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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
¨SANTIAGO MARIÑO¨EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL ESTADO TÁCHIRA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL
DISEÑO DE UNA REMACHADORA NEUMÁTICA PARA LA TECNIFICACIÓN DEL PROCESO DE RESTAURACIÓN DE ZAPATAS DE
FRENO (AUTOMÓVILES CON FRENOS DE TAMBOR)
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al Título de Ingeniero en Diseño Industrial
Autor: Carlos E. Contreras M.Tutor: Lcdo. Luís Fernando Salgado
San Cristóbal, Mayo de 2014
APROBACIÓN DEL TUTOR PARA LA PREDEFENSA DEL TRABAJO DE GRADO
Yo, Luís Fernando Salgado titular de la C.I. Nº: V-22.645.353. En mi carácter
de tutor de Trabajo de Grado titulado: Diseño de una Remachadora
Neumática para la Tecnificación del Proceso de Restauración de
Zapatas de Freno (Automóviles con Frenos de Tambor)
Presentado por el ciudadano: Carlos Eduardo Contreras Molina, Cedula de
identidad número: V-15.353.014 respectivamente considero que dicho
trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometidos a
PREDEFENSA y ser evaluado por parte del Jurado Examinador que designe
la comisión.
En la ciudad de San Cristóbal a los 09 días del mes de mayo del año 2014.
__________________________
Firma del Tutor
ii
DEDICATORIA
A Dios por haberme regalado los dones y bendecir mi voluntad a cada
paso de mi vida.
A mis padres que han depositado en mí su confianza, cariño e
ilusiones.
A mi esposa Bélgica, por su amor, y por su apoyo en todo momento
de mi carrera, y ser la hermosa musa inspiradora en todas mis creaciones.
A mis hijos Daniel y Daliana, el tesoro más valioso que me haya dado
Dios.
A mis abuelos por ser el más grandioso estandarte de constancia,
devoción y temple, que caminaron en noches oscuras bajo la tempestad,
venciendo las adversidades, con la firme esperanza de que vinieran tiempos
mejores.
Carlos Contreras
iii
INDICE GENERALpp.
RESUMEN…………………………………………………….………………… viiINTRODUCCIÓN……………….…………………………………….………… 1CAPÍTULO I. EL PROBLEMA………..……………………………………….. 3Contextualización del Problema…….……………..………..…….……......... 3Objetivos de la Investigación. …………………………….……...…………... 7Objetivo General……………………………………………………………….. 7Objetivos Específicos…………………………………………………………. 8Justificación de la Investigación.……..……………………...………………. 8CAPÍTULO II. MARCO REFERENCIAL.……….……………….…….......... 10Antecedentes de la Investigación…………………………..……………….. 10Bases Teóricas……………………...…………………………………………. 14Diseño de Máquina...………….....……………….………………………........ 14Sistemas para examinar y seleccionar alternativas o conceptos de diseño……………………………………………………………………………. 15Zapatas de Frenos……………………………………………………………... 18Remachadora…………………………………………………………………… 19Tecnificación de procesos…………………………………………………….. 20Esfuerzos físicos……….…………………….………………………………… 20Ergonomía………………………………………………………………………. 24Componentes Mecánicos…………………………………………………….. 35Esfuerzos Mecánicos………………………………………………………….. 35Costos……………………………………………………………………………. 36Bases Legales…………………….…………………………………................ 38CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO…………...…………………….. 43Modalidad de Investigación………………....…………...……………………. 43Tipo de Investigación…………….………………………………….……….... 43Población y Muestra………...………….……………………………………… 44Fases de la Investigación……………………...…………………….………... 45Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos…..………...…………. 47Técnicas de Análisis…..…………….…………………………………………. 47Operacionalización de Variables………………...…………………………… 48CAPÍTULO IV. RESULTADOS ………………….......……….………………. 49Presentación de Resultados ……………………………….…………………. 49Diseño de la Propuesta……………………..….………………..………......... 53Desarrollo de la Propuesta……………….…………………..…………......... 57RBA 3 Remachadora de Bandas Automotrices…………………………….. 63CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………….. 82Conclusiones………….……………………………...…………………………. 82
iv
Recomendaciones…….………………………………………...……………… 83REFERENCIAS…………………………………………………………………. 84ANEXOS……………………………………………………………………........ 89RESUMEN DEL CURRICULUM VITAE……………………………………… 100
v
LISTA DE CUADROSpp.
Cuadro 1: Población objeto de estudio…………………….……………… 45Cuadro 2: Operacionalización de la Variable………………...…………… 48Cuadro 3: Requerimientos de Uso………………………….……………… 62Cuadro 4: Requerimientos de Función.…………………….……………… 62Cuadro 5: Requerimientos Estructurales.………………….……………… 63Cuadro 6: Requerimientos de Formales…..……………….……………… 63Cuadro 7: Manteniendo de Máquina……………………….……………… 66Cuadro 8: Componentes y Materiales……………………………………... 78Cuadro 9: Costos de Máquinas y Herramientas………….……………… 80Cuadro 10: Costos de Materias Primas….……………..….……………… 80Cuadro 11: Costos de Mano de Obra…………………….……………….. 81Cuadro 12: Costos de Producción…………………………………………. 81
vi
LISTA DE FIGURASpp.
Figura 1: Ángulo Visual…………………..………………….………………. 26Figura 2: Alturas de Trabajo…….………………………….………………. 27Figura 3: Alturas de Trabajo ……………………………….………………. 27Figura 4: Alcances máximos……………………………….……………….. 28Figura 5: Distribución Ergonómica puesto de trabajo…….……………… 28Figura 6: Posicionamiento correcto herramientas………..……………… 31Figura 7: Posición de brazos y hombros………………….………………. 32Figura 8: Apoyos para protección lumbar.....…………….……………….. 34Figura 9: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….……………… 49Figura 10: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 49Figura 11: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 50Figura 12: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 50Figura 13: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 50Figura 14: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 50Figura 15: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 51Figura 16: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 51Figura 17: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 51Figura 18: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 51Figura 19: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 52Figura 20: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 52Figura 21: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 52Figura 22: Memoria Fotográfica (Diagnóstico)……..……….…………… 52Figura 23: Visión del operario……………………………………………… 64Figura 24: Contexto Antropométrico………………………………………. 69Figura 25: Detalle Ergonométrico………………………………………….. 70Figura 26: Detalle Ergonométrico………………………………………….. 70Figura 27: Percepción de la RBA 3………………………………………… 72Figura 28: Diagrama de la RBA 3………………………………………….. 72Figura 29: Remaches…………….………………………………………….. 73Figura 30: Vista General de la RBA 3……………………………………… 79
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL ESTADO TÁCHIRA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN DISEÑO INDUSTRIAL
DISEÑO DE UNA REMACHADORA NEUMÁTICA PARA LA TECNIFICACIÓN DEL PROCESO DE RESTAURACIÓN DE ZAPATAS DE
FRENO (AUTOMÓVILES CON FRENOS DE TAMBOR)Línea de Investigación: Equipos Máquinas y Herramientas
Autor: Carlos ContrerasTutor: Lcdo. Luís Salgado
Fecha: Abril de 2014
RESUMENEl presente estudio tuvo como objetivo general diseñar una remachadora neumática para la tecnificación del proceso de restauración de zapatas de freno, en automóviles con frenos de tambor, mejorando así el producto y elevando el número de unidades tomando en cuenta factores de seguridad industrial y ergonomía. Los objetivos específicos fueron: reducir los esfuerzos físicos que se requieren durante el proceso restauración de zapatas de freno, aplicar principios ergonómicos y antropométricos para el diseño de una máquina y/o herramienta que tecnifique el proceso de restauración de zapatas de freno, diseñar los componentes mecánicos de dicha máquina y/o herramienta, calcular los esfuerzos mecánicos que actúan en los componentes de la máquina y/o herramienta y calcular los costos para la construcción de la misma. La metodología se circunscribe bajo la modalidad de proyecto factible, enfocada dentro del tipo descriptiva y apoyada principalmente en un estudio de campo, la población consta de dos mecánicos, un restaurador y un vendedor del taller de Auto frenos “Monseñor” de Michelena, Estado Táchira. Para la recolección de datos se recurrió a la observación directa, entrevistas informales y registros fotográficos con información documental. Se concluye la necesidad de diseñar la remachadora neumática para reducir esfuerzos y tecnificar el proceso. Se recomienda la implementación de tecnología en los diferentes talleres de Auto frenos, con el fin de garantizar mayor calidad en el servicio, así como el bienestar y seguridad de los operarios y mecánicos.
Descriptores: Zapatas de Freno, Remachadora Neumática, Diseño, Automóvil, Tambor, Proceso, Restauración, Tecnificación..
viii
Introducción
El siglo pasado ha dejado como herencia diversos adelantos
científicos que han hecho del entorno humano un ambiente de comodidades,
dentro de ese grupo de invenciones se encuentra el automóvil quien
convierte la energía térmica en energía cinética permitiendo el transporte,
Venezuela no escapó de esta realidad y desde mediados del siglo pasado
varias empresas automotrices echaron raíces en suelo patrio permitiendo el
desarrollo industrial y la cultura automotriz.
Desde entonces se desarrollaron diversas empresas en el ramo que
fabrican piezas de recambio y mantenimiento, tal es el caso de las pastillas y
zapatas o bandas de frenado. Las cuales ocupan un gran mercado en el
grupo de repuestos automotrices y desde hace años vienen en una justa
competencia entre el producto nacional y el importado, el cual ofrecía
ventajas de oferta para el usuario. Actualmente las importaciones y control
cambiario han desmejorado el mercado y creado un estado de escases con
respecto a este producto, obligando a los mismos talleres a reciclar de
manera muy artesanal y autodidacta el producto en cuestión.
La situación antes descrita llevó al investigador a plantear la
necesidad de diseñar una remachadora neumática para tecnificar el proceso
de restauración de zapatas de freno en automóviles con frenos de tambor,
este dispositivo constituye un gran beneficio para todos los operarios que se
dediquen a la restauración de bandas de freno (de tipo remachadas), debido
a que se optimiza dicho proceso, permitiendo mayor cantidad, mejor calidad,
en un menor tiempo y con menos riesgos de lesión y desgaste físico.
El presente trabajo, se enmarcó en una investigación de tipo
descriptiva apoyada en un estudio de campo, el cual permitió dar una
solución a un problema, con el objeto de agilizar el proceso de restauración
de zapatas, mediante una labor menos primitiva y riesgosa.
ix
Por lo antes expuesto se presenta este trabajo de investigación, el
cual está estructurado en cuatro capítulos: el primero denominado el
problema refleja la contextualización del mismo, los objetivos y la
justificación; el segundo, corresponde al marco referencial, en el que se
plantean los antecedentes, las bases teóricas, las bases legales, el sistema
de variable con su respectiva operacionalización y la definición de términos
básicos.
En relación al tercer capítulo, se aborda el marco metodológico,
especificando la modalidad de la investigación, el diseño de la misma y los
procedimientos, en el que se destacan las fases del estudio, así como las
técnicas e instrumentos para recolectar datos y las técnicas de análisis.
Posteriormente, en el cuarto capítulo se presentan los resultados con base a
los objetivos planteados y a su vez, se desarrolla el diseño de la propuesta.
Finalmente, se exponen las conclusiones, recomendaciones,
referencias y anexos, con lo cual se compendia toda la fundamentación para
esta investigación sobre el diseño de una remachadora neumática para la
tecnificación del proceso de restauración de zapatas de freno (automóviles
con frenos de tambor), en el taller de auto frenos “Monseñor”, ubicado en el
Municipio Michelena del Estado Táchira.
x
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
A nivel mundial existen grandes emporios industriales, dedicados al
suministro de partes y mantenimiento automovilístico, empresas como Mopar
se dedican a desarrollar y producir repuestos originales para Chrysler
motors, otras como Fomoco y Motorcraft para Ford, AC Delco para General
Motors, por su parte en Europa Magneti Marelli para FIAT, se puede citar en
Japón la empresa Denso quien hizo su par con Toyota el gigante Asiático.
Por otra parte diferentes marcas emergieron cada una en su ramo con la
intención de producir productos multimarca y a su vez satisfacer las
demandas de un mercado de repuestos creciente y competitivo. Tal es el
caso de TIMKEN, SKF, KOYO, quienes desarrollan rodamientos para un sin
número de aplicaciones automotrices, se puede hablar también de
CHAMPION, NGK, PRESTOLITE, ALDOR. Quienes satisfacen el mercado
de bujías a nivel mundial. PERFECT CIRCLE. MAHLE, CLEVITE. En
pistones, anillos, cojinetes y piezas de motor. Marcas como WAGNER,
BREMBO, WILLWOOD, Entre otras que compiten en la división de sistemas
de frenos.
Todos y cada uno con firmas, registros y patentes a nivel internacional
y con manufactureras en diferentes locaciones en los cinco continentes, con
la finalidad de satisfacer los distintos mercados y a su vez dar
aprovechamiento a los recursos del lugar donde las sitúan. Toda esta carrera
industrial desencadena una enorme demanda de materia prima y en el caso
de los sistemas de frenado existe una serie de consumibles tales como
zapatas y pastillas que acarrean altos gastos de producción por la cantidad
xi
de material utilizado en el proceso y la cantidad de desecho a la hora de
hacer el recambio.
Una solución factible que la mayoría de las empresas asumieron es el
reciclaje o restauración de las zapatas de freno, con la finalidad de
reutilizarlas, reduciendo gastos de producción y reaprovechamiento de los
materiales, acción que contribuye a un menor desgaste de los recursos del
planeta y por supuesto el proceso industrial de restauración genera puestos
de trabajo y rentabilidad; tal es el caso de GOLDEN FRICTION, empresa
mexicana dedicada a la restauración de las zapatas de freno, bajo los más
estrictos estándares de calidad y manteniendo los lineamientos de seguridad
industrial y políticas ambientales en el proceso. Permitiendo de esta manera
solventar las necesidades de piezas de este tipo, y alargando la vida útil de
las mismas.
Según Padilla y Sequera (2007):
La industria automotriz arranca en Venezuela cerca al año 1944 (año en que también se inicia la industria del caucho en el país), cuando en la población de Antímano en el Distrito Capital) se instala la planta de General Motors interamericana, filial de General Motors Corporation, no obstante, la producción comienza realmente en 1948 cuando la empresa coloca en el mercado su primer lote de producción de vehículos comerciales y camiones ensamblado en Venezuela. (p. 21)
Sin embargo, es necesario destacar que todo su proceso de
producción estaba limitado únicamente a actividades de ensamblaje, el cual
incluía un bajo nivel de componentes nacionales, es decir los vehículos
estaban siendo ensamblados en su mayoría con materiales de ensamblaje
importado, lo cual usualmente se refieren con las siglas MEIV.
De hecho, en 1960 durante el gobierno del Presidente Rómulo
Betancourt (1959-64) se modifica la política industrial hacia el sector
automotor con el fin de incrementar la utilización de piezas mecánicas
nacionales en la fabricación de los vehículos y al desarrollo de otros sectores
vinculados al mismo (Melcher, 1995). Más tarde, en el año de 1963 se
xii
decreta explícitamente la política de sustitución de importaciones, decisión
que da un empuje decisivo al desarrollo de la industria automotriz en el país,
donde los créditos otorgados para la instalación de las fábricas, iban
acompañadas por decretos de protección contra las importaciones, por
medio de prohibición total o por cupos, o por altos aranceles protectores
(Melcher, 1995).
El cambio en la industria automotriz fue tan radical, Padilla y Sequera
(2005), expresan al respecto que:
…con esta medida de política proteccionista, que para el año de 1964 las empresas multinacionales establecidas en el país ensamblaban la totalidad de vehículos requeridos por el mercado nacional. De hecho, las mismas estaban obligadas a incorporar en sus vehículos piezas producidas por empresarios nacionales lo cual indudablemente permitió el surgimiento del sector de autopartes. No obstante, en 1964, la participación de materiales nacionales en el peso total de vehículos alcanzo a 18%, para 1995, es decir, treinta años después solo alcanzo un 25% (p.22)Entonces, si bien es cierto que cada año se suman miles de
automóviles al parque automotor venezolano y las empresas nacionales de
fabricación de autopartes cubren escasamente un 30% del mercado de
repuestos y piezas de reposición, esto nos lleva a un desbalance y estado de
escasez que nos obliga recurrir a mercados internacionales en busca de
importaciones las cuales puedan satisfacer la demanda de repuestos.
Cabe mencionar, que los repuestos adquiridos en el extranjero se
cotizan en moneda internacional, es decir, en Dólares o en Euros en el caso
de Europa, situación desventajosa para el venezolano desde el punto de
vista comercial debido a la debilidad de la divisa nacional con respecto a la
de los países proveedores y sumado a esto, los costos de transporte del país
de origen y tasas de nacionalización acarrean gastos extras; dando como
resultado precios exagerados al final de la cadena de comercialización que
afecta la economía de usuarios y transportistas.
xiii
En el caso de los sistemas de freno tipo zapata han surgido distintas
ideas a nivel nacional, debido a que estas están constituidas básicamente
por una estructura en acero, la cual soporta el material de frenado el cual en
su mayoría es asbesto o amianto sujetadas por remaches o por pegamento
vulcanizado, y todos estos componentes se producen en el territorio
nacional. Estos factores y la simplicidad del elemento mecánico ha traído
como consecuencia que los diferentes talleres de menor escala tomen la
iniciativa de restaurar las zapatas de freno por cuenta propia, acción que se
realiza muchas veces sin las mínimas normas de seguridad y control de
calidad, mucho menos sin control de emanaciones de residuos al ambiente.
El Estado Táchira por ser un estado fronterizo cuenta con una posición
favorable en cuanto al mercadeo de productos y servicios, en el caso de los
frenos por sistema de zapatas Colombia ha venido ofreciendo desde hace
años el servicio de restauración de zapatas, el cual se realizaba, a través, de
una red de comerciantes que ofrecían el producto restaurado a un precio
asequible y competitivo con la condición de la entrega del hierro usado, luego
era llevado al país vecino donde realizaban la restauración y era beneficioso
para ambos países por la relación ganar-ganar que ofrecía el intercambio
comercial, esto lo hacía posible la divisa nacional de la época que era
superior a la neogranadina.
Uno de los municipios de este estado, específicamente la población de
Michelena de aproximadamente 22.500 habitantes, enclavado en el centro
norte del Estado Táchira a 1200 metros sobre el nivel del mar, a una hora y
media vía terrestre de la frontera con la República de Colombia, población
con un parque automotor per cápita de alta relevancia, además de diferentes
talleres y servicios, más de 20 ventas de repuestos automotrices y
estacionamientos de automóviles para la carga pesada, es un territorio que
no escapa de la problemática planteada en lo que se refiere a las necesidad
y demanda de repuestos y auto partes, Auto frenos Monseñor es un pequeño
establecimiento ubicado en este municipio, el cual se ha encargado por más
xiv
de 10 años de solventar necesidades del ramo automotriz en el área de
reparación de frenos, en dicho taller desde hace seis años se viene
realizando el proceso de restauración de zapatas de freno de una manera
muy artesanal y empírica, acarreando sobre esfuerzos y desgaste en la salud
de los operarios, así como escasos fundamentos de higiene y seguridad
industrial, es por ello, que el investigador estudiara los distintos procesos de
restauración, analizara los métodos y aplicará los distintos parámetros de
diseño, con la finalidad de dar solución a la problemática planteada en Auto
frenos Monseñor del Municipio Michelena Estado Táchira.
La situación antes planteada, conlleva al investigador a plantearse la
siguiente interrogante: ¿El diseño de un dispositivo mecánico permitiría la
tecnificación del proceso de restauración de zapatas de freno en Auto frenos
“Monseñor” Michelena Táchira? De esta interrogante surgen las siguientes
sub-interrogantes: ¿De qué manera se pueden reducir los esfuerzos físicos
que se requieren durante el proceso de restauración de zapatas de freno?;
¿Cuáles principios ergonómicos y antropométricos se utilizarían para el
diseño de una máquina y/o herramienta para restaurar las zapatas de freno?,
¿Cuáles componentes mecánicos conformarían una máquina y/o
herramienta que permita tecnificar el proceso de restauración de zapatas de
frenos?, ¿Qué esfuerzos mecánicos actúan sobre los componentes de dicha
máquina y/o herramienta?; y ¿Cuál sería el costo para la construcción de una
máquina y/o herramienta que permita tecnificar el proceso de restauración de
zapatas de frenos?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
xv
Diseñar una remachadora neumática para la tecnificación del proceso
de restauración de zapatas de freno en Auto frenos “Monseñor” Michelena
Táchira.
Objetivos Específicos
1. Reducir los esfuerzos físicos que se requieren durante el proceso
restauración de zapatas de freno.
2. Aplicar principios ergonómicos y antropométricos para el diseño de una
máquina y/o herramienta que tecnifique el proceso de restauración de
zapatas de freno.
3. Diseñar los componentes mecánicos de una máquina y/o herramienta
que tecnifique el proceso de restauración de zapatas de freno.
4. Calcular los esfuerzos mecánicos que actúan en los componentes de
una máquina y/o herramienta que tecnifique el proceso de restauración de
zapatas de freno.
5. Calcular los costos para la construcción de una máquina y/o herramienta
que tecnifique el proceso de restauración de zapatas de freno.
Justificación de la Investigación
El propósito fundamental de este trabajo es aportar todos los
conocimientos adquiridos durante la carrera de Ingeniería en Diseño
Industrial en la solución de la problemática que ofrece el proceso de
restauración de zapatas de frenos automotrices, la cual, en la actualidad se
está realizando de manera artesanal, sin tecnificación alguna, exponiendo a
los operarios en situación de riesgo para la salud, debido a la constante
agresión al sistema óseo, muscular y nervioso causado por las continuos
impactos del martillo sobre el elemento fijador (remache), durante el proceso
xvi
de restauración, así como mejorar el producto y ofrecer al usuario del mismo
un producto más seguro y confiable.
El aporte teórico del presente proyecto se determina porque el Diseño
Industrial es la rama de la ingeniería encargada de resolver problemas de
distinta índole, aplicando soluciones técnicas, basadas en el uso, aplicación y
mejoramiento de herramientas, así como su control y evaluación, cálculo y
observación, desempeño y viabilidad. Se podría resumir que esta rama de la
ingeniería es la idónea para la solución de la problemática planteada,
permitiendo de esta manera, investigar, estudiar alternativas y diseñar los
elementos catalizadores, para luego aplicarlos y evaluarlos en calidad y
desempeño.
La implicación práctica corresponde a la carencia de una excelente
calidad de frenado en los vehículos que diariamente circulan por las calles y
avenidas, podría traducirse en problemas de mucha mayor complejidad, por
lo tanto si las zapatas de frenos a usar por algún motivo debieran ser
recicladas, estas deberían contar con diferentes parámetros de restauración
que le permitan gozar de fiabilidad y aceptación. Por ende el desarrollo y
aplicación de mecanismos que aseguren el debido proceso de restauración
nunca estarán de más, ni serán subestimados.
La relevancia social de este trabajo se divide en dos partes: una es la
económica, que permitiría al usuario adquirir un producto de calidad, a un
precio mucho más accesible y acorde a sus necesidades. La segunda es el
desarrollo industrial y la tecnificación de los operarios, que los llevaría a otro
nivel de conocimiento y seguridad, demostrando así que el producto nacional
hecho con calidad, también elevaría la calidad de vida.
Los alcances a pesar de que se podría delimitar a los operarios de
Auto frenos Monseñor como beneficiados directos, incluiría también a los
propietarios de vehículos de la localidad de Michelena y áreas circunvecinas
como posibles beneficiarios indirectos, debido a que tendrán la solución en
cuanto a frenos se refiere, al alcance de la mano.
xvii
xviii
CAPÍTULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedentes de la Investigación
En Ecuador, Guerrero, J (2008), realizo una Tesis de Grado titulada
“Diseño y Construcción de una Máquina Enderezadora de Aros de Autos
Semiautomática” para optar al título de Ingeniero Mecánico, el objetivo del
estudio fue realizar enderezado de aros (rines) de una forma óptima en
relación al enderezado manual. La problemática surge a raíz de las
consecuencias que genera el deterioro de las vías, descuido del conductor,
neumáticos desinflados y demás factores que generan golpes bruscos a los
aros, provocando su deformación. El enderezamiento de los aros de los
autos, es una de las técnicas de metal más utilizado, implicando gran
desgaste físico de los trabajadores, que realizan este oficio; el proceso de
enderezar se realiza mediante calentamiento, utilizando gas a grandes
temperaturas y restableciendo por medio de presión localizada.
La solución a dicha problemática, consistió en realizar un estudió en
términos de relación ductilidad – resistencia y deformación de elementos
curvos; el equipo consta de una mecanismo de transmisión de movimiento y
una herramienta de trabajo, el cual mediante golpeteo y rotación se obtiene
el enderezado de los aros de los automóviles, la maquina a construir utilizó
como técnica básica de enderezado, el repujado y con la utilización de ese
equipo se podrá obtener mayor número de enderezados en menor tiempo.
Para finalizar, se recomienda además realizar un calentamiento por fragua
del aro para obtener el calentamiento más uniforme de la zona afectada.
La investigación se relaciona con este estudio, puesto que se maneja
el diseño de una máquina, el autor sustenta la investigación basado en
teorías y cálculos que también serán considerados en el presente estudio.
xix
En el Estado Miranda de Venezuela, Panyella Mónica, (2011) Realizó
un trabajo de grado para la Universidad Católica Andrés Bello. Titulado:
¨Propuesta de redistribución de la maquinaria, equipos y puestos de trabajo
de una planta manufacturera de pastillas para freno” La cual consistió en un
reordenamiento de toda la línea de producción, de la empresa DRIFF C.A.
ubicada en San Antonio de los Altos del Estado Miranda. La cual se dedica a
la fabricación y comercialización de pastillas de freno desde el año 1974. La
cual presentaba problemas en cuanto a la línea de producción y pérdidas de
tiempo, El proyecto asignado consistió en rediseñar las líneas de producción
partiendo de principios ergonómicos y productivos, así como la
implementación de las actuales leyes laborales en cuanto a la protección de
los obreros y operarios se refiere.
Para el desarrollo de esta investigación se tomaron en cuenta todos
los factores correspondientes a la redistribución del espacio físico, así como
la interpretación de las ventas como indicador, de cuáles eran las pastillas
con más demanda en el mercado y así estructurar la línea de producción en
base a esta necesidad. Para la realización de este proyecto no se adquirió
ninguna maquinaria nueva o automatizada solo se utilizaron las maquinas
existentes que estuviesen operativas.
La mencionada investigación se relaciona con el presente estudio,
puesto se enmarca en el campo automotriz, específicamente en pastillas de
freno, siendo esta una variable en la presente investigación. De igual
manera, se relaciona teóricamente, en el sentido que parte del estudio de
principios ergonómicos, el cual también se tomó en cuenta para el desarrollo
de la presente investigación
En San Cristóbal Estado Táchira, Casique S., (2009), realizó un
Trabajo de Grado para la Universidad Nacional Experimental del Táchira.
Titulado: “Diseño del herramental para el desarrollo de disco y tambor de
freno automotriz en Affinia de Venezuela”; el cual consistió en el diseño del
herramental necesario en la máquina Disamatic para producir un disco de
xx
freno para el vehículo Chevrolet Optra y tambor de freno para el vehículo
Toyota Terios, según un estudio realizado por parte de la empresa en el
parque automotor venezolano, donde se encontró la necesidad de obtener
dichos productos con la finalidad de satisfacer el mercado de reposición de
Venezuela.
Por otro lado se logra aumentar la producción. Para la ejecución del
proyecto los materiales utilizados en la fabricación de estos herramentales se
encontraban en la empresa. En el proyecto se implementó el uso del
software de Autodesk Inventor Profesional 2008, en donde se realizó un
levantamiento en 3D a escala real de dichos herramentales, donde se
hicieron planos de las piezas, plano en explosión de cada herramental, se
creó también la estructura Baan de cada herramental. El proyecto realizado
dio resultados satisfactorios, ya se encuentra en el mercado de reposición el
tambor terios y quedo listo el noyo para desarrollar el disco ventilado optra.
El citado trabajo es importante para el desarrollo de la presente
investigación por sus aportes teóricos y metodológicos. Haciendo referencia
al herramental para el desarrollo de disco y tambor de freno. De igual forma,
se hicieron planos de piezas, tal como se pretende en este diseño.
En este orden de ideas, a Nivel Regional, Serrano M., (2009), realizó
un Trabajo Especial de Grado para la Universidad Nacional Experimental del
Táchira, con el título: “Diseño de una máquina destructoras de gomas
(elastómeros) para frenos en desechos, de la empresa AKRON gomas de
Venezuela S.A.” El mismo se realizó en base a la problemática que
presentaba la empresa AKRON gomas de Venezuela S.A. para el desecho
de las gomas que no cumplían con las normas (COVENIN 3101 (SAE J1601,
ISO 6118, JIS D2605) SAE J1603 Y J1604), para certificar que la mercancía
sea de buena calidad. Una vez realizados los cálculos en el diseño de la
máquina, se seleccionaron las piezas necesarias. Para el diseño se hizo uso
del software de diseño de Solid Edge mostrando cada pieza por separado y
sus respectivas dimensiones.
xxi
Posteriormente luego de realizados estos pasos se elaboró planos de
despiece, planos de vista en explosión y finalmente el manual de
construcción. En los planos de despiece se ubicaron todas las piezas a
fabricar, señalándose sus vistas y cotas respectivas; en los planos de
conjunto se acotó la ubicación de las piezas al momento de ensamblar el
mecanismo; en los planos con vistas en explosión se representaron cada una
de las partes de la maquina incluyéndose los mismos en una tabla donde se
resaltó la codificación empleada en el manual de construcción, las
características de cada pieza que lo conforma, y el número de piezas
presentes. Finalmente en el manual de construcción se logró facilitar el
Proceso de fabricación de las piezas y ensamblaje de la máquina.
Es evidente que la investigación anteriormente citada guarda una
estrecha relación con el presente estudio, porque el eje central de la misma
es el diseño de una máquina, lo cual coincide con el objetivo de la presente
investigación. De igual manera, se toman en cuenta planos cálculos y demás
aspectos imperativos del diseño industrial.
xxii
Bases Teóricas
Diseño de Maquinas
El diseño de máquinas es una parte integrante de un campo más
amplio y general como el del diseño mecánico, el mismo crea un dispositivo
o sistema para satisfacer una necesidad específica. Un dispositivo genérico
está constituido por partes en movimiento que transmiten potencia y realizan
un modo de movimiento específico, un sistema mecánico se compone de
varios dispositivos mecánicos.
Los productos del diseño mecánico se emplean en infinidad de
campos y los diseñadores utilizan un amplio rango de técnicas y
conocimientos en su trabajo diario, incluidas las siguientes: dibujo, procesos
de fabricación, resistencia de materiales, cinemática, diseño de elementos de
máquinas, estática, dinámica, conocimiento de materiales, mecanismos y
diseño mecánico. En tal caso, se infiere la utilización de todas las técnicas de
diseño al alcance de la mano para solventar la problemática planteada, de tal
forma que se pueda pre visualizar a ciencia cierta los resultados que se
desean obtener y los objetivos por alcanzar.
Criterios para el diseño de máquinas
La búsqueda de un diseño adecuado tiene que ajustarse hasta ser
compatible con determinados procesos de fabricación o en función del
mercado al que se dirige. Cuando se está cerrando un diseño, el proyectista
debe establecer que criterios guiarán la toma de decisiones inherentes a
cualquier proyecto, puesto que cada problema de diseño tiene varias
soluciones alternativas, cada una de las cuales será evaluada en función de
los criterios de diseño establecidos.
Según Cortizo (2004), los criterios de carácter general en diseño de
máquinas son:
xxiii
“a) Seguridad, b) Adecuación a especificación, c) Facilidad de fabricación, d) Mantenimiento y reparación sencillo, e) Facilidad de operación, f) Bajo costo inicial, g) Pequeño tamaño y bajo peso, h) Niveles de ruido y vibración mínimos, funcionamiento suave, i) Empleo de materiales y elementos comerciales de fácil adquisición, j) Juicioso empleo de diseños de piezas especiales frente al empleo de componentes disponibles comercialmente, k) Apariencia atractiva y apropiada para la fabricación” (p. 393)
Para desarrollar cada una de los criterios antes expuestos, el
diseñador industrial puede apoyarse en los sistemas para examinar y
seleccionar conceptos de diseño, según teoría de Gui Bonsiepe, los cuales
se describen a continuación.
Sistemas para examinar y seleccionar alternativas o conceptos
de diseño:
Gui Bonsiepe (nacido en Alemania, en 1934) es un diseñador
industrial, teórico y docente del diseño. Sus estudios permitieron sentar las
bases del diseño latinoamericano. Desde su punto de vista el Diseñador no
se debe obsesionar con el objeto de diseño, sino que su atención debe estar
puesta en el espacio donde la acción, el usuario y el objeto se articulan, es
decir, en su interacción con el entorno.
Partiendo de este principio el proceso de selección será en base a
aquella propuesta con mejor y mayor número de cualidades. Se aplica una
tabla de matriz de conceptos la cual consta de un conjunto de requerimientos
que debe tener un producto para su posible diseño dichos requerimientos se
dividen en requerimientos de uso, requerimientos de función, requerimientos
estructurales y requerimientos formales.
Requerimientos de Uso
Practicidad: Funcionalidad en relación producto-usuario.
Conveniencia: Optimo comportamiento del producto en cuanto a su
relación con el usuario.
xxiv
Seguridad: El producto no debe entrañar riesgos para el operario.
Mantenimiento: Los diferentes cuidados que el operario debe dar a la
máquina.
Reparación: La posibilidad del operario para conseguir refacciones y
repuestos.
Manipulación: La adecuada relación producto-usuario en cuanto a su
biomecánica.
Antropometría: La adecuada relación dimensional entre el producto y el
usuario.
Ergonomía: La optima adecuación entre el producto y el operario en
cuanto a los a los límites de temperatura ruido, iluminación, fatiga, baricentro,
vibración, palancas, aceptados por el mismo sin detrimentos de su salud.
Percepción: La adecuada captación del producto o sus componentes por
el usuario.
Transporte: Fácil cambio de ubicación de un producto.
Requerimientos de función: Principios físicos químicos y técnicos del
funcionamiento del producto.
Mecanismos: Son los principios que darán funcionalidad al producto.
Pudiendo ser mecánicos eléctricos, combustión o hidráulicos.
Confiabilidad: Confianza manifestada por el usuario en el manejo del
producto.
Versatilidad: La posibilidad de que el producto o componentes del
mismo puedan desempeñar distintas funciones.
Resistencia: Los esfuerzos a soportar el producto. Sean estos de
compresión tensión o choque, abrasión.
Acabado: Las técnicas específicas para dar apariencia exterior a un
producto, componentes o partes.
xxv
Requerimientos estructurales: Se refiere a las partes, componentes y
elementos constitutivos de un producto
Número de componentes: Son las partes y elementos que tendrá el
producto.
Carcasa: El medio de protección de mecanismos del producto.
Unión: La posibilidad de que el producto o componentes del mismo
puedan desempeñar distintas funciones.
Centro de gravedad: Estabilidad funcional. Que presenta un producto
en su estructuración.
Estructurabilidad: Consideraciones de funcionalidad de los distintos
componente partes y elementos que conforman un producto.
Requerimientos formales: Se definen como aquellos se refieren a los
caracteres estéticos de un producto.
Estilo: La apariencia que manifiesta un producto por el tratamiento que
se le ha dado a sus formas.
Unidad: La cualidad en la forma de un producto que hace que las
personas les agrade instintivamente.
Interés: El uso de los elementos formales de tal manera que atraigan y
mantengan la atención visual de los usuarios.
Equilibrio: La estabilidad visual que por el manejo de elementos
formales proporciona el producto diseñado (simetría).
Superficie: La percepción de un producto que por la imagen de su
carcasa o cubierta tendrá el usuario relacionándose sobre todo con los
conceptos de color y textura.
xxvi
Zapatas de Frenos
La finalidad de los frenos en un automóvil es la de conseguir detener o
aminorar la marcha del mismo (deceleración) en las condiciones que
determine su conductor; para ello, la energía cinética que desarrolla el
vehículo tiene que ser absorbida, en su totalidad o en parte, por medio de
rozamiento, es decir, transformándola en calor.
Pascual (2007) señala que “Los frenos de tambor están compuestos
de un tambor móvil y un plato fijo que aloja las zapatas” (p. 130) en este tipo
de frenos, el mando tendrá por misión separar las zapatas y poner en
contacto las guarniciones con el tambor. La recuperación es efectuada por
un muelle.
En movimiento el tambor tiene tendencia a arrastrar la zapata. Por
esto la zapata primaria va a sostenerse sobre su articulación de modo que
aumentará el rozamiento y por lo tanto la frenada. Esto es el fenómeno de
arrastre. Por el contrario, la zapata secundaria tendrá tendencia a ejercer
menos presión sobre el tambor. Esto es por lo que generalmente la
guarnición secundaria es más corta.
Restauración de Zapatas de Frenos
El proceso de restauración consiste en reparar las zapatas de freno,
de tal modo que vuelva quedar en su estado inicial, para ello, se requiere:
remover material desgastado (retirar remaches), limpiar estructura metálica,
fijar material de frenado con remaches nuevos y dar acabado final.
La fijación del material de frenado a la estructura metálica se conoce
cómo técnica del remachado, para Bosh (2005) el remachado "es un
procedimiento utilizado para producir una unión inseparable de dos o más
piezas de materiales iguales o distintos" (p. 407), este se puede realizar de
manera manual ubicando un remache en la depresión del material, luego se
voltea y se ubica sobre un punzón y luego se le proporcionan una serie de
impactos con la ayuda de un martillo por el lado contrario a la cabeza, hasta
xxvii
lograr su deformación, otra manera más tecnificada de realizar esta labor es
con la ayuda de herramientas especializadas, tales como las remachadoras,
las cuales pueden ser manuales, eléctricas o neumáticas.
Remachadora
Es un dispositivo mecánico constituido por un conjunto de máquinas
simples: palancas, cuñas, tornillos, resortes, etc., que se utilizan para colocar
remaches, ya sea en procesos industriales, en aplicaciones auxiliares o
domésticos, sirve para fijar con remaches elementos o materiales de distinta
composición.
Las remachadoras industriales se usan para trabajos de remachado
en serie, pudiendo llegar a ser complejas y específicas para cada aplicación,
suelen accionarse con energía; neumática o eléctrica. Las remachadoras se
utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo las pastillas de freno
para vehículos comerciales, aviones, locomotoras y demás casos que
impliquen unir piezas por ambos lados.
Las remachadoras neumáticas, en su mayoría las industriales, son de
mayor tamaño y su peso puede ser de 60 kg para arriba, por lo general
quedan sujetas a un banco de trabajo, o bien sujetadas al piso, dentro de
este grupo de remachadoras, encontramos: la remachadora neumática , la
cual aprovecha la energía del aire comprimido para generar la suficiente
fuerza mecánica que genere la deformación radial de metal del remache,
esta es usada para cualquier tipo de ensamblaje, su cabeza realiza
remaches fuertes pero suaves a la vez, los cuales no maltratan los
materiales que se usan en la conformación del producto.
Remache
El remache también conocido como roblón, es un elemento que
permite unir de una manera fija, dos o más piezas. Está formado por una
cabeza y vástago. Esto es antes de ser utilizado, ya que durante el proceso
xxviii
de remachado se forma también en el extremo opuesto del vástago otra
cabeza, la de cierre. El tamaño del remache depende del espesor de las
piezas a unir, y el material del mismo dependerá del esfuerzo que deberá
soportar durante su trabajo. Takeuchi (2006), define los remaches como
"piezas fabricadas, que constan de una parte cilíndrica (vástago) y una
cabeza en uno de sus extremos" (p.10).
Tecnificación de Procesos
La tecnificación es el uso de maquinaria en lugar de personas,
permitiendo así que las maquinas hagan la labor en menos tiempo; consiste
en introducir procedimientos técnicos modernos en las ramas de producción
que no los empleaban. Desde el punto de vista tecnológico, permite realizar
actividades productivas de un modo más eficiente.
En palabras de Fernández (2008), "la tecnificación está relacionada al
hecho de que el hombre inventa herramientas y máquinas que le permiten
llevar a cabo transformación del medio ambiente" (p. 24), más adelante
señala que mediante las mismas las personas consiguen aumentar su
fuerza, en este orden de ideas se busca mejorar el proceso de remachado
durante el proceso de restauración de bandas de freno, con la finalidad de
facilitar al operador su labor de restauración así como proteger y preservar
su salud.
Esfuerzos físicos
El desarrollo de cualquier actividad o trabajo genera esfuerzo físico,
Carrasco y Cano (2006), señalan al respecto que "con el transcurso del
tiempo, el hombre ha introducido mejoras tecnológicas y mecánicas en el
trabajo de manera que el esfuerzo físico se ha visto muy disminuido" (p.75);
aun así cabe señalar que muchos trabajos, específicamente en el área
automotriz se realizan de manera primitiva y sin uso de tecnología, lo cual
implica exceso de esfuerzos físicos, los cuales no solo cansan, sino también
xxix
pueden originar lesiones osteo musculares. Estas se manifiestan en dolor,
molestias, tensión o incluso incapacidad, son resultado de algún tipo de
lesión en la estructura del cuerpo.
Es obligación empresarial controlar aquellas condiciones de trabajo
que puedan causar o ser factor de riesgo; realizar en el trabajo movimientos
frecuentes y/o rápidos, repetitivos, levantar y/o soportar cargas pesadas, o
llevarlas durante un tiempo prolongado, mantener posturas estáticas y/o
forzadas, representan riesgos para la salud. El esfuerzo físico y postural,
debe ser identificado y controlado como parte del plan de prevención.
Una organización del trabajo deficiente, que ocasione una excesiva
presión de tiempo, a menudo está en el origen de estos factores. También se
pueden originar, por ejemplo, en el uso de equipos mal diseñados o
deteriorados, o carencias de medios auxiliares de transporte. Además, las
lesiones osteo-musculares se pueden producir por soportar vibraciones en el
conjunto mano-brazo o bien en todo el cuerpo. La utilización de taladros de
mano y el trabajo sobre tractores pueden ser ejemplos de puestos con estos
riesgos.
Los daños que sufran los trabajadores varían en función de
características individuales. Las dimensiones corporales de las personas
influyen mucho, así como su resistencia personal, pero también se debe
atender a otras condiciones de trabajo que, como el frío, contribuyen a
agravar las consecuencias. Las soluciones a los esfuerzos físicos y
posturales no deberían ser muy difíciles de hallar si se consultara con los
trabajadores. A menudo las soluciones son simples y las/os trabajadores las
conocen. Introducir sillas ergonómicas en oficinas o reducir los ritmos de
trabajo, y/o mecanizar algún proceso manual repetitivo son soluciones fáciles
de introducir. Sin embargo, si esto no es suficiente para eliminar el problema
o bien no está clara la solución, se deberán evaluar los riesgos, realizando
un estudio ergonómico, para tomar en cuenta las características del entorno
de trabajo que puedan estar afectando a la salud.
xxx
Principios mecánicos aplicables en la producción y disminución
de esfuerzos
a. Hidráulica: La hidráulica es la aplicación de la mecánica de fluidos en
ingeniería, para construir un dispositivo que funcione con líquidos, por lo
general agua o aceite.
Las dos aplicaciones más importantes de la hidráulica se centran en el
diseño de activadores y prensas (gatos o herramientas hidráulicas) que
mediante el fundamento del principio de Pascal consiguen grandes
rendimientos. El principio de Pascal dice que “la presión que se realiza sobre
un fluido se transmite instantáneamente, con la misma intensidad y en todas
las direcciones a todos los puntos del liquido
Una herramienta hidráulica o equipo se compone de una bomba
hidráulica, de unas mangueras o tubos flexibles y de la herramienta. Una
máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluido que emplea para
su funcionamiento las propiedades de un fluido incompresible o que se
comporta como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no
sufre variaciones importantes.
b. Neumática: Creus (2011), define la neumática como el estudio del
movimiento del aire, así como calcular y aplicar el mismo en la generación de
trabajo y/o energía; el mismo autor establece que las ventajas del uso de la
neumática son: "bajo coste de sus componentes, su facilidad de diseño e
implementación ya fuerza escasa que puede desarrollar a las bajas
presiones lo que constituye un factor de seguridad" (s/p),
Es decir, la aplicación de fuerza aun cuando las presiones son muy
bajas y la velocidad de movimiento es mayor a la de la energía hidráulica,
además cuando un sistema neumático falla la perdida de aire no es
contaminante a diferencia del sistema hidráulico que cualquier fuga genera
residuos contaminantes en el área de trabajo. Por ello, actualmente existen
variedad de aplicaciones en el área industrial, los cuales pueden ser
monitoreados y dirigidos de manera electrónica, así como elementos que se
xxxi
emplean para el comando de procedimientos servo-neumáticos, electro-
neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la
información y de la amplificación de señales.
La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho, a su vez,
evolucionar los procesos dentro de las fabricas así como en las labores
domésticas regulares, por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy
extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que
mejor se adapte a las necesidades.
c. Máquina Eléctrica: Una máquina eléctrica es un dispositivo que
transforma la energía cinética en otra energía, o bien, en energía potencial
pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una etapa de
almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes
grupos: generadores, motores y transformadores.
Los generadores transforman energía mecánica en eléctrica, mientras
que los motores transforman la energía eléctrica en mecánica haciendo girar
un eje. El motor se puede clasificar en motor de corriente continua o motor
de corriente alterna. Los transformadores y convertidores conservan la forma
de la energía pero transforman sus características.
Una máquina eléctrica tiene un circuito magnético y dos circuitos
eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación,
porque al ser recorrido por una corriente eléctrica produce las ampervueltas
necesarias para crear el flujo establecido en el conjunto de la máquina.
Desde una visión mecánica, las máquinas eléctricas se pueden
clasificar en rotativas y estáticas. Las máquinas rotativas están provistas de
partes giratorias, como las dinamos, alternadores, motores. Las máquinas
estáticas no disponen de partes móviles, como los transformadores.
d. Maquinas Simples: Polea, es una máquina simple, un dispositivo
mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además,
formando conjuntos, aparejos o polipastos que sirve para reducir la magnitud
de la fuerza necesaria para mover un peso.
xxxii
Palanca: es una extensión de material alargado en forma de barra que
partiendo de un punto de apoyo y aplicación de fuerza en uno de sus
extremos nos permite multiplicar o dividir la misma.
Ergonomía
Para Cruz y Garnica (2004), la ergonomía "estudia los factores que
intervienen en la interrelación hombre - artefacto, afectados por el entorno"
(p.21), definición ampliamente relacionada con del diseño de lugares de
trabajo, herramientas y tareas que coinciden con las características
fisiológicas, anatómicas, psicológicas y las capacidades del trabajador. Los
autores señalan también que todo proyecto está obligado a usar como
herramienta, el estudio de la ergonomía, puesta que ésta busca la
optimización de los elementos: humano-máquina-ambiente, para lo cual
elabora métodos de estudio de la persona, de la técnica y de la organización.
Derivado del griego έργον (ergon = trabajo) yνόμος (gnomos = Ley), el
término denota la ciencia del trabajo. Es una disciplina sistemáticamente
orientada, que ahora se aplica a todos los aspectos de la actividad humana
con las máquinas.
Principios ergonómicos en el diseño de máquinas
Los principios ergonómicos deben aplicarse en el proceso de diseño
de las máquinas, según lo expresado por Cruz y Garnica (2004), dado que
ese es el momento en el que se pueden eliminar y/o corregir los riesgos que
dan lugar a enfermedades, por eso ha de ser muy importante la implantación
de las mismas, las cuales contribuyen a lograr su correcta localización e
instalación.
Toda herramienta ergonómica se diseña para adaptarse al hombre, en
las condiciones de utilización previstas deben reducirse al mínimo las
molestias, fatiga y tensión psíquica del trabajador además de eliminar los
posibles riesgos de lesiones, cumpliendo con los siguientes resultados:
xxxiii
Mantener la muñeca rígida
Mantener la espalda relajada
Mantener el codo pegado al cuerpo
Mantener aproximadamente 90° entre brazo y antebrazo
Evitar actividades por detrás de la línea media del torso
El diseño de las protecciones colectivas de las máquinas, puede
inducir riesgos de lesiones músculo-esqueléticas por la necesidad del
trabajador de adoptar posturas incómodas y/o forzadas para realizar su
trabajo. En este sentido se debe tener en cuenta la amplitud del gesto que
delimita los siguientes movimientos a realizar respecto un obstáculo:
Hacia arriba
Por encima del obstáculo
Alrededor de un obstáculo
Hacia el interior de un recipiente
A través del obstáculo
La aplicación de los principios de ergonomía al diseñar máquinas
contribuye a aumentar la seguridad, reduciendo el estrés y los esfuerzos
físicos del operador, mejorando así la eficacia y la fiabilidad del
funcionamiento, reduciendo la probabilidad de errores en todas las fases de
la utilización de la máquina.
Se deben observar los siguientes principios en el diseño al asignar
funciones al operador y a la máquina:
Dimensiones del cuerpo.
Movimientos y posturas forzadas en la utilización de la máquina.
Magnitud de los esfuerzos y amplitud de movimientos.
Ruido, vibraciones y efectos térmicos. Ritmos de trabajo repetitivos.
Iluminación localizada en las zonas de trabajo.
Diseñar órganos de accionamiento visibles, identificables, y maniobrables
con seguridad.
xxxiv
Diseñar y colocar las señales, cuadrantes y visualizadores de tal forma
que la presentación de la información pueda ser detectada, identificada e
interpretada convenientemente desde el puesto de mando.
En definitiva, los sistemas de trabajo diseñados de manera
ergonómica favorecen la seguridad y la eficacia, mejoran las condiciones de
trabajo y de vida, y compensan los efectos adversos sobre la salud y el
rendimiento del ser humano.
Figura1. Ángulo Visual con respecto al Horizontal.Cebollada y Torres (2009)
Diseño considerando la antropometría y la biomecánica
Respecto a las dimensiones corporales se debe tener en cuenta lo siguiente:
La altura de utilización u otras dimensiones funcionales deben ser
regulables para adaptarse al operador y al tipo de trabajo.
El tipo, situación y posibilidades de regulación de los asientos previstos,
deben ser apropiados a las dimensiones y actividades a realizar.
Tener espacio suficiente que permita los movimientos necesarios para
realizar la tarea.
Empuñaduras y pedales, adaptados a la anatomía funcional de la mano o
del pie.
Órganos de accionamiento situados al alcance inmediato de las manos o
de los pies.
Respecto a la postura se ha tener en cuenta los siguientes principios:
xxxv
Se evitarán posturas indeseables, pudiendo ser posibles los cambios de
postura.
Las máquinas deben permitir cambios ocasionales de la postura del
operador.
Facilitar una postura de trabajo conveniente así como un soporte
apropiado para el cuerpo, que evite posturas no equilibradas.
Para trabajo pesado el plano de la mesa debe ser algo menor que la
altura de los codos; para trabajo ligero deberá coincidir con la altura de los
codos; y para trabajo de precisión debería ser más alta que la altura de
codos, en la Figura se muestran los ejemplos aquí descritos.
Figura2. Alturas de trabajo en funciòn de las tareas.Cebollada y Torres (2009)
Figura3. Puestosde trabajo: a. sentado, b. de pie, c) sentado/depie.Cebollada y Torres (2009)
Respecto a movimientos del cuerpo, se tendrán en cuenta:
El equipo de trabajo no obligará al operador a durar inmóvil durante su
uso.
xxxvi
Se evitarán movimientos repetitivos que puedan provocar lesiones o
enfermedades.
Movimientos con gran precisión requerirán poca fuerza para su ejecución.
En manipulaciones de gran precisión se proporcionarán elementos
técnicos auxiliares.
Se evitará la aplicación de fuerzas que exijan movimientos de rotación o
posturas forzadas de las articulaciones del brazo o de la mano.
Figura4.Alcances máximos y àreas de trabajo según actividad.Cebollada y Torres (2009)
Diseño de pantallas de información y mandos
Para diseñar pantallas de información se debe tener presente lo siguiente:
Las pantallas de información y señales deben proporcionar una
información clara e inequívoca.
Prestando atención especial a la intensidad, duración de la señal, color,
forma, tamaño, y contraste respecto al fondo visual o acústico. Asimismo, se
evitará toda información innecesaria.
Figura5. Distribución ergonómica en un puesto de trabajo.Cebollada y Torres (2009)
xxxvii
Las herramientas manuales y los controles
Las herramientas fueron los primeros objetos creados para conseguir
un ahorro de energía y son las necesidades del hombre las que determinarán
su forma y su función. Por ello habrá que basar su diseño en la función para
la que estarán destinadas, así como en la antropometría (estudio de las
dimensiones humanas) y en la biomecánica (estudio de los movimientos),
contemplando el cuerpo humano como un conjunto integrado y no como
varios segmentos directamente relacionados con la utilización de las
herramientas.
Ergonómicamente una herramienta debe cumplir estos requisitos:
Desempeñar con efectividad la función para la que está hecha
La operación de la herramienta debe ser tal que reduzca al mínimo la
fatiga
Los movimientos que debe realizar tienen que ser compatibles con los del
brazo y la mano sin provocar sobrecargas excesivas
La muñeca manual debe permitir a la muñeca permanecer recta durante la
realización del trabajo
Estar proporcionada a las dimensiones del trabajador
Tener en cuenta el tipo de ropas utilizadas en el momento de la tarea así
como el material y su grosor.
Satisfacer las necesidades de presión de fuerza y de precisión. Si es
posible, adaptarse a diestros y zurdos.
Proporcionar efecto de retroalimentación (feed-back) a su usuario (textura,
presión, temperatura.
Las herramientas manuales
Las herramientas manuales se han de diseñar conforme a
prescripciones ergonómicas. Unas herramientas manuales mal diseñadas, o
que no se ajustan al trabajador o a la tarea a realizar, pueden tener
consecuencias negativas en la salud y disminuir la productividad del
trabajador. Para evitar problemas de salud y mantener la productividad del
xxxviii
trabajador, las herramientas manuales deben ser diseñadas de manera que
se adapten tanto a la persona como a la tarea. Unas herramientas bien
diseñadas pueden contribuir a que se adopten posiciones y movimientos
correctos y aumentar la productividad.
Normas al seleccionar las herramientas manuales:
Herramientas que permitan al trabajador emplear los músculos más
grandes de los hombros, los brazos y las piernas, en lugar de los músculos
más pequeños de las muñecas y los dedos.
Se debe evitar sujetar una herramienta continuamente levantando los
brazos o tener agarrada una herramienta pesada.
Las asas y mangos deber ser lo bastante grandes como para ajustarse a
la mano; de esa manera disminuirá toda presión incómoda en la palma de la
mano o en las articulaciones de los dedos y la mano.
No utilizar herramientas que tengan huecos en los que puedan quedar
atrapados los dedos o la piel.
Utilizar herramientas de doble mango o asa, por ejemplo tijeras, pinzas o
cortadoras. La distancia no debe ser tal que la mano tenga que hacer un
esfuerzo excesivo.
No elegir herramienta con asa perfilada, solo se ajustan a un tamaño de
mano, hacen presión en la mano si no son de tamaño adecuado.
Hacer que las herramientas manuales sean fáciles de agarrar. Las asas
deben llevar además un buen aislamiento eléctrico y no tener ningún borde ni
espinas cortantes. Recubra las asas con plástico para que no resbalen.
Evitar utilizar herramientas que obliguen a la muñeca a curvarse o adoptar
una posición extraña. Diseñar las herramientas para que sean ellas las que
se curven, no la muñeca.
Elegir herramientas que tengan un peso bien equilibrado y cuide de que se
utilicen en la posición correcta.
Controlar que las herramientas se mantienen adecuadamente.
Las herramientas deben ajustarse a trabajadores zurdos o diestros.
xxxix
Figura6. Posicionamiento correcto para las herramientas de mano.Cebollada y Torres (2009)
Controles
Los conmutadores, las palancas y los botones y manillas de control
también tienen que ser diseñados teniendo presentes al trabajador y la tarea
que habrá de realizar.
Los conmutadores, las palancas y los botones y manillas de control deben
estar fácilmente al alcance del operador de una máquina que se halle en una
posición normal, tanto de pie como sentado.
Seleccionar los controles adecuados a la tarea que haya que realizar. Un
operador no debe utilizar dos o más pedales.
Diseñar o rediseñar los controles para las operaciones que exijan el uso
de las dos manos.
Los disparadores deben ser manejados con varios dedos, no solo con
uno.
Es importante que se distinga con claridad entre los controles de
emergencia y los que se utilizan para operaciones normales.
Diseñar los controles de manera que se evite la puesta en marcha
accidental.
xl
Figura7. Posición Incorrectay Correcta para posición de brazos y hombros.Cebollada y Torres (2009)
El puesto de trabajo
Es el lugar que un trabajador ocupa cuando desempeña una tarea,
puede estar ocupado todo el tiempo o ser uno de los varios lugares en que
se efectúa el trabajo. Algunos puestos de trabajo son las cabinas o mesas de
trabajo desde las que se manejan máquinas, se ensamblan piezas o se
efectúan inspecciones; una mesa de trabajo desde la que se maneja un
ordenador; una consola de control; etc. Es importante que el puesto de
trabajo esté bien diseñado para evitar enfermedades por condiciones
laborales deficientes, así como para asegurar que el trabajo sea productivo.
Hay que diseñar todo puesto de trabajo teniendo en cuenta al
trabajador y la tarea que va a realizar a fin de que ésta se lleve a cabo
cómodamente, sin problemas y eficientemente. Si el puesto de trabajo está
diseñado adecuadamente, el trabajador podrá mantener una postura corporal
correcta y cómoda.
Altura de la cabeza
Debe haber espacio suficiente para que quepan los trabajadores más
altos.
Los objetos que haya que contemplar deben estar a la altura de los ojos o
un poco más abajo porque la gente tiende a mirar algo hacia abajo.
xli
Altura de los hombros
Los paneles de control deben estar situados entre los hombros y la
cintura.
Hay que evitar colocar por encima de los hombros objetos o controles que
se utilicen a menudo.
Alcance de los brazos
Los objetos deben estar situados lo más cerca posible al alcance del
brazo.
Hay que colocar los objetos necesarios para trabajar de manera que el
trabajador más alto no tenga que encorvarse para alcanzarlos.
Hay que mantener los materiales y herramientas de uso frecuente cerca
del cuerpo y frente a él.
Altura del codo
Hay que ajustar la superficie de trabajo para que esté a la altura del codo
o algo inferior para la mayoría de las tareas generales.
Altura de la mano
Hay que cuidar de que los objetos que haya que levantar estén a una
altura situada entre la mano y los hombros.
Longitud de las piernas
Hay que ajustar la altura del asiento a la longitud de las piernas y a la
altura de la superficie de trabajo.
Hay que dejar espacio para poder estirar las piernas, con sitio suficiente
para unas piernas largas.
Hay que facilitar un escabel ajustable para los pies, para que las piernas
no cuelguen y el trabajador pueda cambiar de posición el cuerpo.
Tamaño de las manos
Las asas, las agarraderas y los mangos deben ajustarse a las manos.
Hacen falta asas pequeñas para manos pequeñas y mayores para manos
mayores.
Hay que dejar espacio de trabajo bastante para las manos más grandes.
xlii
Tamaño del cuerpo
Hay que dejar espacio suficiente en el puesto de trabajo para los
trabajadores de mayor tamaño.
Dos ejemplos de puestos de trabajo correctos :
Figura 8. Apoyos para protección lumbar.Cebollada y Torres (2009)
Para finalizar, Es importante diseñar los puestos de trabajo tomando
en cuenta los factores humanos, considerando características mentales y
físicas del trabajador y sus condiciones de salud y seguridad. La manera en
que se diseña un puesto de trabajo determina si será variado o repetitivo, si
permitirá al trabajador estar cómodo o le obligará a adoptar posiciones
forzadas y si entraña tareas interesantes o estimulantes o monótonas y
aburridas. Algunos factores ergonómicos que habrá que tener en cuenta al
diseñar o rediseñar puestos de trabajo son: Tipos de tareas que hay que
realizar; cómo hay que realizarlas; cuántas tareas hay que realizar y el orden
en que hay que realizarlas; el tipo de equipo necesario para efectuarlas.
Además, un puesto de trabajo bien diseñado debe hacer lo siguiente: permitir
al trabajador modificar la posición del cuerpo; incluir distintas tareas que
estimulen mentalmente; dejar cierta latitud al trabajador para que adopte
decisiones, facilitar formación adecuada para que el trabajador aprenda qué
tareas debe realizar y cómo hacerlas; y dejar un período de ajuste a las
nuevas tareas.
xliii
Componentes Mecánicos
El diseño de una máquina y/o herramienta, es un proceso detallado y
complejo, para el cual el ingeniero en diseño debe tener una amplia variedad
de capacidades y conocimientos, en las áreas de dibujo, propiedades de
materiales, química, mecánica, fenómenos eléctricos, creatividad,
comportamiento de las máquinas y análisis de esfuerzos, entre otros. Mott,
(2006), expresa que para diseñar componentes mecánicos el diseñador
"debe ser competente en el diseño de los elementos individuales que forman
el sistema" (p.3). Los componentes considerados por el autor, para el diseño
de la máquina que tecnifique el proceso de restauración de zapatas de freno,
objeto de la presente investigación, se describen a continuación:
Gato o cilindro neumático: Creus (2011), lo define como "un cilindro
cerrado con un pistón en su interior que se desliza y que transmite su
movimiento al exterior mediante un vástago" (p.32), este componente como
parte de la máquina permite multiplicar la fuerza, la cual es aprovechada
para algún trabajo en específico.
Electro válvula: Cembranos (2008), expresa que "son elementos mixtos
que, mediante una señal eléctrica exterior, efectúan las funciones propias de
las válvulas distribuidoras" (p. 15); dicho componente posibilita el
accionamiento de dispositivos a control remoto.
Línea de Aire: Son las diferentes tuberías y mangueras que permiten llevar
el flujo y presión de aire a los diferentes componentes.
Esfuerzos Mecánicos
Los esfuerzos son cargas que soportan las máquinas, generadas por
fuerzas internas, una maquina puede estar sometida a una o varias fuerzas,
si la soporta sin deformaciones se dice que dicha maquina es resistente a
xliv
ese esfuerzo; existen cinco tipos de esfuerzos mecánicos: tracción,
compresión, flexión, cizalladura y torsión. Los cuales según la fuerza tienden
a acortar, alargar, retorcer, doblar o cortar, respectivamente; esto es una
propiedad física muy importante de las máquinas y herramientas.
En el diseño de una máquina para tecnificar el proceso de
restauración de zapatas de frenos, se requiere el cálculo de esfuerzos de
tipo: compresión y flexión, al respecto Giancoli (2006), define la compresión
como "las fuerzas que actúan hacia dentro del objeto" (p. 239), es decir, es el
esfuerzo que soportan aquellos materiales que pueden ser aplastados; por
otro lado, la flexión, según lo señalado por el mismo autor se presenta
cuando "las fuerzas o cargas tienden a doblar la estructura" (p. 239). Como
parte del diseño de la maquina se requiere calcular la fuerza necesaria para
deformar el remache, para asegurar que el material de la maquina no se
deformara ante los esfuerzos proporcionados por el gato neumático.
Costos
Se entiende por costo, la cantidad desembolsada para comprar o
producir un bien; el análisis costo/beneficio, comprende los siguientes pasos:
1. Reunir datos importantes relacionados con el producto, en el presente diseño,
datos de las herramientas y/o máquinas que se requieren.
2. Determinar costos relacionados con diversos aspectos, ejemplo mano de obra
y transporte.
3. Sumar los costos totales de cada aspecto, como: maquinas, herramientas,
materia prima y mano de obra.
El análisis de costos, según lo expresado por Gus (2008), aspira
cuantificar los elementos de un proyecto y, en lo posible llegar a una cifra
sobre la conveniencia de llevarlo cabo. Como parte del diseño de la máquina,
se calcularan los costos para construir la remachadora neumática, tomando
en cuenta que como lo señala el mismo autor, es imposible determinar con
exactitud la rentabilidad económica, tomando en cuenta que se deben
xlv
estudiar los beneficios desde el punto de vista de inversión y los beneficios
sociales, más allá del factor financiero.
Motivado a esto, se calcula el costo con base a los precios de diversas
máquinas, herramientas, materia prima y mano de obra, tomando en cuenta,
que la utilización de la maquina/herramienta propuesta, aportaría al
trabajador unas condiciones laborales más sanas y seguras; y para el
empleador generaría un aumento en su productividad. Todo proceso
productivo de una empresa o incluso la ejecución de un proyecto, implica
costos para optimizar su nivel de productividad.
Existen factores que deben ser analizados como parte de los costos y
deben ser revisados para que sea más positiva la inversión a futuro para la
empresa:
1.- Capacitar: Tal vez una forma muy sencilla de recibir beneficios
después de una importante inversión es con la capacitación. Un personal
muy bien instruido sobre los diferentes procesos de la empresa, podrá
desempeñar sus actividades a cabalidad redundando en un ahorro de tiempo
y esfuerzo que se traduce finalmente en dinero, aportando innumerables
beneficios. Potenciar las cualidades de los trabajadores permitirá tener un
personal especializado y capaz de desarrollar cosas muy interesantes para la
empresa sin tener que recurrir a servicios externos que representan más
costes que beneficios.
2.- Tecnificar: El uso de tecnología es una inversión que debe
considerarse. La tecnificación, es un factor diferenciador en un proceso
productivo más que nada cuando existen otros competidores en el mercado
que ya están haciendo lo mismo. El contar con sistemas tecnificados que
permitan optimizar los procesos productivos no solo permitirá la ejecución o
fabricación del producto de manera más eficiente sino también las
características adicionales que el nuevo sistema de tecnología pueda
agregar al producto seguro permitirá captar nuevos clientes a los que antes
no podía llegar.
xlvi
Finalmente el proceso de cálculo de costos implica compromiso no
solo de parte de la directiva de la empresa sino también del personal que
forma parte de ella, pues solo el seguimiento y control de los objetivos
planteados permitirá llevar a buen puerto lo que se ha planificado.
Bases Legales
Ley Orgánica del Trabajo, los Trabajadores y las Trabajadoras (LOTTT)
Artículo 156. El trabajo se llevará a cabo en condiciones dignas y
seguras, que permitan a los trabajadores y trabajadoras el desarrollo de sus
potencialidades, capacidad creativa y pleno respeto a sus derechos
humanos, garantizando:
a) El desarrollo físico, intelectual y moral.
b) La formación e intercambio de saberes en el proceso social de trabajo.
c) El tiempo para el descanso y la recreación.
d) El ambiente saludable de trabajo.
e) La protección a la vida, la salud y la seguridad laboral.
f) La prevención y las condiciones necesarias para evitar toda forma de
hostigamiento o acoso sexual y laboral.
Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo
(LOPCYMAT)
Artículo 53: Los trabajadores y las trabajadoras tendrán derecho a
desarrollar sus labores en un ambiente de trabajo adecuado y propicio para
el pleno ejercicio de sus facultades físicas y mentales, y que garantice
condiciones de seguridad, salud, y bienestar adecuadas.
Artículo 54: Son deberes de los trabajadores y trabajadoras: 1.
Ejercer las labores derivadas de su contrato de trabajo con sujeción a las
normas de seguridad y salud en el trabajo no sólo en defensa de su propia
seguridad y salud sino también con respecto a los demás trabajadores y
xlvii
trabajadoras y en resguardo de las instalaciones donde labora. 2. Hacer uso
adecuado y mantener en buenas condiciones de funcionamiento los sistemas
de control de las condiciones inseguras de trabajo en la empresa o puesto de
trabajo, de acuerdo a las instrucciones recibidas, dando cuenta inmediata al
supervisor o al responsable de su mantenimiento o del mal funcionamiento
de los mismos.
El trabajador o la trabajadora deberá informar al Servicio de Seguridad
y Salud en el Trabajo de la empresa o al Comité de Seguridad y Salud
Laboral cuando, de acuerdo a sus conocimientos y experiencia, considere
que los sistemas de control a que se refiere esta disposición no
correspondiesen a las condiciones inseguras que se pretende controlar. 3.
Usar en forma correcta y mantener en buenas condiciones los equipos de
protección personal de acuerdo a las instrucciones recibidas dando cuenta
inmediata al responsable de su suministro o mantenimiento, de la pérdida,
deterioro, vencimiento, o mal funcionamiento de los mismos.
El trabajador o la trabajadora deberán informar al Servicio de
Seguridad y Salud en el Trabajo de la empresa o al Comité de Seguridad y
Salud Laboral cuando, de acuerdo a sus conocimientos y experiencia,
considere que los equipos de protección personal suministrados no
corresponden al objetivo de proteger contra las condiciones inseguras a las
que está expuesto.
Artículo 55: Los empleadores y empleadoras tienen derecho a: 1.
Exigir de sus trabajadores y trabajadoras el cumplimiento de las normas de
higiene, seguridad y ergonomía, y de las políticas de prevención y participar
en los programas para la recreación, utilización del tiempo libre, descanso y
turismo social que mejoren su calidad de vida, salud y productividad. … 7.
Exigir a los trabajadores y trabajadoras el uso adecuado y mantener en
buenas condiciones de funcionamiento los sistemas de control de las
condiciones inseguras de trabajo instalados en la empresa o puesto de
trabajo.
xlviii
Artículo 56: Son deberes de los empleadores y empleadoras, adoptar
las medidas necesarias para garantizar a los trabajadores y trabajadoras
condiciones de salud, higiene, seguridad y bienestar en el trabajo, así como
programas de recreación, utilización del tiempo libre, descanso y turismo
social e infraestructura para su desarrollo en los términos previstos en la
presente Ley y en los tratados internacionales suscritos por la República, en
las disposiciones legales y reglamentarias que se establecieren, así como en
los contratos individuales de trabajo y en las convenciones colectivas.
Artículo 60: El empleador o empleadora deberá adecuar los métodos
de trabajo así como las máquinas, herramientas y útiles utilizados en el
proceso de trabajo a las características psicológicas, cognitivas, culturales y
antropométricas de los trabajadores y trabajadoras. En tal sentido, deberá
realizar los estudios pertinentes e implantar los cambios requeridos tanto en
los puestos de trabajo existentes como al momento de introducir nuevas
maquinarias, tecnologías o métodos de organización del trabajo a fin de
lograr que la concepción del puesto de trabajo permita el desarrollo de una
relación armoniosa entre el trabajador o la trabajadora y su entorno laboral.
Artículo 65: Los empleadores y empleadoras están en la obligación de
registrar todas las sustancias que por su naturaleza, toxicidad o condición
físico-química pudieran afectar la salud de los trabajadores y trabajadoras.
Dicho registro debe señalar explícitamente el grado de peligrosidad, los
efectos sobre la salud, las medidas preventivas, así como las medidas de
emergencia y tratamiento médico correspondiente.
Artículo 66: El Instituto Nacional de Prevención, Salud y Seguridad
Laborales establecerá los mecanismos para garantizar que la fabricación
nacional e importación de máquinas, equipos, productos, herramientas y
útiles de trabajo, cumplan con lo relativo a las condiciones y dispositivos de
seguridad establecidos en la ley, las normas reglamentarias y el
conocimiento científico internacionalmente aceptado.
xlix
Normas ISO
Los códigos ISO son una serie de normas establecidas por la
Organización Internacional para la Estandarización o ISO. El objetivo general
de estas normas es estandarizar o normalizar el uso de información para que
signifique lo mismo en todas partes del mundo.
COVENIN (Comisión Venezolana De Normas Industriales)
La norma venezolana COVENIN es el resultado de un laborioso
proceso, que incluye la consulta y estudio de las normas internacionales,
regionales y extranjeras, de asociaciones o empresas relacionadas con la
materia, así como de las investigaciones de empresas o laboratorios, para
finalmente obtener un documento aprobado por consenso de los expertos y
especialistas que han participado en el mismo.
Normas ASTM
Sigla de la American Society for Testing and Materials, fundada en
1898. Es la mayor organización científica y técnica para el establecimiento y
la difusión de normas relativas a las características y prestaciones de
materiales, productos, sistemas y servicios.
Los estándares A.S.T.M. categorizan propiedades del acero y miden
su rendimiento a través de cuatro características: "Módulo de Elasticidad" se
refiere a qué tanto un trozo de acero puede ser deformado por tensión
aplicada y volver a su forma original, "Tensión de Dureza" cantidad de
tensión que se puede aplicar a los aceros antes que se deformen,
"Rendimiento Mínimo de Tensión" punto en el que el acero se deforma
permanentemente y "Despojar" se aplica a la cantidad de fuerza que el acero
experimenta en el punto en que un trozo se somete a un quiebre limpio en su
eje perpendicular a la fuerza. Cada una de estas características afecta y
define la fortaleza de los aceros y define los parámetros de ingeniería a
utilizar para seleccionar los tipos de acero para aplicaciones específicas.
l
Mott, (2006) señala que "la mayor parte de los aceros estructurales
reciben la designación de los números ASTM. Un grado frecuente es el
ASTM A36" (p. 54), sus propiedades permiten que se use en muchas
aplicaciones. Las aleaciones de acero están compuestas en su mayor parte
de hierro. Sin embargo, cada aleación tiene cantidades diferentes de otros
materiales, como carbono, manganeso, tungsteno y molibdeno. Las
diferentes composiciones crean diferentes propiedades. Todas tienen un
módulo de elasticidad, o una medida de rigidez, de 29 millones de psi. El
módulo de elasticidad se usa para calcular cuándo se deformará una pieza
de acero para llevar una carga de forma segura. Otras propiedades del acero
incluyen la fuerza para ceder, o la tensión máxima antes de que se deforme
permanentemente; la capacidad de tensión de doblaje, o la tensión que
puede llevar de forma segura el acero antes de contorsionarse fuera de
plano; y el límite final, o la tensión a la que fallará por completo.
Propiedades del acero ASTM A36
El ASTM A36 tiene una fuerza para ceder de 36.000 psi, y una
capacidad de tensión de doblaje de 22.000 psi. Las propiedades del acero
ASTM A36 permiten que se deforme rápidamente mientras se incrementa la
tensión más allá de su fuerza para ceder. Otros aceros de alto rendimiento,
como la cuerda de puente, son extremadamente fuertes pero se
resquebrajan, y hay una deformación mínima antes de que se rompa
violentamente.
El ASTM A36 y otras aleaciones se pueden hacer en varias formas,
estas incluyen tubos de acero; flancos anchos, o formas en W; vigas
estándar estadounidenses con forma de I, o con forma en S; formas en T
estructurales; canales, o formas en C; ángulos, o formas en L; placas de
acero; y barras de acero. Hay muchas aleaciones diferentes con varias
designaciones de ASTM: ASTM A242, usado en entornos marinos y
húmedos, ASTM A441, usado en estructuras artísticas de baja tolerancia, y
ASTM A572 Grado 50, usado en construcción a gran escala.
li
CAPÍTULOIII
MARCO METODOLÓGICO
Modalidad de la Investigación
Toda investigación requiere generar un camino o estructura precisa
que permita a lo largo del desarrollo de la investigación, dar solución a la
problemática planteada. En este sentido, el presente estudio se enmarca
dentro de la Modalidad de Proyecto Factible, la Universidad Simón
Rodríguez (1980) lo define como “la proporción sustentada en un modelo
operativo viable orientado a resolver un problema planteado a satisfacer
necesidades de interés social. (p.56); es decir una propuesta realizable y
posible, asimismo Arias (2006) señala “Que se trata de una propuesta de
acción para resolver un problema práctico o satisfacer una necesidad” (p.
134), respecto al estudio en cuestión es factible ya que se tiene un propósito
de utilización inmediata y abordará la problemática existente con la intención
de generar planteamientos para su respectiva solución.
Tipo de Investigación
Este trabajo, según los objetivos planteados, y por las características
de la investigación, se encuentra enmarcado en la modalidad de tipo
descriptivo y proyectivo, en este referente Méndez (2008), señala: “los
estudios en ciencias sociales se ocupan de la descripción de las
características que identifican diferentes elementos y componentes de su
interrelación.” (p.67), en este sentido, en el presente estudio es descriptivo
de la realidad y de la situación problemática.
La investigación se apoya en un estudio de campo, definida por Arias
(2006) como: “aquella que consiste en la recolección de datos directamente
de los sujetos investigados, o de la realidad donde ocurren los hechos” (p.31)
lii
El mismo autor señala, “es indispensable que dicha propuesta se
acompañe de una investigación que demuestre su factibilidad“(p. 134), a tal
efecto, se realizará el debido análisis del contexto para dar una respuesta
adaptada a sus necesidades.
Por tal motivo la investigación se considera de campo ya que ha sido
aplicada para comprender y resolver una situación, necesidad o problema
determinado en los talleres dedicados a la reparación de sistemas de frenos
específicamente en Auto frenos Monseñor. El investigador trabajara en este
contexto en el que laboran las personas y las fuentes consultadas, de las que
se obtendrán los datos más relevantes a ser analizados.
Población y Muestra
En relación a la población, Palella y Martins (2006), la definen como el
“conjunto de unidades de las que se desea obtener información y sobre las
que se van a generar conclusiones” (p.115). La población de la siguiente
investigación estará compuesta por la totalidad de empleados que laboran en
los talleres de servicios de frenos en el Municipio Michelena, motivo por el
cual se obvia el muestreo. Dicha información fue recabada, a través, de un
recorrido realizado por el investigador abarcando el área total de casco
urbano del Municipio en cuestión, visitando los talleres que se dedican a
esta labor, observando el método de trabajo y los diferentes procesos que se
realizan, sustentando con material fotográfico, dichos datos fueron
organizados y clasificados en una tabla para su fácil interpretación. (Ver
cuadro1)
liii
Cuadro 1: Población objeto de estudio
Taller Mecánico Restaurador Vendedor
Auto frenos
Monseñor2 1 1
Auto frenos La
Rampa2 1 1
Frenos Richard 1 1 1
Total 5 3 3
Fuente: Contreras C. (2013)
Fases de la investigación
Fase de Diagnostico
Está estructurada en función de darle respuesta a los objetivos
específicos, pero también permitirá determinar la necesidad de dar solución
al problema de la restauración de las zapatas de freno, al respecto, Méndez
(2008) “señala que los informantes claves forman parte de la investigación
puesto que constituyen un segmento primordial de las técnicas denominadas
vivas o de las relacionadas individuales y de grupo dedicadas a la
observación de la realidad directamente.” (p.35).
Por tal motivo es primordial las visitas a los talleres, realizar la
observación directa durante el proceso de restauración de las zapatas de
freno, así como la recolección de datos, a través, de conversaciones con los
diferentes operarios quienes describen e informan sobre las fases, materiales
y herramientas de dicho proceso, además de un respaldo de tipo fotográfico
y toma de notas de las necesidades más puntuales.
Esta información nos permitirá conocer cuáles son los procesos que
más fatigan el operario y que conllevan a su desgaste físico, cuales son los
procesos con más riesgo de lesión. Cuales procesos pueden ser mejorados,
liv
corregidos, o sustituidos por técnicas, máquinas y/o herramientas
desarrolladas bajo principios de Diseño Industrial.
Fase Alternativa de Solución
Está relacionada con lo técnico y lo social. Por consiguiente la
factibilidad técnica se refiere a la posibilidad de diseñar y construir sistemas,
maquinas o herramientas que mejoren el proceso de restauración de bandas
de frenos. En lo social tiene relación con la mejora de condiciones de trabajo
de los restauradores. Para obtener las alternativas de solución ajustadas a la
problemática se deben analizar los datos obtenidos en la recolección de
campo, revisar dentro del marco teórico, los conceptos, formulas y
tecnologías aplicables en la formulación de la resolución del problema.
Analizar las fases de diagnóstico para deducir cuales son los problemas
críticos que requieren de soluciones enmarcadas dentro del Diseño
Industrial.
Generar propuesta a mano alzada o digital que permitan formalizar la
idea de solución, desde ángulos y perspectivas distintas.
Para que las alternativas de solución sean válidas, deben ser
operativas y concretas, es decir que puedan ejecutarse de manera efectiva,
que nos permitan conseguir los resultados esperados.
Fase de Propuesta
A partir de las propuestas se comienzan a condensar los diferentes
planteamientos e ideas, teniendo como referencia de selección, los
requerimientos de uso y función según Gui Bonsiepe, la cual enuncia una
matriz de conceptos los cuales se evalúan del 1 al 5 en base a diferentes
requerimientos de diseño, la propuesta que reúna mayor puntaje en
cualidades pasa a la siguiente etapa donde se deben generar a partir de éste
un conjunto de planos técnicos, de índole mecánico, antropométrico, con su
respectiva descripción de materiales, dimensiones, despiece, uniones. Uso y
lv
función del dispositivo que pretende dar solución a la problemática
planteada.
Técnicas e Instrumentos para la Recolección de Datos
La técnica utilizada en el presente trabajo de investigación fue la
observación directa, puesto que éste permite que el investigador pueda
prestar atención y recoger los datos mediante su propia indagación,
permitiendo así obtener la información de una forma clara y precisa. Según
las ideas expresadas por Hernández Sampieri (2003), la observación puede
ser de dos tipos, participante o no participante. En la primera el investigador
interactúa con los sujetos objetos de la observación, pero en la segunda no
ocurre tal interacción, es decir, el investigador permanece como sujeto
pasivo observando todo lo que sucede a su alrededor y apoyándose en
registros fotográficos y libretas de apuntes.
Técnicas de Análisis
Las técnicas de análisis de datos reflejan el tratamiento al cual fueron
sometidos los datos obtenidos a través de la técnica de la observación
participante, toma de notas y el registro fotográfico, los cuales fueron
sometidos a análisis que permitió la obtención de la información necesaria..
Con la finalidad de verificar la relación entre la realidad vivida en los talleres y
los lineamientos dictados por las diferentes normas que deberían estar
regidos. Para Balestrini (2006), “Al culminar la fase de recolección de
información, los datos, han de ser sometidos a un proceso de evaluación
técnica, que permite contarlos y resumirlos” (p. 169), por lo tanto, al obtener
los datos se registraron para luego poder analizarlos, a través de la
estadística descriptiva, que permitió establecer las conclusiones y
recomendaciones que den solución al problema diagnosticado. A partir de
allí, se podrá deducir como es el proceso de restauración de zapatas de
lvi
freno y se puede inferir cuales son las posibles acciones a seguir en el
diseño del dispositivo que dará solución a la necesidad existente.
Cuadro 2: Operacionalización de la Variable
Variable
Definición
Conceptua
l
Dimensiones Indicadores Instrumento
Remachador
a Neumática
para
Restauración
de Zapatas
de Freno
Es una
herramienta
, que
permite
realizar los
diferentes
procesos
para
reconstruir
piezas de
freno.
Esfuerzos
físicos
Tecnificació
n
Reducción
Principios
Ergonómicos
Altura
Postura
Protección
Componente
s Mecánicos
Cilindro
Neumático
Electro-
Válvula
Líneas de
Aire
Registro
Descriptivo
Esfuerzos
Mecánicos
Compresión
Flexión
Calculo de
CostosPresupuesto
Fuente: Contreras C. (2013)
lvii
CAPÍTULOIV
RESULTADOS
Presentación, Análisis e Interpretación de Resultados
Una vez realizada la observación directa, por parte del Investigador en
los Talleres objeto de estudio, basado en los aspectos abordados en los
objetivos específicos, se deducen las respuestas a las interrogantes
formuladas en el primer Capítulo, con el propósito de establecer y dar una
solución coherente y satisfactoria a las condiciones de trabajo actuales en las
que se desarrolla el proceso de restauración de zapatas de freno en los
talleres de auto frenos objeto de estudio.
Fase Diagnóstico
Figura 9: El proceso de restauración de bandas de freno con remaches, en Auto frenos Monseñor comienza con la escogencia de los punzones adecuados y martillos tipo mandarria para percutir sobre el punzón.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 10: Para retirar los remaches se ubica el panzón sobre el mismo y se percute con la mandarria entre 4 y 6 golpes para poder extraerlos.
Fuente: Contreras, C. (2014)
lviii
Figura 11: Esta ardua labor por conveniencia la realizan entre dos obreros para facilitar el proceso, uno sostiene la banda, mientras el otro realiza la extracción del remache, y prefieren hacerla en el suelo a pesar de que pasan largos periodos alternos en esta labor, manteniendo esa incomoda e inadecuada posición.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 12: Cuando el operario no cuenta con ayudante ubica la banda en estas improvisadas bases que le facilitan de manera precaria su labor, indican los mismos operarios que esta no les resulta del todo cómoda, debido a que a veces se mueve ante los impactos lo que conlleva a propinarse impactos a ellos mismos con el martillo o el punzón.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 13: Se observa con detalle se puede notar el estado de deterioro de las manos de ambos trabajadores, producto de los diversos impactos y lesiones a lo largo de los años en esta actividad.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 14: Este es el aspecto de una banda luego de retirados los remaches, en este punto está lista para recibir material friccionante nuevo.
lix
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 15: Así se observa el material friccionante luego de ser retirado.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 16: Una cabilla de 3/8 de pulgada ubicada en sentido vertical, biselada en su extremo superior y soldada en su extremo inferior a una viga metálica, funciona como yunque en la deformación del remache.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 17: De esta manera se posiciona la banda sobre este pin de acero, y se le da unos golpes suaves para lograr máxima penetración del remache.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 18: Luego con la ayuda de una barra de acero y la mandarria se deforma el vástago del remache logrando la sujeción del elemento.
lx
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 19: Vista de la parte interna de la banda luego del proceso de remachado (lado del vástago)
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 20: Vista de la parte exterior de la banda (lado de la cabeza)
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 21: Detalle de la deformación plástica del vástago del remache, objetivo principal en el proceso de remachado.
Fuente: Contreras, C. (2014)
Figura 22: Vista general de la banda completamente restaurada.
lxi
Fuente: Contreras, C. (2014)
Fase de Alternativas de Solución
El análisis del problema que se presenta en el taller de Auto frenos “Monseñor” Michelena Táchira realizado, por el investigador permitió seleccionar una alternativa de solución cuya finalidad es tecnificar del proceso de restauración de zapatas de freno, con el uso de una remachadora neumática.
Fase de Diseño de la Propuesta1. Establecimiento del fenómeno o situación a analizar: Industria y
transporte: a través de la observación directa y entrevista informal a dueños y
personal obrero de las distintas instalaciones donde se realizan las labores
de restauración de zapatas de freno automotrices, se determinó que
presentan actividades de tipo industrial dedicado al mantenimiento del sector
automotor, por tanto, se clasifica como industrial porque se realizan labores
relacionados con este sector, tales como: desbastado, remachado, pegado,
pintado, entre otros. Y de transporte puesto que todos los productos son
aplicados al sector automotor.
2. Diagnostico en el fenómeno de acuerdo al enfoque del
Diseñador Industrial: Desde el punto de vista del diseñador industrial se
percibe un vacío de tecnología, procesos y procedimientos que faciliten el
proceso de restauración de bandas de freno, así como una ausencia de
principios de higiene y seguridad industrial. Los cuales se ponen en
evidencia al visitar las diferentes instalaciones donde se realiza la
mencionada labor, así como con un análisis realizado al instrumento de
recolección de datos y a las diferentes fotografías del proceso.
3. Detección de necesidades a nivel de procesos o productos: La
falta de técnicas y herramientas en el proceso de restauración de zapatas de
freno para uso automotriz, se nota a simple vista desde la primera visita a las
lxii
instalaciones, la necesidad de intervención del diseño industrial como rama
de la ingeniería que se dedica a la solución de problemas en base a objetos
o productos, se hace muy evidente. Lo cual sugiere no solo el diseño de una
maquina o conjunto de estas, sino de manuales de procedimiento y
utilización de las mismas.
a. Formalización de problemas en el área de diseño de productos:
Remachado. Operación mediante la cual dos piezas de metal u otro material
previamente agujereadas, se unen por medio de la deformación plástica de
unos elementos de material dúctil denominados remaches, los cuales se
instalan con una herramienta especial denominada remachadora. En el caso
de Auto frenos Monseñor este proceso se realiza de manera muy artesanal
pues con la ayuda de un martillo se percute sobre ellos hasta lograr deformar
cada uno de estos, todo esto con un alto nivel de riesgo. Y de fatiga sobre el
operario.
b. Vulcanizado. Es el proceso por medio del cual se endurece y cristaliza
el pegamento. Este se realiza introduciendo las estructuras metálicas de la
zapatas dentro de un horno junto con el material friccionante dentro de unas
prensas o bastidores, que lo sostienen y fijan en su posición correcta.
c. Incinerado. Es una técnica muy básica, consiste en rociar las zapatas
de freno viejas con algún hidrocarburo y luego se deja arder
aproximadamente. 25 minutos, con el objetivo de separar el material
friccionante de la estructura metálica de la zapata. Para posteriormente ser
limpiado.
d. Pintado. Es el proceso por medio del cual se recubre el metal con una
película de material sintético el cual es aplicado con brocha y secado de
manera natural, la finalidad es evitar el deterioro del metal por efectos de la
oxidación y la corrosión.
e. Pegado. Luego de limpiar las estructuras metálicas estas son
recubiertas por su parte exterior con pegamento de alta temperatura así
como las láminas de material friccionante, posteriormente se juntan y se
lxiii
colocan en una prensa y se le da la presión suficiente para que no se
separen durante el proceso de vulcanización.
f. Limpieza. Consiste en retirar toda clase de sedimentos, impurezas y
restos de pegamento del elemento friccionante que no haya sido removido
durante el vulcanizado, este se realiza con un esmeril de mano con disco de
4 pulgadas, y con cepillos de alambre.
4. Definición en términos generales del problema a resolver:
Tomando en cuenta la jerarquización de los problemas en base a las
necesidades más fehacientes del objeto en estudio, podríamos determinar
que el proceso que más desgaste físico, produce sobre el obrero
restaurador, es el de remachado de bandas, debido a que las bandas de
freno que usan remache como elemento de sujeción, son precisamente la de
los camiones y vehículos de transporte pesado, por ende son las de mayor
peso y dimensión. Además cada conjunto de rueda posee 56 remaches que
suman un total de 112 por eje. Y si lo multiplicamos por los 6 ejes de un
camión de batea, resultaría en 672 puntos de sujeción. Los cuales se retiran
de la misma manera percutiendo sobre ellos con un cincel botador impactado
por una mandarria de aproximadamente 3 kilogramos.
En una visita a Auto frenos Monseñor durante el proceso de
restauración de bandas de freno de un camión marca Mack. Se pudo
contabilizar la cantidad de impactos para el cambio de pasta o material de
frenado. El cual arrojo un promedio de 4 golpes para retirarlo y 6 para
instalarlo. Entonces esto arroja un total aproximado de 2688 impactos para
retirarlos y 4032 en fijarlos, para un total de 6720 impactos de martillo que
recibe un operario en un lapso de 8 horas de labor, repercutiendo
degenerativamente, en su sistema nervioso, muscular y óseo.
Partiendo de esta problemática se pretende dar solución a la misma, a
través, del diseño de una remachadora de tipo neumática, la cual permitirá
realizar la labor del remachado de manera semiautomática, sin la necesidad
lxiv
del uso del martillo y el percutor, con la finalidad de reducir los esfuerzos
físicos de los obreros que laboran en Auto frenos Monseñor.
Basados en los principios neumáticos que permite el llenado y vaciado
de cámaras o cilindros de aire de manera rápida y en ciclos alternos, y de la
multiplicación de fuerza por métodos de pascal, a partir de aire comprimido,
se procede a diseñar un cabezal con punta deformadora.
5. Análisis de información y soluciones existentes: Las
remachadoras neumáticas, no son ninguna novedad dentro del sector
industrial y automotriz. Dado que en el país muchos talleres cuentan con este
tipo de dispositivo, y en la zona central del país específicamente en Tocuyito
Estado Lara. Existe una fábrica de estas, el impedimento de que algunos
talleres aun no la posean es debido al alto costo que esta herramienta posee,
además a diferencia de las importadas que son aún más costosas, estas no
cuentan con un soporte ergonómico y adaptable a las distintas necesidades
de trabajo. Lo que da como resultado una disminución de esfuerzo por la
reducción de martillazos, pero un desgaste físico por el exceso de esfuerzo
que implica sostener la banda de freno en el lugar y en el momento preciso
de la deformación mecánica del remache.
6. Subdivisión del problema: Diseño del sistema neumático: Es el
más complejo y difícil de conformar, debido a los múltiples componentes que
posee, el cilindro o gato neumático según su capacidad de debe calcular y
controlar la presión para lograr la fuerza suficiente para deformar el material
que compone el remache. Así mismo se deben calcular la presión para el
conjunto de válvulas, líneas de aire y conectores.
Diseño del sistema mecánico: Comprende toda la estructura piezas fijas y
móviles, que dan forma a la pieza. Se divide en: Pie o base, Columna o
pedestal, Porta cilindro y Cabezal o porta herramientas.
lxv
7. Jerarquización de los subproblemas:
a. El primer paso para el desarrollo del proyecto es partir de la
deformación del remache que es el fin principal, es decir, conocer que fuerza
es necesaria para deformarlo, partiendo de esta fuerza y distancia recorrida
por el percutor se puede calcular el tamaño del cilindro o gato.
b. Según el tamaño peso y esfuerzo del gato se procede a calcular la
estructura y materiales y calibres a utilizar.
c. A partir de los materiales, propiedades y sus limitaciones, y aplicando
principios ergonómicos y antropométricos, se diseña la forma primigenia del
objeto.
d. Rectificación y Perfeccionamiento del objeto.
8. Precisión del problema del proyecto: Se diseñara un sistema
neumático que permite aprovechar la potencia del aire a presión para
convertirla en una fuerza capaz de deformar los remaches de sujeción, que
permitirá realizar la labor de montaje y fijación del elemento friccionante en la
estructura metálica, logrando así disminuir los esfuerzos físicos y mejorando
el rendimiento productivo acompañado de un accesorio. Que complementara
las funciones del taladro.
Desarrollo de la Propuesta
1. Elaboración de alternativas: Se realizaron Ocho Propuestas
Digitalizados en Sketch Up Pro: programa de diseño tridimensional
1.- Cuadrado Regular2.- De Mesa3.- Banco de Trabajo4.- Base Redonda5.- Cuadrado Ancho6.- Estructura Tipo A7.- De Base Tubular8.- De Pedalera Empotrada
lxvi
lxvii
2. Examen y selección de alternativas o conceptos de diseño: Para el
proceso de selección de la propuesta con mejores mayor número de
cualidades se aplica una tabla de matriz de conceptos emitida por el
Diseñador Alemán Gui Bonsiepe. La cual consta de un conjunto de
requerimientos que debe tener un producto para su posible diseño dichos
requerimientos se dividen en requerimientos de uso, requerimientos de
función, requerimientos estructurales y requerimientos formales. Los cuales
se evalúan de 1 al 5 según su ponderación.
Cuadro 3: Requerimientos de uso
Requerimientos de uso
Propuesta N°01 02 03 04 05 06 07 08
Practicidad 5 5 3 5 5 2 5 5Conveniencia 5 3 3 5 4 3 4 4Seguridad 5 3 4 5 5 3 5 5Mantenimiento 5 4 3 5 5 2 5 5Reparación 5 5 4 5 5 3 5 4Manipulación 5 4 4 5 5 3 5 5Antropometría 5 5 5 5 5 3 5 5Ergonomía 4 4 5 4 4 3 4 4Percepción 5 3 3 5 5 4 4 5Transporte 4 5 3 4 4 2 4 4Total 48 41 37 48 47 28 47 47Fuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 4: Requerimientos de función
Requerimientos de función
Propuesta N°01 02 03 04 05 06 07 08
Mecanismos 5 5 5 5 5 5 5 5Confiabilidad 5 2 5 5 5 3 4 5Versatilidad 4 5 4 4 4 2 4 4Resistencia 4 3 4 4 4 5 3 4Acabado 4 4 4 4 4 4 4 4Total 22 19 22 22 22 16 20 22Fuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 5: Requerimientos estructurales
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Requerimientos estructurales
Propuesta N°01 02 03 04 05 06 07 08
Número de componentes
4 5 4 4 4 2 5 3
Carcasa 5 4 5 4 5 4 4 4Unión 4 5 3 4 4 3 5 3Centro de gravedad
5 2 4 5 5 5 5 5
Estructurabilidad 5 3 4 5 5 5 5 5Total 23 24 20 22 23 19 24 20Fuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 6: Requerimientos Formales
Requerimientos formales
Propuesta N°01 02 03 04 05 06 07 08
Estilo 5 3 4 5 5 3 5 2Unidad 4 3 5 4 4 3 4 4Interés 4 3 3 4 4 3 5 3Equilibrio 5 3 4 5 5 4 5 4Superficie 4 4 4 4 4 3 4 4Total 22 14 20 22 22 16 23 15Fuente: Contreras, C. (2014)
Tomando en cuenta el tipo de material, acceso a los mismos,
resistencia y ergonomía en el proceso de remachado de las ocho propuestas
se seleccionaron las tres propuestas con mayor puntaje.
Primero: la propuesta numero 1 (Cuadrado Regular). La cual alcanzó
115 puntos.
Segundo: La propuesta numero 7 (Base Tubular) con 114 puntos.
Tercero: La propuesta numero 4 (Base redonda) igualmente con 114
puntos.
Luego de analizar las ventajas y desventajas de estos tres modelos, y
tomando en cuenta el mayor puntaje alcanzado, la propuesta numero 1
(cuadrado regular), resultó ser la opción más adecuada para resolver el
problema planteado.
lxix
3. Desarrollo de la alternativa seleccionada: Seleccionado el modelo de
base cuadrado regular, se procedió a realizar su representación digital,
tridimensional, utilizando el Programa de Diseño RHINO 5.0, para luego
exportar a Corel Draw: despiece, medidas y detalles de cada una de las
piezas que conforman la máquina herramienta. (Ver anexos del 1 al 12)
Nombre de la maquina: RBA 3. Remachadora de Bandas Automotrices.
Descripción: Es una herramienta neumática de uso industrial la cual permite
la colocación de remaches tipo roblón usados en la fijación del elemento
friccionante (balata), sobre la banda o zapata de frenos en vehículos de
carga pesada y autobuses. Está compuesta por una estructura metálica tipo
columna la cual le sirve de pedestal, sobre ella se adosan los diferentes
componentes que la conforman, tales son: la base del cilindro neumático, el
cilindro neumático y la cuna portante entre otros. Su nombre se deriva de las
siglas RBA (Remachadora de Bandas Automotrices) y el número que lo
acompaña proviene de las 3 tipos de remache para los cuales está
capacitada.
Requerimientos de Uso
Practicidad y conveniencia: Realizar la labor de remachado de un par de
bandas de freno de manera manual tal vez no sea un proceso difícil ni
engorroso, pero hablar de 24 pares de bandas puede convertirse en una
operación fatigante y extenuante así como una posible causa de
enfermedades de índole ocupacional. El uso de la RBA 3 permite realizar
esta labor sin la utilización de un martillo y mucho menos la aplicación de
impactos persistentes, solo se requiere que el operador ubique la zapata de
freno en la máquina alineando el remache con el orificio de la zapata sobre
el pin percutor, luego de estar alineado presiona con el pie el pedal switch, el
cual activa la presión de aire y por consiguiente el embolo dentro del cilindro
lxx
neumático realiza su movimiento descendente aplicando presión sobre el
vástago del pistón generando una deformación permanente sobre este.
Logrando reducir de esta manera la fatiga sobre el obrero restaurador y el
mejor desempeño del mismo dentro del área de trabajo, elevando la
productividad y la seguridad.
Seguridad: Debido a la posición del elemento percutor de manera frontal
este siempre esta cien por ciento visible durante su recorrido, lo cual permite
al operario percatarse de dicho movimiento y evitar lesiones, los botones de
interrupción y de descarga inmediata del cilindro, está ubicado de manera
frontal a la altura de la vista, el cual está debidamente identificado para que
en caso de emergencia esté al alcance de la mano del operario. El pedal
switch tiene una carcasa protectora sobre el pedal el cual evita el
accionamiento del mismo de manera accidental.
Figura 23 Visión del operario. Fuente: Contreras, C, 2014.
lxxi
Mantenimiento y Reparación: La RBA 3 posee un diseño de fácil
mantenimiento debido a los materiales en la que está concebida, y a la
naturaleza de las maquinas neumáticas de ser de alto rendimiento y bajo
mantenimiento, principalmente consiste en un mantenimiento de tipo
preventivo, los cuales están descritos en la siguiente tabla con sus
respectivas periodicidades.
Cuadro 7: Mantenimiento Maquina RBA 3
ACTIVIDAD DE MANTENIMIENTO PERIODICIDAD
Limpieza de restos y limaduras sobre la
superficie.
DIARIO
Chequeo del nivel de aceite del lubricador de
línea.
SEMANAL
Cambio de sellos O- RINGS SEMESTRAL
Chequeo del sistema eléctrico y líneas de aire. ANUAL
Fuente: Contreras, C. (2014)
Desarrollo del plan de mantenimiento:
Limpieza de restos y limaduras sobre la superficie: Durante las labores
de restauración se liberan diferentes restos de material, tanto esquirlas de
metal producto del retiro del remache viejo, luego pequeñas virutas del nuevo
material friccionante, las cuales pueden y deben retirarse luego de cada
jornada laboral, la misma puede realizarse con la misma presión de la línea
de aire, a la hora de desconectar el compresor de la máquina, luego con la
ayuda de un paño húmedo se retira el residuo de menor calibre.
Chequeo del nivel de aceite del lubricador de línea: En la parte posterior
de la máquina se encuentra ubicado el conector del aire, contiguo a este, se
encuentra el lubricador de línea de aire, el cual, funciona con aceite el cual
debe estar en el nivel adecuado para su correcto funcionamiento, para hacer
el rellenado, se toma por la parte inferior y se gira inverso a las agujas del
lxxii
reloj, se procede agregar aceite lubricante y se posiciona de la misma
manera, el aceite debe tener un aspecto cristalino, si por el contrario este
presenta un aspecto emulsionado, debe retirarse y colocar aceite nuevo, y
deberá hacerse revisar las condiciones de funcionamiento del compresor, El
aceite a utilizar es aceite mineral de para uso neumático (dibutil), en su
defecto se puede utilizar un aceite de uso automotriz de viscosidad 10°
centistokes. O 10w 30, ya sea de origen mineral o sintético.
Cambio de sellos O- RINGS: Los Sellos O rings, aseguran la
hermeticidad del cilindro y el embolo, estos deben conservarse sin daños y
deformaciones en su geometría tórica, para la remoción de los mismos y su
debida sustitución se debe realizar el desmontaje del cilindro neumático,
para lo cual se procede de la manera siguiente, primero se desconecta la
máquina de la fuente de electricidad y luego de la línea de aire, luego se
retira la tapa superior la cual está sujeta a presión, se retira el conector de
línea de aire que va al centro del cilindro, luego con la ayuda de una llave o
copa y rache, se retiran los pernos que mantienen al cilindro neumático en su
posición, luego de este estar fuera de su base se procede a retirar los
tornillos de la tapa inferior del gato y se retira la misma, con la precaución de
no dañar el empaque, de ser así debe ser cambiado inmediatamente. Luego
se retira el embolo y se le extrae el o-Ring, y se limpian todos los
componentes, y se procede a montar el nuevo sello o-ring el cual debe estar
debidamente lubricado al igual que el cilindro, con vaselina, posteriormente
se procede armar manteniendo el orden inverso al desarmado.
Chequeo del sistema eléctrico y líneas de aire: Para este procedimiento
se requiere la remoción de la tapa superior para acceder a las líneas de aire
y a los distintos conectores que la componen, y con la ayuda de una paño
húmedo impregnado en jabón se procede a revisar cada uno de los puntos
de conexión para determinar posibles fugas, en caso de que existan se
procede a cambiar el elemento afectado. Así mismo se realiza con el circuito
eléctrico, se observa con detenimiento cada una de las líneas y componentes
lxxiii
con el fin de determinar algún fallo o descomposición, de observarse alguna
anomalía esta deberá ser solventada.
Manipulación: Para una óptima relación máquina – operario, se deben
cumplir ciertos lineamientos, tanto de seguridad como de función, tal como lo
describe el siguiente manual de usuario:
Instrucciones de instalación:
La RBA3 cuenta con una base cuadrada y cuatro orificios de empotramiento
para espárragos guías de 5/8 de pulgada de diámetro, los cuales deben ir
empotrados en el suelo en una operación de vaciado de concreto tipo
zapata. Después de secado y fraguado el concreto, se procede a posicionar
la herramienta y a colocar las tuercas, las cuales deben tener un ajuste no
menor a 80 Lbs/pie de torque.
Realizar la conexión de la línea de aire con conexión rápida de 1/4 de
pulgada con manguera de 1/4¨ o 5/16¨ de diámetro interno. Dicha manguera
debe ser de tipo alta presión, con revestimiento tejido o neopreno y debe
llevar en algún punto de su trayectoria un dispositivo de lubricación para
líneas de aire y un regulador de presión con manómetro. Conectar la
maquina a una fuente de alimentación de 110 voltios AC. Se recomienda el
uso de un switch breaker con resistencia térmica de 15 amps.
Recomendaciones:
- Ubicar la maquina en una zona de fácil acceso y que no interrumpa ni
dificulte otras labores en el taller.
- La iluminación debe ser óptima para evitar accidentes por falta de
visualización del elemento percutor.
- Evitar que la maquina quede a la intemperie sujeta a agresiones
atmosféricas que generen oxidación, daños y degradación en la pintura y
elementos eléctricos.
lxxiv
Manual de uso: Luego de instalar la unidad RBA3 en su área de trabajo
realice las siguientes operaciones:
1) Percatarse que el estado de iluminación sea el correcto para facilitar la
visualización.
2) Revise que la línea de aire este bien conectada al fitting o conexión rápida
de la máquina. Así como el enchufe de alimentación de electricidad a 110
Voltios AC.
3) Chequear la presión en la línea de aire, esta no debe estar por debajo de
90 PSI ni exceder los 120 PSI.
4) Ubicar el pedal de accionamiento según su preferencia.
Para retirar remaches:
1) Colocar a presión la punta tipo punzón, y colocar el trompo inferior tipo
hueco.
2) Presione el botón verde en el tablero para encender la máquina.
3 Ubicar el remache a retirar sobre el trompo y dejar que la banda se apoye
sobre la cuna portante.
4) Alejar las manos del centro y tomar la banda por sus extremos sin meter
los dedos entre la banda y la cuna portante
5) Presionar el pedal y observar que el remache salga de su posición inicial
6) Soltar el pedal, cerciorarse que el punzón vuelva a su posición inicial.
7) Repetir la operación desde el paso número 3.
Para colocar remaches nuevos:
1) Medir el grosor de la banda, sumar el grosor del elemento friccionante, y
escoger el remache con la medida adecuada.
2) Colocar la punta percutora, y colocar el trompo inferior sólido.
3) Presione el botón verde en el tablero para encender la máquina.
4) Ubicar el remache nuevo sobre la punta del trompo y dejar que la banda
se apoye sobre la cuna portante.
lxxv
5) Alejar las manos del centro y tomar la banda por sus extremos sin meter
los dedos entre la banda y la cuna portante.
6) Presionar el pedal y observar que el remache se deforme en su posición
correcta.
7) Soltar el pedal, cerciorarse que el punzón vuelva a su posición inicial.
8) Repetir la operación desde el paso numero 4
Antropometría: La RBA 3 está diseñada tomando en cuenta el cuerpo
humano como elemento dimensionador, los controles de encendido y
apagado están ubicados justo en frente del operario dentro de su ángulo
visual directo. El control de accionamiento es de tipo pedal que no va sujeto
a la estructura de la maquina sino que permite el fácil acoplamiento tanto a
zurdos como diestros, la altura de la cuna de trabajo está justo por debajo
de la altura de los codos la cual es la apropiada para este tipo de trabajo.
Figura 24: Contexto AntropométricoFuente: Contreras, C. (2014)
lxxvi
Ergonomía: La RBA 3 es un dispositivo relativamente silencioso,
comparado con otros equipos eléctricos, debido a que la principal fuente de
ruido continuo proviene del compresor que le suministra el aire, de tal forma
que si el compresor es ubicado aislado al área de trabajo, los niveles de
ruido generados por la maquina disminuye considerablemente, pues la
generación de ruido se produce únicamente al momento de la descarga del
cilindro neumático. La RBA3 está provista de una cuna portante, la cual
soporta la estructura metálica de la zapata durante el proceso de remachado,
evitando el desgaste físico por sobre esfuerzo en el operario. Los bordes, y
curvas de la maquina han sido biselados, con la intención de mejorar la
forma, pero primordialmente con el objetivo de evitar generar lesiones al
operario, la zona que más ha sido sometida a los parámetros ergonométricos
es la cuna portante de la zapata, esta permite apoyar la zapata, proveerle
equilibrio sin necesidad que el operario realice un esfuerzo excesivo.
Figuras 25 y 26: Detalle ErgonométricoFuente: Contreras, C. (2014)
lxxvii
Percepción: La RBA3 goza de una morfología que permite al obrero
operarla de manera casi intuitiva, esto se debe a la morfología de la cuna
portante y la altura de la misma, tal como se aprecia en la siguiente figura.
Figura 27: Percepción de la RBA 3Fuente: Contreras, C. (2014)
Transporte: Debido a su peso y alto centro de gravedad se recomienda
para evitar lesiones y accidentes, que la RBA3 debe ser fijada al suelo con
pernos, por tal motivo, el transporte o reubicación periódica de la máquina
herramienta dentro del área de trabajo, se hace dificultosa e impráctica, por
ende se recomienda asignar un espacio definitivo, donde se realizara el
anclaje de manera permanente.
Requerimientos de función: Principios físicos químicos y técnicos del
funcionamiento del producto.
Mecanismos: El funcionamiento de la RBA3 viene determinado por la
combinación de sistemas eléctricos y neumáticos, los cuales trabajan de
manera conjunta para realizar el proceso mecánico. A nivel descriptivo el
lxxviii
funcionamiento comienza a partir del momento en que el operador presiona
el botón verde del tablero, este permite el flujo de energía eléctrica desde la
fuente o toma corriente al pedal interruptor, este a su vez mantiene
interrumpida la corriente hasta que el operario lo presiona y envía la señal de
voltaje a la electro válvula neumática la cual al recibir dicha corriente genera
un campo magnético en una bobina interna tipo solenoide, haciendo mover el
embolo que permite el paso de la presión de aire hacia el cilindro, a través de
la líneas de aire (mangueras de alta presión) el cual al tener aire en
expansión genera un movimiento aprovechable, luego de este realizar todo
su recorrido el operario suelta el pedal y se interrumpe el paso de corriente
hacia la electroválvula haciendo que esta retroceda en una función de tipo
¨espiche¨, liberando la presión haciendo retroceder el embolo del cilindro
ante la presión ejercida por el muelle que se encuentra dentro del cilindro. Al
finalizar la labor, el operario presiona el botón rojo, y este interrumpe todo
paso de corriente a la máquina, este mismo botón funciona como parada de
emergencia ante cualquier vicisitud.
Figura 28: Diagrama de la RBA 3Fuente: Contreras, C. (2014)
lxxix
Versatilidad: La fuerza ejercida por el cilindro neumático no solo puede
ser aprovechable para la deformación y fijación del remache, Con el cambio
de la punta percutora por una tipo punzón, y esta permite retirar los
remaches usados de manera rápida y segura, sin la utilización de martillos,
pulidora u otro elemento.
Resistencia: La resistencia va directamente ligada a la capacidad de la
máquina, y esta se puede hallar con base a diferentes fórmulas físicas
aplicadas a medidas y calibres de la máquina y sus componentes, el primer
punto es la deformación física del remache y la cantidad de fuerza puntual
necesaria para lograrlo. Los remaches según su material se dividen en dos
grupos: remaches de aluminio y remaches de acero blando o dúctil, los
cuales según la norma UNE 36009 se clasifican según su contenido bajo en
carbono 0.1 -0.2% como acero extra suave. Y su resistencia la deformación
es de 38-48 Kg/mm2, analizando la forma del remache y la sección
deformable del vástago se visualiza de esta forma.
Figura 29: RemachesFuente: Contreras, C. (2014)
lxxx
Donde el área a calcular es la superficie amarilla. La cual se calcula de la
siguiente manera:
Datos:
Diámetro del Circulo 1¿6mm
Diámetro del Circulo 1¿4.8mm
Área Total es igual al a la resta del área mayor menos el área menor.
Si el área de un círculo es: A=π r2
Ac1=π ×(3mm)2=28,274mm2
Ac2=π ×(2,4mm)2=18,095mm2
∆ t=Ac1−Ac2
∆ t=10,179mm2
El remache de mayor dureza está fabricado en acero extra suave con un
porcentaje de carbono del 0,1% al 0.2% y una resistencia a la deformación
plástica entre 38 y 48 Kg /mm2. Para lograr determinar la cantidad de fuerza
necesaria para la deformación plástica del remache se toma el promedio 42
Kg /mm2 y se multiplica por el área de la sección del remache, es decir,
F=∆ t ×42Kg /mm2
F=10,179mm2×42Kg /mm2
F=427,518Kg
En la teoría de la neumática la fórmula de la presión queda enunciada de
la siguiente manera: P=F / S Donde P es presión, F es fuerza y S
superficie y con esta fórmula se determina la presión necesaria en el cilindro
para realizar el trabajo ya que de antemano se conoce el diámetro del
embolo del cilindro neumático (80mm), se necesita hallar la presión en PSI
(Pounds Surface Inch, Libras sobre pulgada cuadrada) y este se rige por el
sistema métrico anglosajón se debe llevar los milímetros a pulgadas para
hallar el área del embolo en pulgadas cuadradas.
lxxxi
80mm=8cm Si 1pulgada equivale a 2,54 cmtenemos que 8cm=3,149 pulg
Y los kilos a libras
1Kg=2,204 lbs
427,518Kg=942,249 lbs
Aplicando de nuevo A=π r2
A=π ×1,5745 pulg2
A=7,788 pulg2
Aplicando la fórmula de Presión:
P=F / S
P=942,249lbs /7,788 pulg2
P=120,987 lbs / pulg2O psi.
Para dar un rango superior de potencia se debe calibrar el regulador de
presión de la línea de aire máximo 125 Psi solo cuando los remaches sean
de acero blando, el resto de remaches se deforman por debajo de esta
presión.
Calculo del momento, se estudiara de la misma manera que se estudia el
momento en una viga empotrada.
Fuerzas Horizontales; al no existir cargas en dirección horizontal, la
sumatoria de fuerzas horizontales se anula
∑ Fh=0→ Ah=0
Fuerzas Verticales
∑ Fv=0
Donde Av+Bv=−1000Kg
Momento
∑MA=¿P→ (1000Kg∙0,2m )−(Bv ∙0,3m )=0¿
Bv=666,66Kg
lxxxii
Según las tablas informativas del acero ASTM A36 este tiene un límite
elástico de 2530 Kg/cm2, una resistencia última de 4078,71 Kg/cm2 y un
coeficiente de trabajo (CT) de 1500Kg/cm2
A partir de estos datos se procede a calcular el coeficiente de seguridad
(CS), es decir la relación existente entre los coeficientes de trabajo y rotura,
la cual debe ser siempre un valor menor que la unidad. Teóricamente, si el
coeficiente de seguridad es igual a 1 significa que el material está siendo
sometido al valor al cual se rompe.
Limite elástico
36000 PSI /mm2
250N /mm
Limite elástico ASTM A36
2530Kg .cm2
Coeficiente de Rotura (CR) - Resistencia Última
4078,71Kg .cm2
Coeficiente limite (CL)
CL=2530Kg .cm2
Área de la sección
3mm×110mm=330mm2
Datos
CR=4078,71Kg .c m2
CT=1500kg/ cm2
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CS=CTCR
= 1500Kg /cm2
4078,71Kg .cm2 =0,36
CT=FA
=666,66Kg
3 30mm2=2,02Kg /mm2
CS=CTCR
= 2,02Kg /mm2
4078,71Kg .mm2 =0,000495<0,36
Acabado: Para dar un acabado optimo se han pulido todas las
soldaduras, y se han rectificado las porosidades e irregularidades en las
mismas, para evitar corrosión por los efectos ambientales se ha provisto de
fondo de adhesión (cromato de zinc) el cual sirve como capa de anclaje,
luego ha sido cubiertas con una capa generosa de fondo de alto relleno
(uretano), a todas las piezas .que componen la máquina. Y se revistieron con
dos capas de pintura (poliuretano activado de alto brillo) según sea su color,
finalmente le ha sido colocado la etiqueta de vinil identificadora del modelo.
Requerimientos estructurales: Se refiere a las partes, componentes y
elementos constitutivos de la maquina los cuales están determinados por:
Carcasa: En este modelo, la carcasa funciona como chasis por ende se
denomina bastidor, La cual ha sido fabricada en lámina de acero estructural
de 3mm de espesor utilizado como elemento de unión soldadura de tipo arco
eléctrico, respetando en todo momento los orificios donde van enroscados
los pernos de sujeción del gato.
Estructurabilidad: La calidad de un producto depende de la calidad del
material por el que está constituido y la adecuada escogencia del mismo
según sea su función y aplicación, en el caso de la RBA3 los materiales se
aplicaron según la siguiente gráfica:
lxxxiv
Cuadro 8: Componentes y Materiales
CODIGO NOMBRE DESCRIPCION/FUNCION
A TORNILLO Perno de acero que mantiene fijado el gato al chasis
B CILINDRO Tubo de acero maquinado en su interior y extremos de lámina acero 12 mm fijados con soldadura.
C EMBOLO Sección circular de aluminio de 15mm de espesor, el cual tiene una ranura en su canto para alojar el o-ring.
D RESORTE Muelle de acero de tipo compresión, su función es retornar al punto de inicio al percutor.
E TAPA GATO Es la tapa del gato su función es mantener el movimiento lineal y servir de tope al recorrido.
F EJE CENTRAL Eje de acero 1045. Su función es transmitir y concentrar la fuerza generada por el embolo.
G CHASIS Estructura de acero estructural conformada por un tubo cuadrado y lamina de 3 mm de espesor, y piezas de 12mm de espesor. Fijadas con soldadura por arco.
H INTERRUPTOR
Switch de seguridad tipo industrial, su función es permitir el paso de corriente eléctrica a la servo válvula.
I CUNA PORTANTE
Pieza hecha en lámina de acero 3mm y cilindrada con una curvatura que permite la fácil ubicación de la banda de frenos en la máquina.
J TROMPO Pieza realizada en acero SAE 4140 Para evitar deformaciones por los impactos, su función es soportar el remache.
K PEDAL INTERRUPTOR
Interruptor eléctrico de tipo industrial utilizado en diversas máquinas y herramientas.
Fuente: Contreras, C. (2014)
lxxxv
Requerimientos formales: Se definen como aquellos se refieren a los
caracteres estéticos de un producto.
Estilo, Unidad, Interés, Equilibrio y Superficie: La RBA 3 posee una
apariencia que manifiesta la calidad de su fabricación y sus líneas rectas
reflejan firmeza y seguridad, elementos muy tomados en cuenta a la hora de
realizar cualquier trabajo de restauración y que eleva el ímpetu del diseño
industrial más allá de solo la búsqueda de la solución del problema, sino de
que la misma solución. Tenga otros valores agregados en este caso la
calidad visual en el área de taller. La RBA3 también posee un diseño muy
equilibrado en su forma siendo una herramienta muy simétrica lo que permite
la fácil utilización tanto de diestros como zurdos.
lxxxvi
Grafico 30: Vista General de la RBA 3Fuente: Contreras, C. (2014)4. Costos:
Cuadro 9: Costos de máquinas y herramientas
Máquinas yherramientas
Proceso Tiempo Valor(Bs)/hora Total (Bs)
Cortadora Cortes rectos 4 horas 50 BsF 200BsFOxicorte Cortes curvos 2 horas 100 BsF 200BsFDobladora Doblado 2 horas 120 BsF 240BsFTorno Cilindrado 8 horas 120 BsF 960BsFSoldador Soldaduras 8 horas 100 BsF 800BsFPulidora esmeril
Rectificación 3 horas 50 BsF 150BsF
lxxxvii
Compresor Pintado 4 horas 60 BsF 240BsF.Taladro Perforado 2 Horas 50 BsF 100BsFMachos 8mm. Roscado 2 Horas 100 BsF 200BsFTotal 35 Horas 750 BsF 3.090 BsFFuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 10: Costos de materias primasMaterias Primas Proceso Cantidad Valor (Bs) Total (Bs)Tubo estructural 14 x 14 cm
Poste 1.5 mts. 16 BsF 300BsF
Lamina 15mm Pie y bases de gato pistón
30x90 cm 1BsF / cm2
2700BsF
Lamina 3mm Bases de gato cuna y tapa
60 x1 mts. 0,5 BsF 1200BsF
Barra de acero 1045Diam2.5cm
Eje de gato 25 cm. 16 BsF 400BsF
Tubo 4 pulgadas calibre 1cm.
Cilindro. 35 cm. 16BsF 560BsF.
Manómetro de glicerina.
|medición de presión
1 2500BsF 2500BsF.
Botón interruptor.
Interrumpe electricidad.
1 2000BsF 2000BsF.
¼ galón de fondo anticorrosivo.
Fondeado 1 270BsF 270BsF.
¼ de pintura martillada azul.
Pintura de acabado
1 370BsF 370BsF.
Tornillería Armado y ensamblado
12 30BsF 360BsF.
Total 5229,5BsF 10.660 BsFFuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 11: Costos de mano de obraMano de obra Proceso Número
horasValor(Bs)/
horaTotal
Soldador Soldadura mig 8horas 150BsF. 1200BsF.Oxicorte Corte de
planchas2 horas 500BsF. 1000BsF.
Dobladora Doblado de lámina
2 horas 100BsF 200BsF
Torno Cilindrado 8 horas 100BsF 800BsFPulidora Rectificación 3 horas 50BsF 150BsF
lxxxviii
esmerilCompresor Pintado 4 horas 50BsF 200BsFTaladro Perforado 2 horas 50BsF 100BsFMachos 8mm. Roscado 2 horas 50BsF 100BsFTotal 31 horas 1.050 BsF 3.750 BsFFuente: Contreras, C. (2014)
Cuadro 12: Costos de producciónEl Costo de Producción de una sola Remachadora seria el siguiente:Concepto GastosMáquinas y herramientas 3.090 BsFMaterias Primas 10.660 BsFMano de obra 3.750 BsFTotal 17.500 BsFFuente: Contreras, C. (2014)
lxxxix
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Se puede concluir que los trabajos que conlleven a tareas rutinarias, e
impliquen el uso repetido de la fuerza y alto rango de movimiento, solo traen
como consecuencias daños físicos que a corto o largo plazo terminan por
disminuir la calidad de vida de los operarios; con el diseño de la
Remachadora de Bandas Automáticas 3 se conseguiría una significativa
reducción de esfuerzos físicos, durante el proceso restauración de zapatas
de freno, evitando los impactos repetitivos que amerita dicho proceso.
Por otro lado, se pudo constatar que los puestos de trabajo en los
talleres de auto frenos, realizan sus labores enfrentando muchos factores de
riesgo ergonómico que le impiden al trabajador realizar sus actividades con
comodidad y protegiendo su salud. La falta de información y capacitación del
personal que desempeña labores en los talleres, genera que realicen un mal
aprovechamiento de los recursos materiales y humanos, sin tomar en cuenta
los beneficios de invertir en máquinas y herramientas que simplifiquen el
trabajo y agilicen los procesos, por consiguiente la máquina diseña responde
a los principios ergonómicos y antropométricas que se requieren para
tecnificar el proceso de restauración.
En este orden de ideas, la máquina RBA 3, dispone de componentes
mecánicos necesarios para un óptimo funcionamiento y aplicados a la
resolución del problema observado, tomando en cuenta los cálculos de
esfuerzos pertinentes; que hacen de la máquina, un dispositivo de trabajo
seguro y de calidad, puesto que, el uso correcto de las herramientas
adecuadas en cualquier labor disminuye los índices de riesgos y las
probabilidades de accidentes laborales; cabe destacar que la investigación
se fundamenta en un enfoque de diseño industrial con el fin de mejorar el
espacio de trabajo, ofreciendo oportunidades de desarrollo.
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Muchos talleres hoy en día, realizan labores de manera muy empírica,
en la mayoría de los casos no se debe a falta de presupuesto sino a la
deficiencia de información referida a las actuales soluciones en el área
correspondiente, con el estudio se concluye también que la construcción no
genera gastos onerosos comparados con los beneficios que se podrían
obtener con la utilización de la máquina, la cual constituye igualmente una
inversión a largo plazo para el taller de auto frenos.
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Recomendaciones
A la hora de solucionar un problema en un puesto de trabajo o línea
de producción a través de diseño de máquinas o herramientas se debe tomar
en cuenta al máximo posible los principios antropométricos y ergonómicos
con el objetivo de crear un objeto no solo útil sino agradable a los sentidos.
De igual manera, es relevante la implementación de tecnología en los
diferentes talleres de Auto frenos, con el fin de garantizar mayor calidad en el
servicio, así como el bienestar y seguridad de los operarios y mecánicos
De consolidarse la construcción de esta máquina, se deben respetar
las medidas, dimensiones y materiales; no alterar las instrucciones de
construcción, ni de uso y manejo de la misma, con el objeto de asegurar su
correcto funcionamiento. Igualmente se debe cumplir el sistema de
mantenimiento para alargar la vida útil de la máquina y su correcto
desenvolvimiento.
Es recomendable estudiar la ubicación correcta de la maquina dentro
espacio del taller para acondicionar los niveles de humedad, luz e intemperie,
con la finalidad de evitar desgastes debidos al entorno y que no tengan que
ver con el desgaste por utilidad, de esta manera se puede garantizar un
periodo de vida útil extenso y prolongado que se traduce en utilidades para el
propietario.
Para asegurar el uso correcto de la remachadora es recomendable
que sea usada por personal capacitado y con conocimiento en el área de
remachado, de no ser así aumentarían los riesgos de lesiones, por tanto es
pertinente el adiestramiento del personal por parte de los operarios más
antiguos y expertos, tanto en el uso, seguridad, y mantenimiento de la
misma.
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CURRICULUM VITAEContreras M. Carlos E. Dirección: Michelena,
Santa Rita: Calle 2 Esquina con Avenida 0 Casa S/N.
0424 – 7215012 E-mail:[email protected]
V.-15.353.014T.S.U. EN TECNOLOGÍA
AUTOMOTRIZ
Estudios RealizadosEducación Instituto Especialidad FechaIngeniería Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Diseño Industrial 2014Diplomado Escuela Cinética Diseño Automotriz 2013Diplomado I.U.T.I. – MAPFRE Peritaje de Vehículos 2004
T.S.U. Instituto Universitario de Tecnología Industrial TSU Tecn. Automotriz 2003Bachillerato Colegio Parroquial Juan Pablo II Bachiller en Ciencias 1998
Cargos desempeñados:“Venta de Repuestos y Accesorios para el Automóvil, Servicios en Carburación y Entonación” En REPUESTOS Y TALLER LILICAR. Michelena-Táchira. Teléfono: 0277 2230953. 1.999 - 2.003.Diseño y Elaboración de Cajas Acústicas en Fibra de Vidrio y Aerografía. En CARRETO Car Accesorios. Av. 0 Esq. Calle 2 Michelena-Táchira. Telf. 04163763593. 2004 – 2007Mecánico en Servicios de Scanner y Revisión Vehículos Fuel Injection y Limpieza de Inyectores en Taller SERAUTINCA C.A. Barrancas – San Cristóbal. 2.008 - 2.009.
Charlas:Bujías de Encendido NGK” NGK do Brasil. Año 2002.“Sistema Ultra 7000 y Línea Excelo de Sherwin Williams, Reacabado Automotriz”. Año 2004.Inyección, Encendido y Bujías Bosch” Bosch Autopartes Venezuela. Año 2005.
Cursos realizados:“Principios de Lubricación” BP Oil de Venezuela Año 2002.“Partes de Motores SealedPower” Federal Mogul de Venezuela. Año 2002.“Bujías Champion” Federal Mogul de Venezuela Año 2002.“Rodamientos BCA y Estoperas Nacional” Federal Mogul de Venezuela. Año 2002.“Frenos Wagner” Federal Mogul de Venezuela. Año 2002.Curso de Locución. Academia de Locución Macabeo Jr. Publicidad S.A. Año 2006.
Congresos y Seminarios:I Congreso Nacional del Automóvil. Federal Mogul – UNET- San Cristóbal Año 2005.I Congreso Nacional y Taller de Ventas y Superación Personal – Internacional de Responsabilidad C.A. y ENTECO (Enfoque Técnico Conductual) San Cristóbal Año 2007I Seminario Aerografía Artística Comercial y Publicitaria. Academia IRÁN ATELIER Año 2007II Congreso Nacional: La Venta Eficaz: Como mejorar relaciones con el Cliente - Internacional de Responsabilidad C.A. y Educación para el Crecimiento Organizacional. San Cristóbal Año 2008III Congreso Nacional: Aliados de Negocios y Talleres de Formación Profesional - Internacional de Responsabilidad C.A. y Educación para el Crecimiento Organizacional. San Cristóbal Año 2008
Conocimientos y Habilidades Básicas:Idioma Inglés.Manejo de Microsoft Office 2.010, Windows 7, Sketchup Diseño 3D, Adobe Audition Premier.Preparación y Aplicación: Pinturas Acrílicas, Sintéticas, Catalizadas, Poliéster y Poliuretano.Aplicación de Resinas, Fibra de Vidrio y Acrílicos.Instalación de Sistemas de Audio y Multimedia.Aerografía, Ilustración y Dibujo Profesional.
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Conocimientos Básicos de Soldadura.
DISEÑO DE UNA REMACHADORA NEUMÁTICA PARA LA TECNIFICACIÓN DEL PROCESO DE RESTAURACIÓN DE ZAPATAS DE FRENO (AUTOMÓVILES
CON FRENOS DE TAMBOR)
Autor: Carlos Eduardo Contreras MolinaC.I. V-15.353.014
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al Título de Ingeniero en Diseño Industrial APROBADO en nombre del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, por el Jurado Examinador designado.
En la ciudad de San Cristóbal a los 09 días del mes de Mayo de 2014
______________________ ______________________(Firma) (Firma)
Ing. Toloza Dulcey Heberth Ing. Salcedo Contreras JesúsC.I. V-17.370.828 C.I. V-14.708.250
______________________(Firma)
Arquitecto Torres Ramírez GermánC.I. V-18.718.743
San Cristóbal, Mayo de 2014
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN SAN CRISTÓBAL ESTADO TÁCHIRA.
ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL.
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