiere un amplio

espacio, la fuerza de rozamiento que hay entre polea y correa limita la potencia que

va a ser transmitida y en caso de que la potencia máxima sea superada producen

deslizamientos.

Imagen 15. Diversos tipos y disposiciones de correas (a), (b), (c) correas planas, (d) correas

trapezoidales.

Fuente: Roda, Mata & Albelda (2016)

Page 34: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

20

Los mecanismos de cadena y ruedas dentadas transmiten movimiento de rotación

solamente entre ejes paralelos, mediante un empuje generado entre los dientes de

las ruedas y los eslabones de cadena, como se observa en la imagen 16. En

comparación a los mecanismos de correa, en estos la potencia transmitida no tiene

límite, en caso de requerir más potencia en el mercado, se encuentran cadenas

dobles o triples. La distancia entre los ejes en los mecanismos de cadena nunca

podrá superar a la distancia entre los ejes de los mecanismos de correa. En este

tipo de mecanismo no es muy importante la tensión de la cadena, en el caso de ser

una cadena alargada, se usa rodillos tensores. Roda, Mata & Albelda (2016)

Imagen 16. Diversas disposiciones de cadenas

Fuente: Roda, Mata & Albelda (2016)

Roda, Mata & Albelda (2016) indican que el sistema por medio de engranajes es

uno de los mecanismos más usados y se usan de forma paralela, cruzada o que se

corten, como se observa en la imagen 17. Sirven para transmitir diferentes

potencias y velocidades, entre las ventajas de este sistema es que necesita

Page 35: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

21

dimensiones reducidas, tienen alto rendimiento, no es necesario realizar

frecuentemente mantenimiento, soportan sobrecargas y la relación de transmisión

es constante. Pero por otro lado el costo es más elevado que los otros sistemas,

genera ruido durante el funcionamiento y la transmisión es muy rígida, por lo que,

en la mayoría de aplicaciones es necesario un acoplamiento elástico para que

absorba choques o vibraciones.

Imagen 17. Diversos tipos y disposiciones de engranajes

Fuente: Roda, Mata & Albelda (2016)

Cruz (2006), explica que, entre los principales mecanismos de transmisión, se

encuentran las palancas, poleas y engranajes, este último analizado anteriormente.

La palanca es utilizada por la humanidad desde hace mucho tiempo para movilizar

pesos con menor esfuerzo y consiste en una barra alargada que ayudada en un

punto de apoyo facilita el movimiento de un objeto, como se observa en la Imagen

18. Entre los ejemplos de palanca, se encuentran las tenazas, pinza de ropa y las

tijeras, carretillas, abrelatas, escobas, cañas de pescar entre otros.

Page 36: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

22

Imagen 18. Palanca

Fuente: Cruz (2006)

Las poleas, se utilizan para levantar objetos pesados con menor esfuerzo, en la

cual, se encuentran poleas móviles que levanta el doble de peso con el mismo

esfuerzo, como se observa en la imagen 19. Para esto, un extremo de la cuerda o

cable siempre estará sujeto a un punto fijo. Cruz (2006).

Imagen 19. Polea simple y Polea móvil

Fuente: Cruz (2006)

Según Muñoz (2007), una polea simple es un disco rígido que gira, por donde pasa

una soga, cuerda, cadena o cable según su uso. Permite cambiar la dirección del

movimiento, como es el caso de los ascensores. En este tipo de poleas la fuerza,

que se aplica o fuerza motriz para mantener un objeto en equilibrio es igual a la

resistencia del objeto que en términos generales es el peso.

Page 37: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

23

CAPÍTULO II. DISEÑO METODOLÓGICO

2.1. Nivel y Tipo de investigación

El tipo de investigación a realizarse en el presente proyecto será descriptiva con el

objetivo de definir y conocer las características y propiedades de las columnas

estructurales tipo truss y componentes con que cuenta la empresa Tarimas y

Escenarios “Gavi”. De igual manera, se va a determinar el proceso que realiza el

personal técnico de la empresa en el momento del montaje de la columna y del

escenario, así como las necesidades de conocer los problemas musculares que

tienen después de una jornada de trabajo o en largo plazo.

En este estudio, se investiga sobre las variables que son columnas estructurales

tipo truss y sistema de elevación mecánica. Además, se va a analizar el número de

personas necesarias, tiempo para desempeñar esta labor y riesgos de accidentes

laborales de la empresa, para esto, se requiere conocimientos previos por parte del

investigador y fuentes bibliográficos a su alcance.

El presente estudio busca diseñar un sistema mecánico para la elevación de las

columnas estructurales tipo truss en la empresa seleccionada, para así reducir el

esfuerzo físico que realiza el personal técnico de la empresa en esta parte del

proceso de montaje de un escenario, para esto, es necesario realizar una

investigación de campo debido a que es de gran importancia que el investigador,

se acerque de manera directa al lugar de estudio y forme parte de él para conocer

las necesidades y problemas que puedan existir el momento del montaje de las

columnas estructurales.

El enfoque predominante de la investigación es cualitativo, se recogerá información

mediante instrumentos de recolección de datos, se aplicará una entrevista al

gerente de Tarimas y Escenarios Gavi y una encuesta al personal técnico de la

empresa. Además, se tomarán datos mediante dos fichas de observación en donde

con la información recolectada, se podrá precisar los datos y conocer las

necesidades del personal técnico y del gerente

Page 38: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

24

Método general

Para desarrollar el proyecto de investigación, se utilizará el método descriptivo que

permitirá obtener datos más precisos, y que consta de seis diferentes pasos, el

primero es la identificación y delimitación del problema, donde, se visitará la

empresa Tarimas y Escenarios “Gavi” y se definirá la parte del proceso del montaje

de un escenario para darle una solución.

Una vez, que se tiene claro el problema, se procede a elaborar los instrumentos de

recolección de datos, en este caso, se registrará mediante encuestas a las 8

personas que forman parte del personal técnico de la empresa y una entrevista al

gerente, quién dará a conocer su punto de vista y necesidades para solucionar el

problema de elevación de columnas estructurales tipo truss en los escenarios,

además, se construirá dos fichas de observación, la primera para determinar las

características de las columnas en un escenario de 12 x 12 m y la otra para describir

el proceso de montaje de las columnas tipo truss.

La tercera etapa de este método consiste en la observación y registro de datos en

donde en coordinación con el Gerente de la empresa, se trasladará con el personal

técnico para observar el proceso de montaje de un escenario y aplicar la entrevista,

las encuestas y fichas de observación elaboradas en la etapa anterior. En la

siguiente etapa, se codifica y categoriza la información en el cual, se transcribirá

los datos obtenidos en las fichas de observación y entrevistas, para organizar las

respuestas y tener claro las que serán más relevantes para dar solución a la

investigación. En la quinta etapa, se analizan e interpretan los datos que servirán

para tener una idea clara de las necesidades que tiene el gerente y el personal

técnico de la empresa y con ello elaborar la propuesta.

Método específico

En el presente proyecto, se utilizará el método de diseño de Bernd Lobach el cuál

según Lóbach (1981) consta de cuatro fases, este inicia con identificar el problema

y conocer completamente este, por lo que, se visitará la empresa para analizar

diferentes aspectos entre ellas las necesidades que tiene el personal técnico de la

empresa al elevar las columnas estructurales tipo truss, la relación que tiene en la

Page 39: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

25

actualidad las personas con las columnas estructurales, el entorno en que se

desempeñan así como analizar las características y materiales de las columnas

estructurales tipo truss y los accesorios necesarios para su funcionamiento y

montaje, al final de la primera fase, se fijará las exigencias del nuevo producto.

En la segunda fase, se dará soluciones al problema, además, se planteará ideas,

en la que se propondrán una o más soluciones, las que, se podrán apreciar

mediante bocetos. En la tercera fase, se valorará las soluciones al problema

encontrado en la que, se elegirá, la que mejor, se acople según las necesidades

que tiene el personal técnico y el gerente de la empresa. En la última fase, se

procede con la realización de la solución del problema, en la que, se afinan los

mínimos detalles con dibujos y explicaciones gráficas de ser necesario.

2.2. Instrumentos de investigación

Entrevista

Fue realizada al Sr. Luis Gavilema, Gerente – Propietario de la empresa Tarimas y

Escenarios “Gavi”, con el objetivo de conocer su punto de vista sobre la factibilidad

de la implementación de un sistema mecánico para elevar las columnas

estructurales tipo truss y las posibles lesiones o enfermedades que ha manifestado

el personal técnico debido al esfuerzo físico realizado en esta parte del proceso de

montaje de un escenario, cuyos resultados y formato completo de esta entrevista,

se encuentran en el Anexo 1. A continuación, se muestra una interpretación de los

resultados por cada pregunta.

Pregunta N° 1: ¿Es factible un sistema de elevación por columna o solamente uno

que se adapte a todas las columnas?

En las tarimas y escenarios de la empresa son necesarios entre 4 y 8 columnas

estructurales tipo truss, es por eso, que es necesario un sistema de elevación, que

se adapte fácilmente a todas las columnas en cualquier posición y no un sistema

para cada columna.

Pregunta N° 2: ¿Cree usted que el precio es un factor que condicione la adquisición

de un sistema de elevación para columnas estructurales tipo truss?

Page 40: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

26

El gerente de la empresa indica que en la actualidad no es factible una inversión

alta para la adquisición de un sistema de elevación, pues existe en el mercado

extranjero sistemas hidráulicos para elevar columnas tipo truss en escenarios, pero

el precio es muy elevado.

Pregunta N° 3: ¿Es necesario en su empresa la implementación de un sistema de

elevación fácil de transportar y almacenar?

La empresa cuenta con diferentes componentes necesarios en un escenario, una

de las principales características y que la diferencia de otras empresas, es que

estos son fáciles de transportar y almacenar, es por eso que el sistema de elevación

preferentemente cumplirá con estas características.

Pregunta N° 4: ¿El personal técnico que labora en su empresa ha sufrido alguna

lesión o dolor después de una jornada laboral, Señale cuál?

En la mayoría de ocasiones el personal técnico encargado del montaje y

desmontaje de escenarios y el gerente, sí han presentado lesiones o dolores

musculares, después de las jornadas de trabajo, que, en ocasiones por temporada

alta, se extiende hasta altas horas de la noche incluso fines de semana. Entre las

zonas que ha podido detectar dolor es en la lumbar y brazos, debido a que en el

proceso de montaje de un escenario el levantamiento de las columnas es la parte

donde más esfuerzo es necesario, pues la columna llega a pesar 155 kg y en un

escenario, se utilizan entre 4 y 8 según la necesidad del cliente.

Pregunta N° 5: ¿Cree usted que con la implementación de un sistema de elevación

mecánica para columnas estructurales tipo truss disminuya el riesgo de accidentes

y el esfuerzo físico que provoca lesiones parciales o permanentes en el personal

técnico de le empresa?

Con el sistema de elevación, se disminuiría radicalmente el riesgo de lesiones, pues

indica que la elevación de las columnas del escenario es la parte que más esfuerzo

físico es necesario en el montaje de un escenario, debido al peso de la columna

tipo truss y el riesgo de accidentes, debido a que, en la actualidad, para la elevación

Page 41: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

27

de la columna caminan sobre otra columna tipo truss en la que el personal técnico,

podría resbalar o caer.

Pregunta N° 6: ¿Cuáles son los tipos de accidentes más frecuentes al momento

del montaje de un escenario?

Durante el montaje de un escenario, se sufren algunos accidentes entre leves y

poco graves, entre los cuales los golpes contra objetos o componentes del

escenario son los más comunes, además, de sobresfuerzo y postura forzada, que

se detecta el momento de elevar las columnas estructurales tipo truss, Otro tipo de

accidente detectado son los resbalones, pues para elevar la columna caminan

sobre las vigas estructurales tipo truss, que en días lluviosos debido al material y

pintura de estas, se vuelve más resbaloso de lo normal

Pregunta N° 7: ¿Cuánto pagaría por un sistema que le permita elevar las columnas

estructurales tipo truss?

Debido a la situación actual de la empresa el Gerente estaría dispuesto a hacer una

inversión no mayor a $1599, para un sistema de elevación que le permita elevar las

columnas estructurales tipo truss.

Encuesta

Está dirigida a las 8 personas que forman del personal técnico de la empresa

Tarimas y Escenarios Gavi, ellos, se encargan del montaje y desmontaje de

escenarios, se realizó con el objetivo de recoger el punto de vista sobre la

implementación de un sistema mecánico para levantamiento de columnas tipo truss

y las posibles lesiones, accidentes o enfermedades, que se derivan por esto

después de la jornada laboral debido al esfuerzo físico que realizan en esta parte

del proceso de montaje de un escenario. En el Anexo 2, se encuentra el formato

completo de la encuesta y los resultados obtenidos. A continuación, se muestra una

interpretación de los resultados por cada una de las preguntas realizadas.

Pregunta N° 1: ¿Es necesario en la empresa la implementación de un sistema de

elevación fácil de transportar y almacenar?

Page 42: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

28

Todo el personal técnico de la empresa indica que sí sería necesario un sistema de

elevación que cumpla con las características de la mayoría de componentes de los

escenarios, son fáciles de transportar, además, que pueda ser almacenado en el

menor espacio posible.

Pregunta N° 2: ¿Ha sufrido usted alguna lesión o dolor después de una jornada

laboral? ¿Señale cuál?

Después de una jornada laboral que, según la temporada de trabajo, en ocasiones,

se extiende hasta altas horas de la noche, el personal técnico ha sufrido algún tipo

de dolor en determinadas zonas de su cuerpo, entre las cuales un 50 %, se ha

detectado en la zona lumbar y un 25 % en la espalda. Además, indican que en un

25 % de veces sufren dolor de brazos y hombros, y explican que la mayoría de

veces, se detecta después de las jornadas, en las que, se encargan del montaje de

algún escenario grande.

Pregunta N° 3: ¿Cree usted que con la implementación de un sistema de elevación

mecánica para columnas estructurales tipo truss disminuya el riesgo de accidentes

y el esfuerzo físico que provoca lesiones parciales o permanentes en el personal

técnico de le empresa?

Todas las personas encuestadas piensan que con la implementación del sistema

de elevación para las columnas estructurales tipo truss, disminuirán los dolores y

lesiones después de las jornadas laborables, además, de reducir el riesgo de

accidentes el momento de elevar las columnas, debido a que, en la actualidad, en

esta parte el personal técnico camina sobre las vigas estructurales tipo truss.

Pregunta N° 4: ¿Cuáles son los tipos de accidentes más frecuentes al momento

del montaje de un escenario?

Los golpes contra objetos o componentes de un escenario existen, pero no son muy

comunes, los accidentes más frecuentes que han detectado las personas

encuestadas son la postura forzada y sobreesfuerzo, postura forzada al elevar las

columnas estructurales tipo truss, debido a que la forma de elevación en la

actualidad y sobreesfuerzo en esa misma parte del proceso del montaje del

Page 43: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

29

escenario debido a que algunas veces por la cantidad de eventos en la misma

semana, no cuentan con el número de personas necesario para el montaje de un

escenario

Ficha de observación 1

Se realizó con el objetivo de conocer con detalle la forma de elevación de las

columnas estructurales tipo truss, determinar el tiempo, número de personas

necesarias, herramientas y accesorios de seguridad que utiliza el personal técnico,

además, de ver el proceso del montaje de la columna tipo truss. En el Anexo 3, se

encuentra el formato completo de la ficha de observación 1 con sus respectivos

resultados. A continuación, se muestra una interpretación de los resultados

obtenidos.

En el proceso de montaje de las columnas en este tipo de escenarios, el personal

técnico utiliza como protección solamente guantes de cuero y zapatos con punta

de acero. Entre las herramientas que utilizan, se encuentra el taladro eléctrico lo

cual ha permitido disminuir el tiempo del proceso de ajustado de herrajes.

En un escenario son necesarios entre 4 y 8 columnas, de acuerdo el tipo de evento

y necesidad del cliente. Para el montaje es necesario mínimo 4 personas, y para

elevar la columna manualmente, se encargan 3 o 4 personas, esto depende de la

altura de esta, aquí aparece el problema a solucionar, otra persona, se encarga de

jalar con una soga para, finalmente, si se encuentra de manera vertical colocar los

cuatro herrajes para que quede seguro.

Ficha de observación 2

La segunda ficha fue realizada con el objetivo de identificar las características de

las columnas estructurales tipo truss en un escenario grande de 12 x 12 m; en la

empresa Tarimas y Escenarios Gavi, en las que, se podrá determinar las medidas,

dimensiones, protección, herrajes y material por el cual están hechos. En el Anexo

4, se encuentra el formato de la ficha de observación y los resultados obtenidos, a

continuación, se muestra una interpretación de la información obtenida.

Page 44: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

30

La columna estructural tipo truss del escenario de 12 x 12 m de la empresa Tarimas

y Escenarios Gavi, llega a tener una altura máxima de 10,5 m y un peso de 155 Kg.

incluido los herrajes, y el polipasto necesario para la elevación del sistema de carpa.

En la mayoría de ocasiones para soportar el peso del sistema de carpa, sonido,

luces e iluminación, se utilizan entre 4 y 8 columnas tipo truss, esto depende de la

necesidad del cliente. Las columnas están elaboradas con tubo estructural redondo

y cuadrado y unido mediante suelda eléctrica. El gerente indica que el promedio de

montaje de este tipo de escenario en un mes, es de 10 veces, lo que quiere decir

que, al mes, se eleva alrededor de 60 columnas tipo truss con las características

mencionadas anteriormente.

2.3. Propuesta de diseño

El diseño del sistema de elevación mecánica, se desarrolló mediante una

metodología de diseño. El prototipo obtenido, se basa en la problemática existente

detectada por el levantamiento de carga, especialmente por la elevación de las

columnas estructurales tipo truss que forman parte de los escenarios con que

cuenta la empresa Tarimas y Escenarios Gavi.

A lo largo del presente proyecto de investigación, se define conceptos importantes

para el desarrollo de la propuesta. Las variables abordan temas que son parte

fundamental para el conocimiento de los sistemas mecánicos, así como, las

características de las columnas estructurales tipo truss en general, medidas y

pesos.

Una vez conocidos todos estos temas es importante generar la metodología de

investigación, que se basó en la recolección de información para el proyecto, con

un enfoque cualitativo que, a través, de la entrevista, encuestas y fichas de

observación tanto al gerente de la empresa como a sus empleados, se concluye la

factibilidad del proyecto.

Page 45: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

31

Objetivo y datos informativos

El objetivo del proyecto es diseñar un sistema de elevación mecánica para

columnas estructurales tipo truss. En primer lugar, se identificarán las

características de las columnas estructurales tipo truss de la empresa y los

sistemas mecánicos existentes para formar un sistema de elevación. Con toda la

información recogida, se plasmará la propuesta de diseño del sistema de elevación

mecánica para columnas estructurales tipo truss en la empresa Tarimas y

Escenarios Gavi.

Metodología de Bernd Lobach

Para el diseño del sistema de elevación mecánica para columnas estructurales tipo

truss, se aplicará la metodología de Bernd Lobach (1981), que consta de las

siguientes fases.

1. Fase de preparación

La identificación de un problema constituye el punto de partida, por lo que, se visitó

la empresa para conocer y documentar mediante fichas de observación, que se

encuentra en este mismo capítulo, las necesidades y problemas que tiene el

personal técnico durante el proceso de elevación de las columnas estructurales tipo

truss, el entorno en que se desempeñan durante el proceso de montaje de un

escenario, así como, las características y materiales de las columnas estructurales

tipo truss.

Además, mediante entrevistas, se pudo conocer el punto de vista del gerente de la

empresa y los problemas de salud que tienen los empleados después de las

jornadas laborales. Todo esto, ayudó para conocer las necesidades y

requerimientos.

En las siguientes tablas, se encuentran las necesidades por su uso, su función,

estructura y aspectos económicos; cada una de ellas, señala sus propias

especificaciones, de las cuáles surgirán los requerimientos para el diseño del

sistema de elevación que permitirán elevar las columnas estructurales tipo truss de

le empresa.

Page 46: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

32

Tabla 1. Cuadro de necesidades y requerimientos funcionales

Requerimientos funcionales

Necesidades Factor Determinante Factor Determinado Cuantificación

Levantamiento de

las columnas

estructurales tipo

truss

Elevar una columna de

máximo 10,5 m de

largo

P= peso P= 155 Kg.

Resistente a

cualquier clima

El escenario es

utilizado durante todo

el año y a nivel

nacional

Protección contra

polvo y agua Protección IP = 54

Reducir esfuerzo

físico

Evitar lesiones en el

personal técnico

Sistema mediante

poleas, engranajes

y/o motor eléctrico

Necesario máximo 2

personas para su

uso

Fuente: Elaboración propia

Para la realización del diseño, se tomará en cuenta el peso total de la columna

estructural tipo truss, que se va a elevar. En las fichas de observación, se determinó

que tiene un peso total de 155 Kg. Que resista a los cambios climáticos es una

característica inherente en la estructura, para esto, se tomará en cuenta el grado

de protección IP, en la que la primera cifra es contra elementos sólidos y la segunda

contra agua, se indica IP= 54, estará protegido contra polvo y contra lluvias leves,

además, que la estructura tendrá protección con pintura antioxidante.

La función principal de la propuesta es reducir el esfuerzo físico para evitar lesiones

parciales o permanentes en el personal técnico, por lo que, es necesario el uso de

engranajes, poleas o partir de una fuerza mediante un motor eléctrico que al ser un

sistema mecánico permite el uso de este.

Tabla 2. Cuadro de necesidades y requerimientos de uso

Requerimientos de uso

Necesidades Factor Determinante Factor Determinado Cuantificación

Adaptable a las

columnas de la

empresa

Dimensiones de las

columnas para escenarios

en la empresa

Adaptar al ancho de la

columna;

An= 34 cm.

Al= 1050 cm.

Page 47: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

33

Ancho = An

Adaptar al alto máximo

de la columna; Alto = Al

Transporte fácil

Que sea necesario una o

máximo dos personas

para transportarlo

Peso no mayor a P1 por

persona P1= 25 Kg

Manipulación

directa

Control de una sola

persona

Sea manual o mediante

un panel de control

No mayor a 2

personas

Sistema de

elevación liviano

Utilizar menos personal

que el necesario en la

actualidad

Personas necesarias en

la actualidad; Pn Pn= 4 personas.

Velocidad

controlada

La altura de la columna

muchas veces choca con

cables o techo

Panel de control o

manual

Velocidad entre 4 y

10 m/min.

Fuente: Elaboración propia

Los requerimientos de uso, que se pudo determinar mediante fichas de observación

realizadas el momento del montaje de un escenario, determinaron, que el sistema

de elevación, se adaptará a columnas de 34 x 34 x 1050 cm de altura. El momento

de transportar el sistema de elevación para la elevar la siguiente columna del

escenario no serán necesarias más de 2 personas, para esto, se tomará en cuenta

que el peso promedio que levanta una persona es de 25 kg. Además, que el sistema

reducirá la cantidad de 4 personas que son necesarias en la actualidad para elevar

cada columna. La velocidad estará controlada de manera que el control permita

detener el sistema de elevación en cualquier momento, en ocasiones la columna

choca con techos o cables eléctricos.

Tabla 3. Cuadro de necesidades y requerimientos estructurales

Requerimientos estructurales

Necesidades Factor Determinante Factor Determinado Cuantificación

Protección Resistente a golpes al

momento de transportar. Protección metálica

Resistencia a la

tracción del metal

igual a 345 Mpa

Acople Rápido

Mantener o disminuir el

tiempo de elevación de la

columna tipo truss

Usar poco número de

acoples o herrajes para

adaptar

No mayor a 5

acoples

Page 48: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

34

Ergonómico

Realización del menor

esfuerzo físico posible por

parte del personal técnico

de la empresa

El panel de control del

sistema de elevación no

sobrepasará la altura de

los hombros del

operario

Altura no mayor a

144 cm

Mantenimiento

Fácil

Para poder hacer el

mantenimiento cada cierto

tiempo y evitar accidentes

o ver el estado del sistema

Carcasa con tornillos,

pernos o herrajes para

poder verlo o

desmontarlo sin dañar la

carcasa u otra parte

Mantenimiento 1

vez por año

Fuente: Elaboración propia

El sistema de elevación podría tener engranajes, poleas o un motor por lo cual

tendrá una protección metálica para evitar accidentes con el personal técnico al

momento de su uso y rápido deterioro del mismo. Además, se acoplará

rápidamente a cada columna, por lo que, es importante disminuir al máximo el uso

de acoples y herrajes.

La ergonomía al momento de usar como al de transportar es parte fundamental

para diseñar el sistema de elevación, por lo que, se tomará en cuenta que el panel

de control no supere la altura de los hombros del operario según el Instituto de

Biomecánica de Valencia (2010), y de acuerdo a las medias antropométricas de un

hombre de pie es de 144 cm. Además, toda máquina necesita mantenimiento, por

lo que es, importante el uso de herrajes para poder desmontar el sistema de

engranajes, poleas o motor sin que sufra algún daño, será necesario por lo menos

mantenimiento preventivo una vez por año.

Tabla 4. Cuadro de necesidades y requerimientos económicos

Requerimientos económicos o de mercado

Necesidades Factor Determinante Factor

Determinado Cuantificación

Inversión del Gerente Situación actual de la empresa I= Inversión I= $1599

Fuente: Elaboración propia

Page 49: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

35

Mediante los resultados de una entrevista realizada al gerente de la empresa y, que

se encuentra en el Anexo 1, se pudo conocer que, debido a la situación actual de

la empresa, la inversión será igual o menor a $1599.

2. Fase de incubación

En la segunda fase de este método, se generan soluciones al problema encontrado,

por lo que, según Bernd Lobach (1981), existen dos tipos de procedimientos que

son, esperar la inspiración o la de prueba y error, aunque, también, se da en forma

mixta. En este caso, se lo hará mediante prueba y error.

Una vez, que se conoce las necesidades y requerimientos, se inicia con dar

soluciones al problema, de los cuales surgieron los bocetos, que se muestran, a

continuación.

La propuesta 1, que se muestra en la imagen 20, se adapta a la esquina de las

vigas estructurales tipo truss mediante 4 acoples, funciona con un polipasto manual

o un motor eléctrico, que recoge un cable de acero, este pasa por un rodamiento,

que se encuentra en la parte superior del sistema de elevación, el cable de acero

en el extremo tiene un gancho de acero que sirve para sujetar la columna. La

estructura está elaborada en tubo estructural redondo de 1 - 1/4 x 2 mm. Para

transportarlo es necesario 2 o 3 personas, que se encargan de retirar los acoples y

llevar el sistema de elevación, hacia la siguiente columna.

Page 50: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

36

Imagen 20. Propuesta 1

Fuente: Elaboración propia

La imagen 21, muestra la segunda propuesta, esta tiene un polipasto manual, que

se adapta a la viga estructural mediante 2 acoples, además, tiene una estructura

que a un extremo tiene dos rodamientos tipo chumacera, que se acoplan a la viga

estructural tipo truss de manera que queden fijos y al otro extremo tiene dos

rodamientos, que se acercarán a la parte fija sobre la viga tipo truss del escenario,

mientras el cable de acero del polipasto es enrollado por la parte baja de esta.

Está formado por dos partes, el polipasto y la estructura, está última está elaborada

con tubo estructural redondo de 1 - 1/4 x 2 mm. Para llevarlo a elevar la siguiente

columna, es necesario retirar los acoples de las dos partes, para que una persona,

se encargue de llevar la parte del polipasto y otras dos, procedan de la misma

manera con la estructura del sistema de elevación.

Page 51: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

37

Imagen 21. Propuesta 2

Fuente: Elaboración propia

En la tercera propuesta, que se muestra en la imagen 22, el sistema de elevación

está formado por dos partes, el polipasto manual y la estructura de elevación, el

primero mencionado, se adapta mediante 4 acoples a las vigas del escenario, de

manera que quede fija.

Por otra parte, la estructura de elevación tiene una base con 4 rodamientos, que se

acercarán a la parte fija sobre la viga estructural tipo truss mientras el cable de

acero es enrollado, la columna del escenario, se adaptará a la parte superior del

sistema de elevación hasta llegar a su posición final.

Para transportar y proceder a elevar la siguiente columna, es necesario que una

persona retire los acoples del sistema de polipasto y lo lleve, mientras otras dos

proceden de la misma manera con la estructura, la cual está elaborada con tubo

estructural redondo de 1 - 1/4 x 2 mm.

Page 52: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

38

Imagen 22. Propuesta 3

Fuente: Elaboración propia

La propuesta 4, que se observa en la imagen 23, tiene un polipasto manual o,

también, podría ser utilizado un motor eléctrico, está formado por dos partes, la

primera es la estructura triangular elaborada con tubo estructural 1 - 1/4 x 2 mm.

que tiene en la parte inferior los 4 acoples que servirán para que el sistema de

elevación, se adapte a las vigas estructurales del escenario, la segunda parte es la

estructura de elevación que está elaborada con tubo estructural 1 - 1/4 x 2 mm y

que en el extremo tiene un elemento, que se adapta al ancho de la columna tipo

truss, para que tenga estabilidad, mientras, esta se eleva.

Para su funcionamiento, el cable del polipasto manual o eléctrico, se divide en dos,

estos pasan por dos rodamientos ubicados en la parte superior de la estructura

triangular para sujetar la parte estructural de elevación que será elevada, mientras,

se enrolla el cable de acero.

Page 53: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

39

Imagen 23. Propuesta 4

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 24, se observa la propuesta 5, está conformada por dos partes, la

estructura base y la estructura tipo truss. La primera tiene un motor o polipasto

eléctrico, en la parte inferior tiene dos ruedas tipo garrucha que ayudará a movilizar

el sistema de elevación. La estructura tipo truss está unida a la base con 4 pernos

5/8 x 1 1/2” de acero, está elaborada con tubo de 1 - 1/4 x 2 mm, en la parte superior

tiene dos rodamientos que permiten que pase el cable de acero, para que este

sujete mediante un gancho a la columna del escenario.

En la estructura base tiene 3 acoples que permitirán adaptarse a la parte lateral de

las vigas estructurales tipo truss del escenario, mediante tres acoples, de los cuales

uno está ubicado en la parte lateral inferior y dos en la parte lateral superior, estos

últimos necesitan de dos herrajes, para que, se sujete de manera segura y estable.

Page 54: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

40

Para movilizar a elevar la siguiente columna es necesario retirar los dos herrajes

de los acoples y el gancho que sujeta la columna, para de esta manera ayudado

con las ruedas llevar el sistema de elevación.

Imagen 24. Propuesta 5

Fuente: Elaboración propia

3. Fase de iluminación

Para realizar la valoración y poder elegir el mejor, se realizará una medición a todas

las opciones, para esto, se tomará en cuenta la adaptabilidad, manejo, transporte

y seguridad de cada uno de ellos. En la tabla 19, se calificará las propuestas del 1

al 5, de las cuales ,1 es la de menor valor y 5 la de mayor valor.

Page 55: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

41

La adaptabilidad, se valorará de acuerdo al número de acoples necesarios para

que el sistema de elevación esté sujeto de forma segura, además, del tiempo que

tomaría en ser instalado.

En el manejo, se tomará en cuenta el esfuerzo que realiza el personal técnico al

momento de poner en funcionamiento el sistema de elevación. En el aspecto del

transporte, se tomará en cuenta la facilidad y número de personas necesarias para

llevar el sistema de elevación de una esquina a otra, por último, la estabilidad en el

momento de elevar la columna tipo truss será un aspecto importante a evaluar en

lo que tiene que ver con seguridad.

Tabla 5. Valoración de las soluciones

Adaptabilidad Manejo Transporte Seguridad Total

Boceto 1

(Imagen 20) 2 4 2 3 11

Boceto 2

(Imagen 21) 2 2 1 3 8

Boceto 3

(Imagen 22) 3 2 1 1 7

Boceto 4

(Imagen 23) 3 4 2 4 13

Boceto 5

(Imagen 24) 4 4 4 4 16

Fuente: Elaboración propia

Una vez realizada la valoración, se pudo ver que el boceto 5, que corresponde a la

imagen 24, es la que mejor resultados tuvo, debido a que en la adaptabilidad solo

son necesarios dos acoples rápidos, en comparación a las demás propuestas,

debido a que, en estas son necesarias 4 o más acoples, para, que se adapte al

sistema de vigas estructurales tipo truss.

El manejo es el mejor, debido a que, al utilizar un motor eléctrico, se reduce

totalmente el esfuerzo físico que realiza el personal técnico de la empresa en

comparación a las propuestas 2 y 3, en las que el uso de un polipasto manual

requiere esfuerzo físico por parte de una persona.

Page 56: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

42

El análisis del transporte en la propuesta elegida tiene mejor calificación debido a

que en la parte inferior tiene llantas para poder llevarlos a hacia las otras columnas,

por lo que, solamente es necesario una persona, las demás propuestas son

transportadas por 2 o más personas, por ejemplo, en la propuesta 2 una persona,

se encarga de llevar el polipasto y 2 más el sistema estructural que posee los

rodamientos.

Por último, la seguridad al momento de elevar en las propuestas 1, 4 y 5 garantizan

la estabilidad de las columnas mientras son elevadas, pero en las propuestas 2 y

3, si las vigas estructurales no son uniformes, pueda que alguno de los

rodamientos, se descarrile, lo que provocaría inestabilidad tanto en la columna

como en el sistema de elevación. Una vez analizado todos estos aspectos, se

procede a mejorar detalles para la realización de la propuesta final.

4. Fase de verificación

Para el desarrollo de la propuesta final, se eligió uno y mediante un programa

CAD/CAM, se colocó fuerzas y puntos de apoyo para de esta manera obtener los

resultados y observar si la propuesta elegida soporta la carga aplicada.

Para el uso de un motor eléctrico es necesario realizar cálculos para determinar el

tipo de motor necesario para que soporte el peso de la columna a elevar, para esto,

es necesario saber el peso total de la columna y la altura del sistema de elevación.

En la imagen 25, se observan las vigas estructurales del escenario con que cuenta

la empresa, cabe recalcar que el sistema de elevación, se adaptará a estas vigas

y, se dan en dos casos diferentes, el primero, en la parte frontal, en la que, se

adapta a la estructura tipo truss que marca en color amarillo y la segunda, en la

parte posterior, en la que, se adapta a la estructura esquinera que marca en color

rojo. La columna a elevar, se muestra en color azul y, se ubicará siempre en las

estructuras color rojo.

Page 57: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

43

Imagen 25. Vigas estructurales tipo truss

Fuente: Elaboración propia

Ante esto, es necesario realizar cálculos en los dos casos, para esto, se tomará en

cuenta que los siguientes datos son iguales para ambos.

Tabla 6. Datos para calcular el tipo de motor necesario

Peso total de la columna 155 kg

Altura total de la columna 10,5 m

Altura del sistema de elevación 2,9 m

Fuente: Elaboración propia

A continuación, se desarrollará los cálculos en el caso que el sistema de elevación,

se adapte a la estructura esquinera posterior, en la imagen 26 y 27, se observa el

sistema de elevación mecánica adaptado a la estructura y en la imagen 28, se

muestra el diagrama de fuerzas en este caso.

Imagen 26. Adaptación del sistema de elevación a la estructura posterior (Vista frontal)

Fuente: Elaboración propia

1

1

2

2

3

3

4

4

AA

BB

CC

DD

SHEET 1 OF 1

DRAWN

CHECKED

QA

MFG

APPROVED

Usuario11/03/2020

DWG NO

TITLE

SIZE

CSCALE

REV

Page 58: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

44

Imagen 27. Adaptación del sistema de elevación a la parte posterior del escenario

Fuente: Elaboración propia

Imagen 28. Diagrama de fuerzas en la estructura esquinera posterior

Fuente: Elaboración propia

𝐹 ∗ 𝑠𝑒𝑛 40,6° ∗ 2,8 𝑚 − 155 𝑘𝑔 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 ∗ 5 𝑚 = 0

𝐹 = 155 𝑘𝑔 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 ∗ 5 𝑚

𝑠𝑒𝑛 40,6° 𝑥 2,8 𝑚

𝐹 = 4168,1 𝑁 = 425,3 𝐾𝑔𝑓

Una vez calculado el peso de la columna en el punto de elevación, se determinó

que en este caso es necesario un motor con capacidad mínima de 425,3 kg.

Page 59: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

45

En la imagen 29 y 30, se observa la adaptación del sistema de elevación mecánica

a la viga estructural tipo truss frontal.

Imagen 29. Adaptación del sistema en la parte frontal del escenario (Vista frontal)

Fuente: Elaboración propia

Imagen 30. Adaptación del sistema en la parte frontal del escenario

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 31, se muestra el diagrama de fuerzas en el caso que el sistema de

elevación, se adapte a la estructura tipo truss frontal.

Imagen 31. Diagrama de fuerzas en la estructura frontal

Fuente: Elaboración propia

1

1

2

2

3

3

4

4

A A

B B

C C

D D

SHEET 1 OF 1

DRAWN

CHECKED

QA

MFG

APPROVED

Usuario 11/03/2020

DWG NO

TITLE

SIZE

CSCALE

REV

Page 60: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

46

Para poder resolver es necesario el ángulo del cable, por lo que, es necesario

aplicar funciones trigonométricas, se conoce 2 lados y 1 ángulo.

Imagen 32. Análisis mediante funciones trigonométricas

Fuente: Elaboración propia

Para conocer el ángulo A, se aplica la fórmula de la tangente

tan A =𝑎

𝑏

tan A = 0,6

𝐴 = 30,97°

𝐹 ∗ 𝑠𝑒𝑛 30,97° ∗ 2,8 𝑚 − 155 𝑘𝑔 ∗ 9,8𝑚

𝑠2∗ 5 𝑚 = 0

𝐹 = 155 𝑘𝑔 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 ∗ 5 𝑚

𝑠𝑒𝑛 30,97° 𝑥 2,8 𝑚

𝐹 = 5271,1 𝑁 = 537,8 𝐾𝑔𝑓

Se determinó que el peso de la columna en el punto de elevación es de 537,8 kg.

Después de realizar los cálculos, se determinó, que es necesario utilizar un motor

con capacidad mínima de 537,8 kg; en el mercado, se encuentran motores

eléctricos de 250, 400 y 500 kg si trabajan con una línea de cable y el doble de su

capacidad, si trabajan con dos líneas de cable. Ante esto, se ocupará un motor

eléctrico marca Century modelo PA1000, el cual, se observa en la imagen 33; la

ficha técnica, se encuentra en el Anexo 5 y su proforma de parte de Comercial La

Cobacha en el Anexo 6.

Page 61: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

47

Imagen 33. Motor Century PA 1000

Fuente: Comercial “La Cobacha”

Entre las características principales del motor eléctrico, se tiene que la capacidad

de carga mientras trabaja en una línea es de 500 kg, con una velocidad de 8 m/min

y en dos líneas 1000 kg a 4 m/min.

El cable de acero es de 5.6 mm y la tensión a quiebre es mayor a 2500 kg, además,

tiene un control de subida y bajada con un cable de 1.5 m. La protección es tipo IP

54, lo que quiere decir que está protegido contra el polvo y soporta chorros de agua,

también, tiene un aislamiento tipo B, que significa que tiene una temperatura

admisible de 130 °C.

En la imagen 34, observa el prototipo final desde diferentes puntos de vista, este

sistema de elevación mecánica está compuesto por un motor eléctrico, este enrolla

el cable de acero; una estructura tipo truss vertical de 2 metros de altura, en la parte

superior tiene 2 poleas giratorias por el que pasa el cable de acero, que se sujeta

a la columna del escenario.

El sistema de elevación, se divide en dos partes para el transporte y

almacenamiento, la una parte es la base y la otra la estructura tipo truss, las cuales

Page 62: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

48

están unidas mediante 4 pernos de 5/8 x 1 ½” grado 8. La base tiene 3 ruedas tipo

garrucha, 2 ruedas fijas de 6” y la tercera rueda de 4” giratoria, esta última, para

poder transportar de manera más sencilla, mientras, se utiliza el sistema de

elevación. Además, tiene un motor eléctrico que trabajará a doble línea debido a

que la columna en el punto de elevación es de 537,8 kg y con esto el motor tiene la

capacidad de elevar hasta 1000 kg. Por último, tiene los 2 acoples que permiten

adaptarse a las vigas estructurales del escenario en los dos casos mencionados

anteriormente y poder poner en funcionamiento el sistema de elevación.

Imagen 34. Propuesta final

Fuente: Elaboración propia

Page 63: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

49

Por otra parte, la estructura tipo truss de 2 metros tiene en la parte superior dos

rodamientos en V por los cuales pasa el cable de acero del motor eléctrico. Para

sujetar la columna tiene un gancho especial para que trabaje a doble línea, este

viene incluido en el empaque del motor.

El motor tiene un control de mando con 1.5 m de cable, este tiene dos botones para

poder elevar o descender la columna y un botón de seguridad para que deje de

funcionar inmediatamente en caso de alguna emergencia.

A continuación, se mostrará los pasos necesarios para realizar la correcta

instalación del sistema de elevación mecánica a las vigas estructurales tipo truss,

para esto, es necesario tener claro las partes que conforman el sistema propuesto,

la imagen 35, muestra lo mencionado; lo que se encuentra en color amarillo es la

estructura base, en esta, se encuentran las ruedas tipo garrucha, el motor eléctrico

y los acoples superior e inferior, estos, se observan en color verde. El control de

mando, se encuentra sujetado al motor para evitar el deterioro o rompimiento,

mientras se moviliza el sistema de elevación.

Lo que se muestra en color azul es la estructura tipo truss, que en la parte superior

posee las poleas por el que pasará el cable de acero, estas, se encuentran en color

rojo. El gancho de agarre, se muestra en color morado, este, se utiliza debido a que

el motor trabajará con doble línea de cable de acero. Cabe recalcar que el sistema,

se adapta en dos casos distintos, como se mencionó en la imagen 25, la instalación

será igual en cualquiera de estos.

Page 64: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

50

Imagen 35. Partes del sistema de elevación mecánica

Fuente: Elaboración propia

Page 65: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

51

En la imagen 36, se muestra el sistema de elevación antes de ser instalado, para

esto, es necesario saber que el acople inferior, se adapta al tubo inferior de la

estructura, que se muestra en color rojo, este tubo se ha señalado con la letra A. El

acople superior, se adapta al tubo, que se señala con la letra B.

Imagen 36. Posición inicial

Fuente: Elaboración propia

La imagen 37, muestra la adaptación del acople inferior, para esto, es necesario

que el sistema de elevación este apoyado sobre sus 3 ruedas, debido a que cuanto

está sobre todas las ruedas, el sistema de elevación tiene una inclinación y solo de

esta forma este acople, se adapta en el tubo, que se indica con la letra A. Una vez

anclado, se procede al siguiente paso.

Después de esto, se adapta el acople superior, para esto, es necesario empujar el

sistema de elevación hasta que quede completamente vertical, como se muestra

en la imagen 38.

A

B

Page 66: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

52

Imagen 37. Anclaje del acople inferior

Fuente: Elaboración propia

Imagen 38. Anclaje de los acoples superiores

Fuente: Elaboración propia

Page 67: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

53

Por último, se coloca el herraje de 5/8 x 3”, en el acople superior, en la imagen 39,

se observa el orificio donde será colocado el herraje, este sirve para asegurar el

sistema de elevación a las vigas y que esté completamente seguro.

Imagen 39. Colocación de los herrajes

Fuente: Elaboración propia

En las imágenes, que se muestran, a continuación, se observa el proceso de

elevación de la columna estructural tipo truss con el sistema de elevación mecánica

propuesto. En la imagen 40, se muestra el primer paso, en la que el personal técnico

colocará el gancho del sistema de elevación en la columna tipo truss del escenario.

Este siempre, se colocará en el tercer tubo horizontal de la primera estructura tipo

truss de 3 metros. Para luego activar con el mando del motor eléctrico y proceder

a elevar la columna

Imagen 40. Elevación de la columna estructural tipo truss – Posición inicial

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 41, se observa la columna del escenario mientras es elevada con el

sistema de elevación mecánico propuesto, se tendrá en cuenta que mientras sea

elevada no haya cables de energía eléctrica u objetos que permitan la elevación

normal de la columna.

Page 68: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

54

Imagen 41. Elevación de la columna estructural tipo truss

Fuente: Elaboración propia

Imagen 42. Elevación de la columna estructural tipo truss – Posición final

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 42, se observa la columna tipo truss en su posición final, una vez que

esté en posición vertical, se procede a colocar los herrajes de la columna. Por

Page 69: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

55

último, se retira el gancho, para proceder a retirar el herraje del sistema de

elevación para ser llevado a la próxima columna.

Los planos técnicos del sistema de elevación mecánica es un respaldo que permite

la fabricación del prototipo regido a las especificaciones que vienen en los planos.

Los mismos, se encuentran en los Anexos del 8 en adelante.

Page 70: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

56

CAPÍTULO III. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

3.1. Características del acero

Para el diseño con el programa CAD/CAM, se utilizó como material el Acero y en la

tabla 7, se indican las características de este material dadas por el programa.

Tabla 7. Características del material

Nombre Acero

General

Densidad de masa 7,850 g/cm^3

Fuerza de rendimiento 207,000 Mpa

Resistencia a la tracción 345,000 Mpa

Stress Módulo de Young 210,000 Gpa

Coeficiente de Poisson 0,300 ul

Fuente: Programa CAD/CAM

3.2. Análisis de la estructura completa del sistema de elevación mecánica

Para la simulación con el programa, se colocó 6 puntos fijos en la parte inferior de

la viga estructural tipo truss como muestra en la imagen 43.

Imagen 43. Puntos fijos o restricciones

Fuente: Elaboración propia

Page 71: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

57

Mediante los cálculos realizados anteriormente, se determinó que el peso máximo

que tiene la columna en el punto de elevación es de 537,8 kg equivalente a 5271,1

N; para lo cual una vez colocados los puntos fijos, se aplicó esta fuerza en la parte

superior de la estructura tipo truss que forma parte del sistema de elevación dividida

en dos partes, cada una de 2635,5 N, además, el programa por defecto aplica una

fuerza de gravedad vertical con dirección hacia abajo equivalente a 9,8 m/s2, esto,

se observa en la imagen 44.

Imagen 44. Fuerzas aplicadas al sistema de elevación

Fuente: Elaboración propia

Una vez aplicadas las fuerzas y señaladas los puntos fijos del sistema de elevación,

se observan los siguientes resultados, la tabla 8, muestra las reacciones de fuerzas

y momentos en los 6 puntos fijos. En la tabla 9, se encuentran los resultados de

desplazamiento, fuerzas, momentos, tensiones normales, tensiones de corte y las

tensiones torsionales en los ejes x, y, z.

Page 72: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

58

Tabla 8. Resultados de reacciones de fuerzas y momentos en los puntos fijos

Nombre de

restricción

Fuerza de reacción Momento de reacción

Magnitud Componentes

(Fx, Fy, Fz) Magnitud

Componentes

(Mx, My, Mz)

Restricción fija: 1 6604,014 N

2862,013 N 299819,616 N

mm

97908,554 N mm

-4514,055 N 234521,867 N mm

3878,813 N 159076,118 N mm

Restricción fija: 2 194,189 N

-2447,707 N 209572,183 N

mm

-8685,005 N mm

1128,857 N -209044,19 N mm

4440,046 N -12066,266 N mm

Restricción fija: 3 6892,550 N

297,023 N 67692,536 N

mm

-10904,887 N mm

5368,099 N -13425,801 N mm

-4313,065 N -65445,479 N mm

Restricción fija: 4 2949,252 N

-670,375 N 107433,746 N

mm

-63629,963 N mm

-416,976 N 85047,188 N mm

-2841,622 N -16131,132 N mm

Restricción fija: 5 2884,097 N

-20,203 N 11252,066 N

mm

-1573,056 N mm

966,346 N 11112,859 N mm

-2717,311 N 799,282 N mm

Restricción fija: 6 1199,143 N

-20,756 N 3394,946 N

mm

2056,732 N mm

465,197 N 2674,793 N mm

-1105,036 N 375,491 N mm

Fuente: Programa CAD/CAM

Tabla 9. Resumen de los resultados estáticos

Nombre Mínimo Máximo

Desplazamiento 0,000 mm 10,14 mm

Fuerzas

Fx -31506,116 N 32186,114 N

Fy -12767,127 N 13462,704 N

Fz -11526,902 N 12414,726 N

Momentos

Mx -635911,455 N mm 371348,986 N mm

My -271600,905 N mm 248243,587 N mm

Mz -99554,344 N mm 119556,009 N mm

Estrés normal

Smax -61,909 MPa 162,930 MPa

Smin -242,257 MPa 51,567 MPa

Smax(Mx) 0,000 MPa 147,555 MPa

Smin(Mx) -147,555 MPa 0,000 MPa

Smax(My) -0,000 MPa 79,027 MPa

Page 73: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

59

Smin(My) -79,027 MPa 0,000 MPa

Saxial -66,697 MPa 57,873 MPa

Cizalladuras Tx -165,028 MPa 161,542 MPa

Ty -122,796 MPa 126,292 MPa

Fuente: Programa CAD/CAM

A continuación, en la imagen 45, se observa el desplazamiento que sufrirá el

sistema de elevación al aplicar las fuerzas mencionadas anteriormente, en color

azul, se encuentra lo que no, se desplazará y en color rojo muestra la parte que

sufrirá un desplazamiento máximo de 10,14 mm.

Imagen 45. Desplazamiento mínimo y máximo

Fuente: Elaboración propia

La principal fuerza, que se realiza sobre el sistema de elevación es sobre el eje z,

las fuerzas sobre el eje x e y, se encuentran dentro de los parámetros normales. En

la imagen 46, que corresponde al eje z, se observa en una escala de color azul a

rojo, las zonas azules son las partes que recibirán menor fuerza y rojo las de mayor,

Page 74: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

60

que en este caso es de 16084 N al momento de elevar la columna estructural tipo

truss.

Imagen 46. Fuerza en el eje z

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 47, se aprecia el estrés máximo, en la que existen pequeñas partes

en color rojo, estas partes llegarán a tener máximo 162,5 Mpa. La mayoría de la

estructura pinta color celeste a verde, lo que quiere decir que está dentro de los

parámetros normales de estrés sobre el sistema de elevación el momento que eleva

la columna.

Page 75: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

61

Imagen 47. Estrés máximo (S max)

Fuente: Elaboración propia

Para saber el factor de seguridad del sistema de elevación, es necesario realizar

una división entre la resistencia a la tracción del material, que se menciona en la

tabla Nº 7 y el estrés máximo, que se encuentra en la tabla Nº 9.

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑓𝑠) =345,00 𝑀𝑝𝑎

162,5 𝑀𝑝𝑎

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑓𝑠) = 2,12

Como resultado, se obtuvo un factor de seguridad de 2,12, en la tabla Nº 10, se

muestra los valores de referencia del factor de seguridad estático, según la Guía

LM España (2017), el sistema de elevación es una máquina – herramienta sin

vibración ni impacto, lo que determina el factor de seguridad está dentro del rango

adecuado.

Page 76: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

62

Tabla 10. Valores de referencia del factor de seguridad estático (fs)

Maquinaria que utiliza la guía

LM Condiciones de carga Límite más bajo de fs

Maquinaria industrial general Sin vibración ni impacto 1,0 a 3,5

Con vibración o impacto 2,0 a 5,0

Máquina - herramienta Sin vibración ni impacto 1,0 a 4,0

Con vibración o impacto 2,5 a 7,0

Fuente: Guía LM España (2017)

3.1. Análisis de la estructura base del sistema de elevación mecánica

Una vez obtenidos los resultados con el programa CAD/CAM a la estructura total

del sistema de elevación, es necesario determinar que los acoples sean seguros y

soporten la fuerza, que se aplicará, por lo que, es necesario otra simulación solo de

la base estructural del sistema de elevación.

En la imagen 48, se señala las fuerzas, que se aplican a la estructura, en la que F1

y F2 son las fuerzas verticales hacia arriba, debido a que, la fuerza que hace el

motor, que se encuentra en esa parte, será en esa dirección. La fuerza F3 es la

fuerza sobre el acople inferior del sistema de elevación, este es el que recibe toda

la fuerza el momento de elevar la columna tipo truss del escenario.

Imagen 48. Fuerzas aplicadas sobre la estructura inferior

Fuente: Elaboración propia

Page 77: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

63

Los resultados de la aplicación de esas fuerzas, se reflejan en la tabla 11. Pero

para tener más claro los resultados, a continuación, se muestra las imágenes de

los principales parámetros del análisis.

Tabla 11. Resumen de resultados

Nombre Mínimo Máximo

Volumen 3504620 mm^3

Masa 27,6258 kg

Estrés de Von Mises 0 MPa 133,396 MPa

Primer estrés principal -28,9605 MPa 156,906 MPa

Tercer estrés principal -149,743 MPa 49,0492 MPa

Desplazamiento 0 mm 0,8497 mm

Factor de seguridad 2,03 ul 15 ul

Fuente: Programa CAD/CAM

Imagen 49. Desplazamiento de la estructura base del sistema de elevación

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 49, se observa el desplazamiento en una escala de color azul a roja,

el azul indica que no va a desplazarse, en cambio el rojo indica que el momento de

Page 78: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

64

la utilización del sistema de elevación, se desplazará un máximo de 0,85 mm. Por

otra parte, la fuerza que recibirá en la parte, donde se coloca el motor y que se

marca en color celeste provocará un desplazamiento aproximado de 0,17 mm.

La imagen 50, muestra el primer estrés principal, en la cual, se observa que tendrá

un estrés máximo 149,9 Mpa, en un rango de azul a rojo, la parte azul muestra las

partes que sufrirán menos estrés y la roja la que sufrirá más que será en el acople

inferior .

Imagen 50. Primer estrés principal

Fuente: Elaboración propia

En la imagen 51, se observa en un rango de 0 a 15 el factor de seguridad, lo que

se muestra en color azul, es la que mayor seguridad posee, en la parte del acople

inferior no marca ninguna zona en color rojo, lo que se encuentra entre color

amarillo y naranja, es donde se encuentra, la parte más crítica, en la que el factor

mínimo de seguridad es 2,03, lo que determina que está dentro del rango adecuado

para máquinas – herramientas dadas por la Guía LM España (2017), que se

encuentra en la tabla Nº 10.

Page 79: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

65

Imagen 51. Factor de seguridad

Fuente: Elaboración propia

Las tablas 12 y 13 muestran la lista de materiales e insumos, así como el costo de

estos, respectivamente.

Tabla 12. Lista de materiales y costos

Cantidad Unidad Descripción Precio USD

Estructura base

6,40 metros tubo cuadrado de 1 1/2" x 2 mm 25,86

0,40 metros tubo cuadrado de 2" x 2 mm 2,55

0,28 metros tubo cuadrado de 2 1/4 x 2 mm 2,80

0,56 metros tubo cuadrado de 2” x 2 mm 5,20

2 u ruedas fijas de 6" 14,50

1 u rueda giratoria de 4" 8,50

2 u rodamientos en V de 4" 13,00

0,25 metros ángulo de 3" x 1/4 3,50

4 u pernos de 5/8 x 1 1/2" de acero grado 8 4,40

1 u motor eléctrico de 500 kg, 110 V 260

Estructura truss

11 metros de tubo Ø de 1 1/4 x 2mm 27,98

14 metros de tubo Ø de 3/4 x 2 mm. 15,87

2,4 metros tubo cuadrado de 1" x 2 mm. 6,30

Page 80: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

66

2 metros de platina de 2 " x 1/4 5,9

1 u Transporte de materiales 10,00

TOTAL 406,36

Fuente: Elaboración propia

Tabla 13. Lista de insumos y costos

Cantidad Unidad Descripción Precio USD

2,5 Kilogramos Electrodos 6011 11,72

1 u Disco de corte de 14" 5,85

1 u Disco de pulir de 7" 4,14

2 litros Pintura color aluminio 15,00

4 litros Tinher 6,00

1 u Broca de 5/8 para metal 22,30

TOTAL 65,01

Fuente: Elaboración propia

Para saber el costo de mano de obra, se cotizó donde un mecánico, el cuál

manifestó que el costo para realizar el sistema de elevación mecánica es de $350.

De la sumatoria total de la materia prima, insumos, mano de obra, se tiene como

resultado el costo de producción del sistema de elevación mecánica, como se

observa en la tabla 14. A esto, se le agregará un porcentaje del 40% al diseño de

autor y ganancia del producto.

Tabla 14. Costos totales

Descripción Precio USD

Total materia prima 406,36

Total insumos 65,01

Total mano de obra 350,00

Subtotal 821,37

Diseño de autor (40%) 328,55

TOTAL 1149,92

Fuente: Elaboración propia

El precio total del prototipo listo para su funcionamiento es de $1149,92, de este

valor, hay que tomar en cuenta que el costo de diseño de autor es $328,55, por lo

que, para el sistema de elevación, se necesita $821,37; este valor incluye

materiales, mano de obra e insumos necesarios para la construcción.

Page 81: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

67

Mediante una entrevista, que se encuentra en el Anexo 7, realizada el gerente de

la empresa, se pudo determinar que el sistema de elevación propuesto si cumple

con la meta propuesta, que es reducir el esfuerzo físico que realiza el personal

técnico de la empresa el momento de elevar las columnas estructurales tipo truss

de un escenario. El gerente considera que ya no será necesario las 4 personas

para este proceso, ahora, será necesario menos personas, las que se encargarán

de la instalación y manejo del sistema de elevación.

Page 82: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

68

CONCLUSIONES

1. La identificación de todas las estructuras, vigas o columnas, de la empresa

Tarimas y Escenarios Gavi, permite concluir que son tipo “Warren”; tienen la

estructura en forma de “W”, estas están elaboradas en tubo estructural, se

forman por módulos de 3 metros y una base con bisagras de 1,50 metros de

altura. Cada columna de 0,34 x 0,34 x 10,5 metros llega a pesar 155 kg.

2. La identificación de los sistemas mecánicos, permitió formar un sistema

mecánico de elevación que está conformado por dos poleas simples en la

parte superior, por estas pasa el cable de acero del motor, este último trabaja

a doble línea o como polea móvil, al usar este tipo, el motor tiene una

capacidad de carga de 1000 kg y trabaja a una velocidad de 4m/min.

El sistema de elevación, permite disminuir el esfuerzo físico, que era

necesario que realice el personal técnico de la empresa para elevar las

columnas tipo truss. Debido a que para elevarlas eran necesario 4 personas,

de las cuales una de estas, se encargaba de ayudar con una soga. Ahora,

se acopla el sistema de elevación y coloca el gancho a la columna, y el motor

eléctrico realizará todo este trabajo, para este proceso, se necesita 2

personas.

3. Se propuso un sistema de elevación mecánica, el cual, cumplió con cada

uno de los requerimientos de diseño, el mismo que mediante un programa

CAD/CAM, determinó que tendrá un estrés máximo de 162,9 MPa, a lo que,

se toma en cuenta que el acero permite máximo 345 MPa; y que el factor de

seguridad que tiene el sistema de elevación es de 2,12, lo cual está dentro

de los parámetros aceptables para una máquina – herramienta sin vibración

ni impacto.

El punto de anclaje de la columna estructural tipo truss siempre será a 3,75

metros medidos desde la base de la columna, esto es en el tercer tubo

horizontal de la primera columna estructural de 3 metros. En este punto, el

peso de la columna en caso de adaptarse a la estructura frontal es de 425

kg y de 537,8 kg en caso de adaptarse a la estructura esquinera posterior.

Page 83: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

69

El costo total del sistema de elevación es de 1149,92, este valor es

significativamente menor al de sistemas hidráulicos con el que cuentan

empresas internacionales, pues llegan a costar $8000, además, está dentro

de la capacidad de inversión por parte del Gerente de la empresa en este

momento.

RECOMENDACIONES

• Es recomendable que, al momento de utilizar el sistema de elevación, sea

imprescindible el uso de accesorios de seguridad por parte del personal

técnico de la empresa, para precautelar la seguridad del personal.

• Se recomienda realizar mantenimiento preventivo del sistema de elevación

por lo menos 2 veces al año.

• Se analizaría el levantamiento de cargas que realiza el personal técnico en

otro proceso de montaje de un escenario.

• Se recomienda verificar el estado de las soldaduras del sistema de

elevación, por lo menos una vez al año y realizar un mantenimiento

correctivo en caso de detectar porosidad o grietas en estas, además,

verificar el buen estado de los herrajes necesarios para unir las dos partes

del sistema de elevación y remplazarlos en caso de detectar algún problema

en ellos.

Page 84: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

70

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Page 87: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

73

ANEXOS

Anexo 1. Formato de entrevista, con sus respectivos resultados

ENTREVISTA

Dirigido a: Sr. Luis Alberto Gavilema, Gerente de Tarimas y Escenarios “Gavi”.

Objetivo: Conocer su punto de vista sobre la factibilidad de la implementación de

un sistema mecánico para elevar las columnas estructurales tipo truss y las posibles

lesiones o enfermedades, que se han derivado por el esfuerzo físico realizado en

esta parte del proceso de montaje de un escenario.

Elaborado por: Jonathan Alexander Gavilema

PREGUNTA N° 1:

¿Es factible un sistema de elevación por columna o solamente uno, que se adapte

a todas las columnas?

Tabla 15. Pregunta 1 (Entrevista)

Uno por columna

Un sistema que se adapte a todas

X

Fuente: Elaboración propia

Explica que es necesario un sistema de elevación que pueda adaptarse fácilmente

a todas las columnas del escenario, que son hasta 8 en un escenario grande.

PREGUNTA N° 2:

¿Cree usted que el precio es un factor que condicione la adquisición de un sistema

de elevación para columnas estructurales tipo truss?

Si, el Sr. Luis Gavilema dice que el precio si es un factor importante, pues existe en

el mercado extranjero sistemas hidráulicos muy costosos como para la

Page 88: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

74

implementación en la empresa, pues en estos momentos una inversión alta no es

muy conveniente.

PREGUNTA N° 3:

¿Es necesario en su empresa la implementación de un sistema de elevación fácil

de transportar y almacenar?

Si, debido a que uno de los parámetros, con los que, se maneja la empresa es que

la mayoría de los componentes de un escenario son fáciles de transportar, así como

almacenar, es por eso que el sistema de elevación a proponer, tiene que cumplir

con las mismas características.

PREGUNTA N° 4:

¿El personal técnico que labora en su empresa ha sufrido alguna lesión o dolor

musculoesquelético después de una jornada laboral, Señale cuál?

Tabla 16. Pregunta 4 (Entrevista)

SI NO

X

Fuente: Elaboración propia

Tabla 17. Lesión o Dolor después de una jornada laboral

Cuello Brazos Hombros Espalda Zona

Lumbar Otro

X X

Fuente: Elaboración propia

Después de una jornada laboral la mayoría de las ocasiones, se han presentado

lesiones o dolores en el personal técnico y en él, pues en muchas ocasiones,

también, es parte del personal, que se encarga del montaje de un escenario, entre

los dolores que ha podido detectar en el personal técnico y su persona está el dolor

de brazos debido a que en el levantamiento de las columnas tipo truss de un

escenario grande son necesarias entre 4 y 8, además, se ha detectado dolor en la

zona lumbar y brazos debido al peso de las columnas tipo truss, que llegan a tener

un peso de 155 kg, a pesar de que algunos técnicos utilicen faja lumbar como

protección.

Page 89: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

75

PREGUNTA N° 5:

¿Cree usted que con la implementación de un sistema de elevación mecánica para

columnas estructurales tipo truss disminuya el riesgo de accidentes y el esfuerzo

físico que provoca lesiones parciales o permanentes en el personal técnico de le

empresa?

Sí, el Gerente de la empresa piensa que, con la implementación de este sistema

de elevación, se disminuiría radicalmente el esfuerzo que hace el personal técnico

en esta parte del proceso de montaje de un escenario, que es la que más esfuerzo

físico es necesario aplicar, así, se disminuirá considerablemente el riesgo de

lesiones o dolores musculares después de una jornada laboral y, por lo tanto,

también, evitará lesiones a futuro.

PREGUNTA N° 6:

¿Cuáles son los tipos de accidentes más frecuentes al momento del montaje de un

escenario?

Tabla 18. Pregunta 6 (Entrevista)

Caídas a

nivel

Caídas desde

alturas

Caídas de

objetos Resbalones

Golpes

contra

objetos

Cortes

X X X

Postura

forzada Quemaduras Sobreesfuerzo

Contacto con

instalaciones

eléctricas

Otros

X X

Fuente: Elaboración propia

Los golpes contra objetos la mayoría de ocasiones son con las estructuras tipo

truss, existen caídas de objetos como llaves de sujeción, alicates o herrajes.

Además, de sobreesfuerzo y postura forzada, que se detecta el momento de la

elevación de una columna estructural tipo truss, esta parte es donde más esfuerzo

físico realiza el personal técnico. Otro tipo de accidente son los resbalones, pues

para el montaje de la estructura del techo del escenario es necesario trabajar sobre

Page 90: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

76

las estructuras tipo truss, el riesgo aumenta en días lluviosos, debido a que, el

material y la pintura de las estructuras, se vuelven más resbalosas de lo normal.

PREGUNTA N° 7:

¿Cuánto pagaría por un sistema que le permita elevar las columnas estructurales

tipo truss?

Tabla 19. Pregunta 7 (Entrevista)

$0 - $399 $400 - $799 $800 - $1199

$1200 - $1599 $1600 - $1999 más de $2000

X

Fuente: Elaboración propia

El Sr. Luis Gavilema dice que debido a la situación actual de la empresa estaría

dispuesto a invertir hasta $1599 en un sistema de elevación para las columnas.

Page 91: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

77

Anexo 2. Formato de encuesta, con sus respectivos resultados.

ENCUESTA

Dirigido a: Personal técnico que labora en la empresa Tarimas y Escenarios “Gavi”

Objetivo: Recoger el punto de vista sobre la implementación de un sistema

mecánico para levantamiento de columnas tipo truss y las posibles lesiones,

accidentes o enfermedades, que se derivan por esto después de la jornada laboral

debido al esfuerzo físico que realizan en esta parte del proceso de montaje de un

escenario.

Elaborado por: Jonathan Alexander Gavilema

PREGUNTA N° 1:

¿Es necesario en la empresa la implementación de un sistema de elevación fácil

de transportar y almacenar?

Gráfico 1. Pregunta 1 (Encuesta)

Fuente: Elaboración propia

Desde el punto de vista de todo el personal técnico de la empresa, es necesario un

sistema de elevación que sea fácil de transportar al igual que la mayoría de

100%

0%

PREGUNTA 1

SI

NO

Page 92: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

78

componentes que conforman un escenario, además, un aspecto importante es que

ocupe el menor espacio posible en la bodega.

PREGUNTA N° 2:

¿Ha sufrido usted alguna lesión o dolor después de una jornada laboral, Señale

cuál?

Gráfico 2. Pregunta 2 (Encuesta)

Fuente: Elaboración propia

Todo el personal técnico señala que después de una jornada laboral ha tenido algún

tipo de dolor derivado de la naturaleza del trabajo que realiza en la empresa, entre

los más importantes están, los que se indica en la tabla N° 9.

Tabla 20. Lesión o dolor después de una jornada laboral

Cuello Brazos Hombros Espalda

Zona

Lumbar

Otro

0 2 1 3 6

0

Fuente: Elaboración propia

100%

0%

PREGUNTA 2

SI

NO

Page 93: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

79

Gráfico 3. Lesión o dolor después de una jornada laboral

Fuente: Elaboración propia

Ninguno de los que forman parte del personal técnico ha sufrido alguna vez dolor

de cuello pues está parte del cuerpo no realiza esfuerzo alguno, a pesar de que

podrían haber accidentes por golpe o caídas de objetos en las que salen afectadas

cualquier parte del cuerpo incluido esta. El 25 % ha tenido alguna vez dolor de brazo

y hombros debido al esfuerzo que realiza especialmente mientras tienen que elevar

columnas estructurales tipo truss en escenarios medianos y grandes. El 75 % de

personas entrevistadas ha tenido dolor en la zona lumbar y espalda debido a que

el peso de hasta 155 kg que levanta el personal técnico.

PREGUNTA N° 3:

¿Cree usted que con la implementación de un sistema de elevación mecánica para

columnas estructurales tipo truss disminuya el riesgo de accidentes y el esfuerzo

físico que provoca lesiones parciales o permanentes en el personal técnico de le

empresa?

Gráfico 4. Pregunta 3 (Encuesta)

Fuente: Elaboración propia

PREGUNTA 2

Cuello 0%

Brazos 17%

Hombros 8%

Espalda 25%

Zona lumbar 50%

Otro 0%

100%

0%

PREGUNTA 3

SINO

Page 94: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

80

Todas las personas entrevistadas piensan que con la implementación de un

sistema de elevación para columnas estructurales tipo truss disminuya el riesgo de

accidentes el momento de elevar la columna estructural tipo truss, además, de

disminuir el esfuerzo físico que realizan que en ocasiones provocan lesiones

después de una jornada laboral y por lo producir ausentismo por enfermedad

laboral o lesiones permanentes en la cual provocaría gastos económicos para la

familia e incluso el Gerente de la empresa.

PREGUNTA N° 4:

¿Cuáles son los tipos de accidentes más frecuentes al momento del montaje de un

escenario?

Tabla 21. Pregunta 4 (Encuesta)

Caídas a

nivel

Caídas desde

alturas

Caídas de

objetos Resbalones

Golpes contra

objetos Cortes

0 0 3 4 1 0

Postura

forzada Quemaduras Sobreesfuerzo

Contacto con

instalaciones

eléctricas

Otros

7 0 6 3 0

Fuente: Elaboración propia

Gráfico 5. Pregunta 4 (Encuesta)

Fuente: Elaboración propia

Caídas a nivel 0%

Caídas desde alturas 0%

Resbalones 12%

Caídas de objetos 17%

Golpes contra objetos 4%

Cortes 0%

Page 95: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

81

Ninguna de las personas entrevistadas ha sufrido accidentes como caídas a nivel,

caídas desde alturas, cortes, quemaduras el momento del montaje de un escenario,

el 12,5 % señalan que tienen golpes contra objetos especialmente con las

estructuras tipo truss ya sean vigas, columnas o parte del sistema de carpa del

escenario, la mitad dicen que han sufrido golpes por caída de objetos como

herramientas de sujeción y herrajes, el 37,5% dice que, se han resbalado en la

jornada laboral y explican que para el montaje del sistema de carpa del escenario

trabajan sobre las estructuras tipo truss, y al no ser un totalmente plano produce

resbalones y el riesgo de caídas aumenta en días lluviosos debido al material y

pintura de la estructura.

EL 87,5 % de los entrevistados dicen que tienen postura forzada y señalan que esto

ocurre el momento de la elevación de la columna estructural tipo truss, además, el

75% señalan que en esta parte del proceso del montaje, se produce sobreesfuerzo

por el peso de la estructura.

Page 96: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

82

Anexo 3. Ficha de observación 1

FICHA N° 1 Fecha: 20 - 11 - 2018 Duración: 2,5 horas

Elabora Jonathan Alexander Gavilema

Lugar Montaje de escenario en la parroquia Santa Rosa, Barrio El

Quinche

Palabras

Clave

Columnas, truss, elevación, personal técnico

Lo

observado

Registro Etnográfico

Objetivo Identificar la forma de elevación de las columnas

estructurales tipo truss que realiza el personal técnico de la

empresa.

Fotografías

Imagen 52. Columna estructural tipo truss en posición horizontal

Fuente: Elaboración propia

Page 97: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

83

Imagen 53. Escenario con 4 columnas tipo truss

Fuente: Elaboración propia

Imagen 54. Personal técnico mientras eleva la columna tipo truss

Fuente: Elaboración propia

Page 98: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

84

Imagen 55. Colocación de los herrajes por parte del personal técnico

Fuente: Elaboración propia

Accesorios

de seguridad

que usa el

personal

Guantes de cuero, faja lumbar en dos personas, zapatos

punta de acero, en caso de empresas grandes es obligado el

uso de chaleco y casco.

Herramientas

para

sujeción

Racha, Taladro eléctrico, llaves de sujeción, alicates

Número de

personas

para elevar la

columna

4 personas

Tiempo para

elevar la

columna

3,5 minutos

Herramientas

para

elevación de

la columna

Sogas en la parte superior, al lado contrario al de las bisagras

Proceso Al iniciar, se une las columnas estructurales tipo truss que

servirán para formar el cuadrilátero de vigas que forma el

Page 99: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

85

techo del escenario, están formadas por módulos de 3 metros

de largo. Una vez armado las vigas, se procede a colocar la

columna estructural tipo truss base, está columna de 150 cm.

posee una bisagra a 60 cm. de la base y servirá para

colocarla en forma vertical. Para transportar y que

permanezca completamente plano están unidas con un

perno, se retira este y, se coloca en cada esquina, la parte

inferior de la bisagra queda en el carro esquinero en forma

vertical y la parte superior de 100 cm de forma horizontal, a

esto, se le suma dos estructuras tipo truss de 3 m y una de

1,5 m de largo para que la columna tenga un total de 9 m de

altura, esto depende de la necesidad del cliente, para la unión

de las truss una persona coloca 4 pernos en cada unión y

otra persona ajusta con un taladro eléctrico y una llave o

racha. Una vez completa una de las 4 columnas, se coloca la

soga aproximadamente a 6 m de altura, 2 personas, se

encargan de jalar la soga y otras 3 personas, se colocan al

final de la columna y sobre las vigas tipo truss levantan la

parte final y comienzan a caminar hacia la base mientras

empujan hacia arriba la columna, una vez que está en forma

vertical, se coloca cuatro pernos de sujeción, otra persona

ajusta mientras que otra persona sube por la columna a bajar

la soga, finalmente, una persona sube por la columna a

colocar el polipasto en la parte superior. Una vez finalizado,

se aplica el mismo proceso a las siguientes columnas.

Fuente: Elaboración propia

Page 100: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

86

Anexo 4. Ficha de observación 2

FICHA N° 02 Fecha: 20 - 11 - 2018 Duración: 2 horas

Elabora Jonathan Alexander Gavilema

Lugar Montaje de escenario en la parroquia Santa Rosa, Barrio El

Quinche

Palabras Clave Columnas, truss, elevación, personal técnico

Lo observado Registro Etnográfico

Objetivo Identificar las características de las columnas estructurales

tipo truss en un escenario de 12 x 12 m. de la empresa

Tarimas y Escenarios “Gavi”

Fotografías

Imagen 56. Columna estructural tipo truss horizontal

Fuente: Elaboración propia

Page 101: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

87

Imagen 57. Escenario con 8 columnas estructurales tipo truss de

10,5m. de alto

Fuente: Tarimas y Escenarios “Gavi” (2019)

Imagen 58. Escenario con 6 columnas estructurales tipo truss de 9m.

de alto

Fuente: Tarimas y Escenarios “Gavi” (2019)

Promedio de

de montaje

cada mes

10 veces

Dimensiones

de cada truss

Base de 34 x 34 x 158 cm.

Truss de 34 x 34 x 300 cm.

Page 102: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

88

Dimensión de

cada columna 34 x 34 x 1050 cm

Material Tubo estructural

Peso 155 kg.

Protección Pintura sintética Aluminio

Herrajes Pernos de 5/8 x 1 1/2 , grado 8

Otras

características

Las base de las columnas tipo truss de 1,58 m. de altura que

poseen una bisagra están compuestas por tubo estructural

redondo de 11/2 x 2 mm, 1 x 1,5 mm y tubo cuadrado de 11/4

x 2 mm. Esta base posee una bisagra a una altura de 60 cm.

Esta base estructural tipo truss sirve para unir las estructuras

tipo truss de 3 m. que formarán la columna total con un

máximo de 10,5 m. de altura, estas están unidas con pernos

de 5/8 x 1 1/2, grado 8. Las estructuras de 3 m de largo que

forman la columna total del escenario, están compuestas por

tubo estructural redondo de 11/2 x 2 mm, 1 x 1,5 mm y tubo

cuadrado de 11/4 x 2 mm. En la parte de la base posee tubos

redondos de 9 cm en cada esquina para colocar los

diagonales de estabilización. Todos los tubos están unidos

mediante suelda eléctrica con electrodo 6011.

Page 103: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

89

Gráficos

Imagen 59. Base de la columna estructural tipo truss

Escala 1.10

Fuente: Elaboración propia

Page 104: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

90

Imagen 60. Columna estructural tipo truss

Escala 1.30

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

Page 105: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

91

Anexo 5. Características del motor Century PA1000

Page 106: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

92

Anexo 6. Proforma motor Century PA 1000

COTIZACIÓN

#182

Quito, 11/7/2019

Estimados

A continuación la Cobacha pone a su consideracion la siguiente cotización:

Código Item Cant. Valor Sub. Tot.

11258 TECLE ELECTRICO PA1000 500KG/1000LB 1 250,00 250,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

$ 250,00

Precios incluyen Iva.

La factura se realiza solo por el valor del producto.

Total

COSTO TRANSPORTE

Page 107: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

93

Anexo 7. Entrevista de aprobación por parte del gerente

ENTREVISTA

Dirigido a: Sr. Luis Alberto Gavilema, Gerente de Tarimas y Escenarios “Gavi”

Objetivo: Recoger el punto de vista sobre la propuesta de sistema de elevación

mecánica para columnas estructurales tipo truss en la empresa Tarimas y

Escenarios Gavi.

Elaborado por: Jonathan Alexander Gavilema

Pregunta

¿Considera usted que con la implementación del sistema de elevación mecánica

propuesto, se reducirá el esfuerzo físico el momento de elevar las columnas

estructurales tipo truss en su empresa?

Si, debido a que para elevar las columnas tipo truss de los escenarios ya no será

necesario las 4 o 5 personas para este proceso, ahora, considero que este sistema

de elevación, se encargará de realizar todo este esfuerzo y solamente será

necesario máximo 2 personas para su instalación, manejo y almacenamiento, lo

que es de gran ayuda para evitar lesiones o dolores musculares después de las

jornadas de trabajo en el personal técnico de la empresa.

Page 108: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

ESTRUCTURA TOTAL

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

1/121:12

Page 109: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

s técnica

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

ESTRUCTURA BASE - ESTRUCTURA TRUSS

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

1:10 2/12

Page 110: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL
Page 111: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL
Page 112: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL
Page 113: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

DETALLE AACOPLE INFERIOR

ESCALA 1 / 5

DETALLE BACOPLE SUPERIOR

ESCALA 1 / 5

A

B

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

DETALLE DE ACOPLES

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

1:10 6/12

Page 114: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

DESPIECE DE ESTRUCTURA BASE

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

1:10 7/12

Page 115: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

LISTA DE PARTES

DESCRIPCI NMEDIDACANTIDADITEM

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

440 mm.

31

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

540 mm.

22

Tubo cuadrado estructuralTubo de 2 x 2 mm. x 560

mm.

13

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

364 mm.

24

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

442 mm.

25

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1 x 2 mm. x 250

mm.

26

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

400 mm.

27

Tubo cuadrado estructuralTubo de 1-1/2 x 2 mm. x

350 mm.

28

Tubo cuadrado estructuralTubo de 2-1/4 x 2 mm. x

280 mm.

19

Platina Platina de 2 x 1/4 x 170

mm.

210

Platina Platina de 2 x 1/4 x 120

mm.

111

Platina Platina de 2 x 1/4 x 65 mm.412

ngulongulo de 3 x 1/4 x 240

mm.

113

Platina Platina de 2 x 1/4 x 125

mm.

414

PlatinaPlatina de 2 x 1/4 x 50 mm.115

PlatinaPlatina de 2 x 1/4 x 100

mm.

216

Ruedas tipo garrucha fijasRuedas de 6"217

Rueda tipo garrucha

giratoria

Rueda de 4"118

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

LISTA DE PARTES ESTRUCTURA BASE 1:10 8/12

1

1

2

2

1

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

3

9

10

11

12

12

12

13

2

14

15

16

17

2

18

Page 116: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

DESPIECE DE ESTRUCTURA TRUSS

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

1:15 9/12

Page 117: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

LISTA DE PARTES

ESPECIFICACIONESDESCRIPCI NCANTIDADITEM

Tubo estructural redondoTubo de 3/4 x 2 mm. x 300

mm.

301

Tubo estructural cuadradoTubo de 1-1/4x 2 mm. x

250 mm.

82

Tubo estructural redondoTubo de 1 -1/4 x 2 mm. x

2500 mm.

43

Tubo estructural redondoTubo de 3/4 x 2 mm. x 220

mm.

154

Platina rectangularPlatina de 2 x 1/4 x 70 mm.45

Rodamiento en VRodamientos de 3"26

Platina rectangularPlatina de 2 x 1/4 x 250

mm.

17

Varilla circularVarilla de 1/448

Platina rectangularPlatina de 2 x 1/4 x 180

mm.

49

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

A A

B B

C C

D D

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

LISTA DE PARTES

ESTRUCTURA TRUSS 1:10 10/12

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

22

2

2

2

1

3

1

3

3

4

4

4

4

4

5

6

67

5

2

8 8

9

Page 118: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

1

1

2

2

3

3

4

4

A A

B B

C C

D D

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

1:10 11/12PERSONA - M QUINA

FUNCIONAMIENTO

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

Page 119: ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL

1

1

2

2

3

3

4

4

A A

B B

C C

D D

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CAT LICA DEL ECUADOR SEDE

AMBATO

Dise o de:

GAVILEMA J.

Revisado por:

ING. ECHEVERR A

Aprobado por:

ING. ECHEVERR A

Sistema: Fecha:

Escala: Hoja:

05/05/2020EUROPEO

Unidades:

cm.

1:10PERSONA - M QUINA

MOVIMIENTO

SISTEMA DE ELEVACI N MEC NICA

12/12