AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION

DISEÑO DE U NA GRUA VERTICAL

Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial2015CARRERA : Ingeniería Industrial

CURSO : Mecánica y Resistencia de Materiales

PROFESOR : Durand Porras, Juan Carlos

ASESORES : Rosa Elena Inocente Cotrina

Heinrich Manuel Rodriguez Álvarez 

2015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015

Dedicatoria:A todas aquellas personas que, de cualquier forma o manera, comprenden y aceptan el tiempo que no compartimos con ellos los fines de semana y que saben que al culminar esta aventura universitaria, serán quienes disfruten de los maravillosos frutos que nos dará este periodo corto de mucho esfuerzo. A ellos nuestros más sinceros agradecimientos por tan maravilloso gesto de amor hacia nosotros.

Índice

Introducción.………………………………………………………... pág. 6

Objetivo del proyecto.……………………………………………………… pág. 7

Objetivo general

Objetivos específicos

Antecedentes….……………………………………………………… pág. 8

Calculando el diseño……………………………………………… pág. 12

Calculando centro de masa de la estructura

Calculando cuando el peso se encuentra en el punto extremo

Calculando cuando el peso se encuentra en el punto medio

Calculando cortante y momento flotante

Conclusiones…….………………………………………………… pág. 20

Recomendaciones.………………………………………………… pág. 21

Bibliografía……….………………………………………………… pág. 22

PRESENTACION DE LA EMPRESA

Somos una empresa dedicada a la fabricación, reparación, comercialización, distribución de

repuestos de máquinas industriales y otras actividades relacionadas a la industria metal

mecánica. Ofreciendo a nuestra clientela productos de la más alta tecnología y calidad a

precios competitivos.

Nuestra vasta experiencia adquirida durante más de 10 años de actividad, permiten brindar

asesoría a clientes que requieren resolver sus problemas técnicos y productivos.

PLANTA DE PRODUCCION

Misión.-

Desarrollar productos y servicios de calidad en el área metal mecánica, aplicando tecnologías

de vanguardia, como maquinarias computarizadas CNC, para satisfacción de nuestros clientes

con personal altamente calificado, y manteniendo el respeto hacia el medio ambiente.

Visión.-

Mantener una fuerte presencia en el mercado nacional- Industrial, desarrollar nuevos métodos

de producción y fortalecer la relación con los actuales y futuros clientes nacionales e

internacionales. 

Introducción

Los conocimientos de Física, Mecánica y Resistencia de materiales, son

herramientas de gran importancia para nuestro desarrollo, dotan al  ser

humano con la capacidad de poder pensar, crear, establecer criterios y otorgar

confianza frente a muchas situaciones.

En el presente trabajo intentamos demostrar la importancia y la aplicabilidad

de conceptos para el diseño de una grúa vertical, para el transporte de equipos

mecánicos, este trabajo contribuirá a mejorar las condiciones en el área de

Fresadora y por ende incrementar la productividad de la empresa.

Objetivo Del Proyecto

Objetivo General.-

Diseñar una grúa vertical de tal forma que se pueda reducir el esfuerzo físico

de los técnicos del área de fresadora

Evitar lesiones físicos en el personal.

Objetivos Específicos.-

Identificar y seleccionar el sistema adecuado para cubrir la problemática del

proyecto.

Aplicar, adecuadamente, conceptos y fórmulas para el cálculo de momento y

fuerzas que se necesitará para la implementación de este equipo.

Afianzar y poner en práctica los conocimientos del curso.

Antecedentes:

En la empresa en el área de Fresadora, los equipos mecánicos o dispositivos de las

máquinas herramientas, normalmente se acostumbraba a levantarlos a mano de

forma individual o con la ayuda de otras personas para ser transportados asía la

bancada de la máquina. Conforme pasaba el tiempo, los técnicos del área

empezaron adolecer de dolores de espalda, columna y otras partes más del cuerpo,

ante estas anomalías hemos optado en diseñar para el área una grúa vertical y con

la ayuda de un tecle poder levantar los equipos y dispositivos de la maquina e

incluso levantar mecanismos pesados para su maquinado.

Tomaremos en cuenta el equipo más pesado que es de 170 Kg, seguido por los

mecanismos mecánicos con 140 Kg y los demás con 120 Kg.

Esta grúa se encontrara empotrada con dos apoyos en unas de las columnas y será

operado por los mismos técnicos.

MECANISMOS QUE SON LEVANTADOS CON LA GRUA:

Figura 1 Figura 2

Figura 3

Mecanismo de inversión = 14OKg 170 Kg

Mecanismos de Tapas y Sopladoras = 120kg c/c/u

ACCESORIOS PARA LEVANTAR LA CARGA:

Figura 4

Figura 5

Troller de 9Kg

Tecle de 0.5Tn = 8Kg

TABLA DE SELECCIÓN DEL MATERIAL:

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Diseño cad estructura:Figura 9

Figura 10

Calculando el diseño:

Calculando del centro de masa de la estructura.

Figura 11

1

x

y

2.10 m

2

3

0.12 m

68.40 Kg

187 Kg0.82 m

0.75 m

Centro de Gravedad Estructurada

Tabla 1

FIG m (Kg) x y x.m y.m1 15.14 0 0.375 0 5.6782 7.26 1.05 0.375 7.623 2.7233 46 1.05 0 48.30 0

S 68.4 55.923 8.401

Finalmente:

x= xmm

=55,92368,40

=0.82

y= ymm

=8,40168,40

=0.12

C.G. (0.82 ; 0.12)

Cálculo cuando el peso se encuentra en el punto extremo.

Figura 12

By

68.40 Kg

187 Kg

0.82 m

0.75 m

A

B

C

Bx

Ax

MA

MB

Del equilibrio:

Fx=0 Ax=Bx … .. 1

Fy=0 By−68.4 Kg−187 Kg=0

By=255.4 kg

M=0−68.4 (0.82 )−187 (2.1 )+Bx (0.75 )=0

Bx=598.38 kg

En 1

Ax=B x=598.38 Kg

2.10 m

Ahora solo trabajemos en el nudo “C”.

Figura 13

En equilibrio:

x=0+FAC−FBC cos (16.5 )=0

+FAC=FBC cos (16.5 )

+F AC=631.31 Kg

y=0FBC Sen (16.5 )−187=0

FBC Sen (16.5 )=187

FBC=658.42 Kg

Ahora trabajamos en el nudo “A”.

16.5

187FBC Cos (16.5)

FBC Sen (16.5)

FAC A

B

C

Ax FACA

Se encuentran en equilibrio

x=0+ Ax−FAC=0

Ax=FAC

En 1

Ax=Bx=631.31 Kg

Ahora trabajamos en el nudo “B”.

Se encuentran en equilibrio

y=0−By+187+FAB=0

187=By−FAB

FAB=68.4 Kg

631.31 Kg

Bx FAC = 631.31B

FAB

187By

255.4

Compresión

Calculando cuando el peso se encuentra en el punto medio.

Figura 14

Se encuentran en equilibrio:

Fx=0 Ax=Bx

Fy=0 By=68.40+187 Kg

By=255.4 Kg

M=0−68.4 (0.82 )−187 (1.05 )+Bx (0.75 )

Bx=336.58 KgF

Ahora trabajamos en el nudo “B”.

Se encuentran en equilibrio

x=0+Bx=FBC cos16.5 …….2

68.40 Kg

187 Kg

0.82 m

0.75 m

A

B

C

Bx

Ax

MA

MB

1.05 1.05

C.G.

BxFBC Cos 16.5

16.51.31FBC Sen 16,5

FABBy

y=0 FAB=By+FBC Sen16.5 ……. 3

Para AC

Se encuentran en equilibrio:

Fx=0 Ax=FBC cos16.5

Fy=0 FBC Sen 16.5=68.40+187

FBC=899.25 KgF ……….4

4 en 2 y 3

Bx=862.22 KgF=Ax …………… ..5

FAB=510.8 KgF

También para la barra AC

Ax=FAC

FAC=862.22 KgF

AxMA

68.4 kg187 kg

FBC Cos 16.5

FBC Sen 16.5

Compresión

Compresión

Tracción

De los cálculos analizados tenemos que:

Peso en el extremo

Figura 15

Peso en el Centro

Figura 16

Compresión

FAB = 68.4 kg Tensión

A

B

CFAC = 631.31 Kg

187 kg

FBC =658.42 KgTracción

CompresiónFAB = 510.8 kg

A

B

C

FAC = 862.22 Kg

187 kg

FBC =899.25 Kg

Tracción

Tensión

Calculando Cortante y Momento Flectores.

Figura17

By

68.40 Kg 187 Kg

0.82 m

Bx

Ax

1

0.75

0.375118.30.375

-631.31

631.31

473.4825

(-)

M-

+

V-

+

Conclusiones:

De los cálculos realizados en la estructura, hemos podido hallar el C.G. con una coordenada en X e Y de (0.82; 0.12) y siendo su peso total de la estructura de 68.4KgF.

Para fines de cálculo de todos los mecanismos que son levantados con la grúa vertical, hemos utilizado un mecanismo que más peso tiene equivalente a 170Kg, adicionándole al peso total el peso del troller de 9Kg y el peso del tecle (0.5TON) de 8Kg, la cual los tres pesos hacen un equivalente a 187Kg utilizado para los cálculos correspondientes.

Además se calculó los momentos cuando el peso está en el extremo de la barra hallándose en 598.38KgF y cuando el peso está en el centro el momento se reduce en un 56% es decir 336.58KgF.

Hallándose el cálculo de los nudos, con el peso en el extremo se determina que la barra BC está sometida a 658.42KgF de tracción y la barra AC en 631.31KgF de compresión y la barra AB a una compresión mínima de 68.4Kff. Finalmente cuando el peso está en el centro se determina que las barras AB y BC se encuentran sometidas a compresión en 510.8KgF y 899.25KgF respectivamente.

Recomendaciones:

De los cálculos realizados se recomienda utilizar el izaje de los mecanismos en el punto extremo con la finalidad de reducir la tracción y compresión, de esta manera prolongar la vida útil de la grúa.

Es muy importante que para cada diseño de estructuras se utilicen estos cálculos, debido a que nos permite conocer los esfuerzos a que serán sometidos los materiales.

Un buen cálculo de estructuras nos asegura la vida útil del equipo y la seguridad de la persona que lo manipula.

REFERENCIAS:

https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza http://www.fisicapractica.com/momento.php http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/nayive/Temario/

Tema6_Fuerza_cortante_momento_Flector.pdf

BIBLIOGRAFIA:

www.catalogoacerosarequipa.com.pe

https://books.google.com.pe/books? id=Vq3HdDHRsz8C&printsec=frontcover&dq=mecanica&hl=es&sa=X&ei=TJiVVPL0IsuhNs_egJgN&ved=0CFoQ6AEwCQ#v=onepage&q=mecanica&f=false.

http://es.slideshare.net/lorenzinofernandez/mecanica-vectorial-para-ingenieria-9-ed- beer-johnston

http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/e-s-t-t-i-c-definicion-y-terminos- fundamentales/e-s-t-t-i-c-definicion-y-terminos-fundamentales.shtml

Datos de Contacto:

1. Durand Porras, Juan Carlos Universidad Privada del Norte –Lima

jdu@upnorte.edu.pe

2. Rodriguez Alvarez, Heinrich Manuel

Universidad Privada del Norte –Lima

heinrichroal@gmail.com

3. Inocente Cotrina , Rosa Elena Universidad Privada del Norte –Lima

rinocentec26@hotmail.com