ascensor de carga automatico

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO “ASCENSOR DE CARGA AUTOMÁTICO” T E S I S Que para obtener el titulo de: INGENIERO EN ROBÓTICA INDUSTRIAL PRESENTAN: BOTELLO BAEZ JOSÉ ROBERTO PALMA DE JESÚS GABRIEL VILLEGAS GARCÍA JAVIER ASESORES: M. EN C. GUILLERMO AMÉZQUITA MARTÍNEZ ING. JOSÉ ANTONIO JAVIER ÁVILA MÉNDEZ MEXICO, D.F. 2008

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Page 1: Ascensor de Carga Automatico

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

“ASCENSOR DE CARGA AUTOMÁTICO”

T E S I S

Que para obtener el titulo de:

INGENIERO EN ROBÓTICA INDUSTRIAL

PRESENTAN:

BOTELLO BAEZ JOSÉ ROBERTO PALMA DE JESÚS GABRIEL VILLEGAS GARCÍA JAVIER

ASESORES:

M. EN C. GUILLERMO AMÉZQUITA MARTÍNEZ ING. JOSÉ ANTONIO JAVIER ÁVILA MÉNDEZ

MEXICO, D.F. 2008

Page 2: Ascensor de Carga Automatico

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

TESIS COLECTIVA y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

QUE PARA OBTENER EL TíTULO DE INGENIERO EN ROBÓTICA INDUSTRIAL DEBERÁN DESARROLLAR LOS CC. BOTELLO BAEZ JOSÉ ROBERTO

PALMA DE JESÚS GABRIEL VILLEGAS GARCíA JAVIER

"ASCENSOR DE CARGA AUTOMÁTICO"

Se presenta esta tesis como un compendio de conocimientos y técnicas adquiridos durante la formación profesional cuyo objetivo es diseñar maquinaria para facilitar el trabajo del ser humano.

EL TEMA COMPRENDERÁ LOS SIGUIENTES PUNTOS:

1.- GENERALIDADES.

2.- ANÁLISIS Y SEGUIMIENTO DE LAS OPERACIONES DEL SISTEMA.

3.- DISEÑO MECÁNICO Y ESTRUCTURA ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA.

4.- ESTUDIO DE COSTOS.

México, D.F. a 22 de septiembre del 2008. \\\0ENlc~'4

<;)'1(, Xi~l.t ~~ AS¡ESOR f~~ ~ .~ '\ ASESOR

/ ~fj ~~ ~ / ; ~m /j

M. en C. GU~O AMÉZQUr::" IPN !;::. JO::::TONI:JAVIER ÁVILA MARTíNEZ TITULACiÓN MÉNDEZ

PROFESIO 1'1 AL

E ~ M &.~~hl~CPó1~~~R

.. ~. ING. JORGE GÓMEZ VILLARREAL

NOTA: Se sugiere utilizar el Sistema Internacional de Unidades. AT- 228/2008 P. S. 00 - 07 /. I _ JGV/FVC/9~

Page 3: Ascensor de Carga Automatico

Este trabajo esta dedicado en primer lugar a DIOS, en segundo a mis PADRES y HERMANOS que nunca dudaron en brindarme su apoyo cuando los necesite, y por ultimo a todos mis grandes amigos (Luis, Fernando, Yvonne, Thania, etc.) que estuvieron ahí para brindarme palabras de aliento, una sonrisa y para jugarme una broma en el momento indicado. ROBERTO BOTELLO

Page 4: Ascensor de Carga Automatico

A G R A D E C I M I E N T O

A mis padres por brindarme su apoyo y motivación en todo momento para terminar con

mis estudios, ya que son el motor de mi vida para salir adelante de todos mis proyectos

y sueños que he realizado y que realizare.

A mi hermana, gracias por estar en todo momento con tus muestras de apoyo para que

terminara mis estudios e impulsarme a seguir cumpliendo todas mis metas.

A mis amigos que me brindaron su amistad en los momentos que necesitaba un apoyo al

cursar mis estudios y que supieron estar en los buenos y malos momentos que pasamos

en la carera.

Gabriel Palma de Jesús.

Page 5: Ascensor de Carga Automatico

Agradecimientos:

A mis padres; por todo su apoyo moral, su comprensión y entendimiento. Por darme el animo a seguir adelante con su ejemplo y su amor; demostrándome que no existen impedimentos para hacer las cosas. Así como al estar conmigo en los buenos y malos tiempos.

A mi hermana, por su apoyo incondicional, su cariño y por compartir el legado de nuestros padres.

A mi familia; por su empeño a motivarme a seguir adelante, así como sus deseos de buena fortuna hacia mí.

Y a mis amigos y compañeros ; por creer en mi y demostrarme su admiración.

Javier Villegas García.

Page 6: Ascensor de Carga Automatico

1

ÍNDICE

ÍNDICE

ÍNDICE DE FIGURAS.......................................................................................................................................4

ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................................................6

RESUMEN.........................................................................................................................................................8

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................9

OBJETIVO GENERAL.................................................................................................................................11

CAPÌTULO I

Objetivos de Investigación................................................................................................................................14

1.1 ANALISIS DE FACTIBILIDAD...............................................................................................................14

1.1.1 Factibilidad..............................................................................................................................................16

1.1.2 Posibles Soluciones.................................................................................................................................19

1.1.3Justificación..............................................................................................................................................21

1.1.4 Agentes a considerar...............................................................................................................................21

1.1.5 Factores para el desarrollo del sistema...................................................................................................22

1.2 MAANEJO DE MATERIALES...............................................................................................................23

1.2.1 Accesorios para el manejo de carga........................................................................................................24

1.3 SEGURIDAD EN TRASPORTE DE CARGA………..............................................................................24

1.4 PATÌN HIDRÁULICO..............................................................................................................................25

1.5 PARTICULARIDADES DE MONTACARGAS ELECTRICO..............................................................26

1.6 EXCLUSIVAS DE LOS MONTACARGAS ELÉCTRICOS..................................................................27

1.7 SUMARIO.................................................................................................................................................27

CAPÌTULO II

2.1 FUNCIONAMIENTO DE ASCENSOR DE CARGA AUTOMÁTICO……..........................................29

2.2 NORMA OFICIAL MEXICANA..............................................................................................................30

2.3 CONFIGURACIÒN DEL MONTACARGAS AUTOMÁTICO...............................................................30

2.3.1 Sistema electrónico-eléctrico...................................................................................................................30

2.3.2 Sistema hidráulico...................................................................................................................................31

2.3.3 Sistema mecánico....................................................................................................................................31

2.4 CARACTERISTICAS DE INTEGRACIÓN DEL SISTEMA..................................................................33

Page 7: Ascensor de Carga Automatico

2

ÌNDICE

2.4.1 Principios de potencia hidráulica............................................................................................................34

2.5 TANQUE Y ACCESORIOS......................................................................................................................38

2.6 MOTOBOMBA .........................................................................................................................................38

2.7 VÀLVULAS..............................................................................................................................................40

2.8 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA.................................................................................................40

2.8.1 Clasificación de motores de C.D.............................................................................................................41

2.8.2 Principios básicos del motor de C.D.....................................................................................................41

2.8.3 Las conexiones de los motores de C.D.................................................................................................42

2.8.4 El arranque de los motores de C.D......................................................................................................43

2.8.5 Motores de C.D. sin escobillas.............................................................................................................44

2.9. BATERÌAS...............................................................................................................................................44

2.9.1 Acción electroquímica de una batería ....................................................................................................45

2.9.2 Descarga y Recarga.................................................................................................................................45

2.9.3 Factores que influyen en la vida y rendimiento de una batería............................................................46

2.9.4 Especificaciones...................................................................................................................................47

2.9.5 Limpieza...............................................................................................................................................47

2.9.6 Prueba de densidad especifica..............................................................................................................48

2.9.7 Prueba de medición de voltaje..............................................................................................................49

2.9.8 Almacenamiento...................................................................................................................................50

2.10 TARIMAS...............................................................................................................................................50

2.11 SUMARIO..............................................................................................................................................51

CAPÌTULO III

3.1 CÀLCULO DE UNIDAD MECÁNICA....................................................................................................53

3.1.1 DISEÑO DE ENGRANES Y DIÁMETRO CORRESPONDIENTE A FLECHA.................................53

3.1.2 CÀLCULO DE CUÑA............................................................................................................................58

3.2 DISEÑO DE UÑAS................................................................................................................................... 59

3.3 DISEÑO DE RIEL......................................................................................................................................61

3.4 DISEÑO DE COLUMNA DE LLANTAS.................................................................................................63

3.4.1 DISEÑO DE VIGA PARA LLANTAS...................................................................................................65

3.4.2 RUEDAS PARA TRABAJO EXTRA PESADO....................................................................................67

3.5 DISEÑO DE PRISMA CORTO.................................................................................................................67

Page 8: Ascensor de Carga Automatico

3

ÌNDICE

3.5.1 DISEÑO DE SOLDADURA PARA UNION PERFIL – RIEL..............................................................69

3.6 DESCRIPCIÒN DEL MANUBRIO...........................................................................................................70

3.7 CÀLCULO DE UNIDAD HIDRÁULICA ................................................................................................71

3.7.1 CÀLCULO DE DIÁMETRO DE PISTÓN ............................................................................................71

3.7.2 CÀLCULO DE BOMBA HIDRÀULICA...............................................................................................74

3.7.3 CÀLCULO DE ACUMULADOR...........................................................................................................75

3.7.3.1 PROPOSITOS DEL FLUIDO..............................................................................................................77

3.7.3.2 VISCOSIDAD......................................................................................................................................78

3.7.4 CEDULA DE TUBERIA.........................................................................................................................79

3.7.4.1 SELECCIÒN DE TUBERÍA ...............................................................................................................81

3.7.5 TANQUES Y ACONDICIONADORES DEL FLUIDO........................................................................83

3.7.5.1 DISEÑO DE LAS PAREDES DEL TANQUE....................................................................................83

3.7.6 DIAGRAMA HIDRÁULICO .................................................................................................................87

3.8 SISTEMA ELÈCTRICO -ELECTRONICO...............................................................................................88

3.8.1 MODO DE OPERACIÓN DE MOTORES.............................................................................................88

3.8.2 ELECTROVALVULA DIRECCIONAL................................................................................................90

3.9 SUMINISTRO DE ENERGÍA ...................................................................................................................92

3.10 ETAPA DE POTENCIA...........................................................................................................................94

3.11 ETAPA DE CONTROL..........................................................................................................................102

3.11.1 MICROCONTROLADOR...................................................................................................................103

3.11.2 PROGRAMACIÒN ............................................................................................................................106

3.11.3 DIAGRAMAS DE FLUJO..................................................................................................................108

3.12 DIAGRAMA ELECTRONICO..............................................................................................................110

3.13 SUMARIO..............................................................................................................................................112

CAPÌTULO VI

4.1 DEFINICIÒN DE PROYECTO................................................................................................................114

4.2 DEFINICIÒN DE COSTO........................................................................................................................114

4.3 ESTUDIO DE COSTOS...........................................................................................................................115

4.4 MATERIA PRIMA...................................................................................................................................115

4.5 COSTOMECÁNICO................................................................................................................................116

4.6 COSTO HIDRÁULICO...........................................................................................................................117

Page 9: Ascensor de Carga Automatico

4

ÌNDICE

4.7 COSTO ELECTRICO – ELECTRÓNICO...............................................................................................117

4.8 DETALLE DEL COSTO ENGRANE – PIÑÓN......................................................................................118

4.9 DETALLE DEL COSTO DEL PISTÓN HIDRÁULICO .......................................................................120

4.10 JUSTIFICACIÒN ECONÓMICA..........................................................................................................122

4.11 SUMARIO..............................................................................................................................................123

CONCLUSIONES GENERALES..................................................................................................................124

REFERENCIAS..............................................................................................................................................125

ANEXO 1-A....................................................................................................................................................129

ANEXO 2-A....................................................................................................................................................134

Page 10: Ascensor de Carga Automatico

5

ÍNDICE

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPÌTULO I

1.1 TINA PARA MATERIAL A GRANEL.....................................................................................................23

1.2 TARIMA DE DOS CARAS.......................................................................................................................24

CAPÌTULO II

2.1 PERSPECTIVA DE ELEVACIÓN ...........................................................................................................31

2.2 MANUBRIO CON INCLINACIÓN..........................................................................................................32

2.3 ACOPLAMIENTO DE TRANSMISIÓN...................................................................................................32

2.4 PATÍN ESTÁNDAR...................................................................................................................................33

2.5 ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA HIDRÁULICO ........................................................................35

2.6 PARTES DE UN CILINDRO.....................................................................................................................36

2.7 CILINDRO TELESCÒPICO......................................................................................................................37

2.8 EMBOLO BUZO........................................................................................................................................37

CAPÌTULO III

3.1 DIAGRAMA X-Y CORTANTES FLEXIONANTES...............................................................................56

3.2 DIAGRAMA Z-X CORTANTES FLEXIONANTES................................................................................56

3.3 FUERZA TANGENCIAL DE LA CUÑA..................................................................................................58

3.4 UÑA DEL PERFIL TIPO “C”....................................................................................................................59

3.5 VIGA DE UÑAS.........................................................................................................................................59

3.6 RIEL DE UÑAS TIPO RECTANGULAR.................................................................................................61

3.7VIGA DE RIEL ..........................................................................................................................................62

3.8COLUMNA DE LLANTAS........................................................................................................................63

3.9 COEFICIENTES DE RELACIÓN DE ESBELTEZ..................................................................................64

3.10 COLUMNA Y VIGA DE LLANTAS......................................................................................................64

3.11 VIGA DE LLANTAS...............................................................................................................................65

3.12 RUEDAS A UTILIZAR............................................................................................................................67

3.13 PRISMA CORTO.....................................................................................................................................68

3.14 CARACTERISTICAS DE UNION DE SOLDADURA..........................................................................69

3.15 VISTA FRONTAL DE MANUBRIO –TRANSMICIÒN .......................................................................70

3.16 COLUMNA DEL PISTÓN ......................................................................................................................72

Page 11: Ascensor de Carga Automatico

6

ÍNDICE

3.17 LUBRICACIÒN DE LAS PARTES DE OPERACIÓN ..........................................................................78

3.18 FUERZAS QUE ACTUAN EN EL TANQUE.........................................................................................84

3.19 FUERZAS ACTUANDO EN LA PARED DEL TANQUE.....................................................................84

3.20 DEPOSITO DE ACEITE .........................................................................................................................85

3.21 DIAGRAMA HIDRÀULICO...................................................................................................................87

3.22 MOTOR ELECTRICO.............................................................................................................................89

3.23 GRAFICA DE EFICIENCIA DE MOTOBOMBA..................................................................................90

3.24 ESTRUCTURA INTERNA DE LA VÁLVULA.....................................................................................90

3.25 VALORES DE INSTALACIÓN DE UNA VÁLVULA..........................................................................92

3.26 GRAFICA DE EFICIENCIA DE LA BATERÍA ....................................................................................94

3.27 ESTRUCTURA DEL MOC 3041.............................................................................................................95

3.28 ESTRUCTURA DE UN RELVADOR.....................................................................................................97

3.29 CONSTITUCIÒN DE UN RELEVADOR...............................................................................................98

3.30 DIAGRAMA DE REGULADORES LM.................................................................................................99

3.31 ETAPA DE POPTENCIA.......................................................................................................................100

3.32 DIAGRAMA DE ACCIONAMIENTO DEL MOTOR..........................................................................101

3.33 SIMBOLO ESQUEMATICO DEL TRIAC...........................................................................................102

3.34 ESTRUCTURA DEL PIC 16F84...........................................................................................................104

3.35 BANCO DE REGISTROS DEL PIC 16F84..........................................................................................105

3.36 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA.......................................................................................108

3.37 DIAGRAMA DE ACCIÒN DEL MOTOR...........................................................................................109

3.38 DIAGRAMA DE CIRCUITO ELECTRÓNICO....................................................................................110

3.39 INTEGRACIÒN DE LOS ELEMENTOS..............................................................................................111

Page 12: Ascensor de Carga Automatico

7

ÍNDICE

ÍNDICE DE TABLAS

CAPÌTULO I

CAPÌTULO II

2.1 RANGOS COMPARATIVOS DE BOMBAS............................................................................................39

2.2 ESPECIFICACIONES DE BATERÍAS PLOMO-ÁCIDO........................................................................47

2.3 DENSIDAD DE BATERÍAS......................................................................................................................49

2.4 PRUEBA DE MEDICIÓN DE VOLTAJE A LA BATERÍA....................................................................49

2.5 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE TARIMAS...................................................................................50

CAPÌTULO III

3.1 CARACTERISTICAS DE ELECTRODOS REVESTIDOS......................................................................69

3.2 COMPARATIVA DE MOTOBOMBAS....................................................................................................74

3.3 SELECCIÒN DE CEDULA DE TUBERIA...............................................................................................80

3.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE ELECTROVALVULA...............................................................91

3.5 BOBINAS DE CORRIENTE CONTINUA PARA ELECTROVALVULA..............................................91

3.6 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE BATERÍA ..................................................................................92

3.7 CONSTITUCIÒN DE BATERÍA ..............................................................................................................93

3.8 CAPACIDAD Y MODELO DE BATERÍA ..............................................................................................93

3.9 RANGOS MÁXIMOS DEL MOC3041.....................................................................................................96

3.10 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL 7805........................................................................................99

3.11 CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL 7812......................................................................................100

3.12 CARACTERÌSTICAS TÉCNICAS DEL TRIAC..................................................................................102

3.13 FACTIBILIDAD DEL MICROCONTROLADOR ...............................................................................103

CAPÌTULO IV

4.1 ESTUDIO DE COSTOS...........................................................................................................................120

4.2 COSTO ANUAL DE MANTENIMIENTO.............................................................................................122

Page 13: Ascensor de Carga Automatico

8

RESUMEN

RESUMEN

Un montacargas es un vehículo de uso rudo e industrial, el cual se utiliza en almacenes y tiendas de

autoservicio para transportar tarimas con mercancías y acomodarlas en plataformas. Aguanta cargas pesadas,

que ningún grupo de personas podría soportar por sí misma, y ahorra horas de trabajo pues se traslada un

peso considerable de una sola vez en lugar de ir dividiendo el contenido de las tarimas por partes o secciones.

Los montacargas son técnicamente pesados vehículos de metal o de acero que están elaborados por una

plataforma que desliza por una guía lateral o vertical rígida o bien por dos guías rígidas paralelas, ambas

unidas a la estructura. Se utilizan para subir o bajar materiales pesados.

Hay una gran variedad de montacargas, los cuales se caracterizan por la capacidad que tienen al transportar

distintos tipos de carga, ya sea material a granel en contenedores, maquinaria, materia prima o algunos otros

objetos que se requieran trasladar a lo largo de algún proceso o actividad en la industria.

En la actualidad los montacargas de gasolina, gas L.P. y eléctricos difieren de un montacargas de uñas

( patín hidráulico), ya que su costo es mas elevado y de difícil acceso en espacios reducidos; un montacargas

de uñas es operado manualmente por una o dos personas generando un esfuerzo físico, que en ocasiones por

este tipo de problemas disminuye el tiempo de traslado y abastecimiento en la producción, cabe mencionar

que con el tiempo el operador puede sufrir algún daño físico. Se propone diseñar un ascensor de carga

automático, el cual contendrá el diseño del sistema de transmisión mecánica y eléctrica, un dispositivo que

controle la elevación de las uñas por medio de un pistón hidráulico, accionado por un control ubicado en el

manubrio, el cual regirá la velocidad de avance, encendido y apagado del sistema de transporte automático,

cabe mencionar que el abastecimiento de energía se realizará por medio de baterías recargables.

Teniendo en consideración las características, requerimientos y propuestas de diseño que se deben cumplir

(las cuales se proponen posteriormente), se presenta esta investigación.

Page 14: Ascensor de Carga Automatico

9

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia el transporte se convirtió en una necesidad del hombre, al poder llevar consigo

pertenencias y objetos, inicia hace muchos años con la creación de la rueda, la cual constituye una parte

integral de la mayoría de los vehículos y sistemas de transporte terrestre.[Enciclopedia Libre,2006]

Una dificultad que presentaba la rueda era el poder vencer la fricción, ya que en ese tiempo los caminos

presentaban relieves y obstáculos naturales, por ello, las antiguas civilizaciones aprovechaban al máximo

todo recurso natural posible.

Con la Revolución Industrial comenzó el avance en la evolución tecnológica. Los inventos técnicos (motor

de explosión, la hélice, la maquina de vapor, etc.), aceleraron el desarrollo del transporte. El vapor de agua

y más tarde, la electricidad y el petróleo fueron la nueva fuerza motriz utilizada por transportes marítimos y

terrestres.

El desarrollo de transportes en el mundo a generado una gran economía, pero sobre todo a desarrollado un

grado muy elevado de movilidad alrededor de las industrias. En el presente, tanto las personas como las

mercancías pueden trasladarse fácil y rápidamente, es por ello que el transporte interactúa con las vías de

comunicación convirtiéndose en un factor importante.

Hoy la movilidad y la flexibilidad caracterizan a las unidades de producción independiente, industrias,

fabricas, oficinas, mediante los diversos sistemas de transportes estudiados actualmente, aún así la

coordinación de los diversos tipos de transporte es un enorme problema, se ha intentado resolver mediante

diversos transportes tanto de carga pero sin flexibilidad en su manejo, recorriendo grandes distancias y con

unidades más pequeñas y móviles para las distancias más cortas.

Con la implementación de las nuevas tecnologías y la tendencia actual de las industrias, la superación

constante y competencia mutua tanto en calidad, producción, implementación de nuevos sistemas como el

ahorro de espacios. El uso de maquinaria es para aumentar la capacidad de producción del individuo,

haciendo que el producto llegue al medio donde se tiene menor grado de adquisición.

Page 15: Ascensor de Carga Automatico

10

INTRODUCCIÓN

Tomando en cuenta el peso que continuamente se es transportado, los aparatos de fabricación que tienen

que manejarse con los materiales, se aprecia hasta cierto punto, la importancia de adoptar medios

disponibles de transporte necesario de los materiales. Las industrias tienen problemas con el transporte de

sus materiales, son pocas las que realizan estudios en donde se revela el peso total de material que es

transportado diariamente para realizar sus productos.

Los aparatos para efectuar el transporte de materiales son elegidos de acuerdo al servicio que requieran las

industrias. Pudiendo tener sistemas de transporte como: rodillos, bandas, polipastos, grúas, carretillas

manuales o eléctricas, etc.; hasta ascensores de carga, los cuales son impulsados por medio de motores de

gasolina, gas LP, diesel y otros son impulsados por motores eléctricos.

Page 16: Ascensor de Carga Automatico

11

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVO GENERAL.

Diseñar un sistema para un ascensor de carga automático el cual agilice el transporte de carga, aplicando los

conocimientos obtenidos en la carrera de Ingeniería en Robótica Industrial.

• Evaluar el problema que actualmente se tiene.

• Considerar la mejor alternativa.

• Definir cada uno de los componentes a utilizar en los sistemas, mecánico, eléctrico y electrónico.

• Realizar el diseño mecánico, eléctrico, electrónico y la programación.

• Determinar los costos que engloban el sistema, así como, el desarrollo de un producto viable.

Page 17: Ascensor de Carga Automatico

12

OBJETIVO GENERAL

Por medio del objetivo mencionado y la investigación que se realiza, es posible cumplir con un proyecto de

investigación, el cual comprenderá cuatro capítulos.

Capítulo I Generalidades de los componentes principales y estudio general del ascensor de carga.

Capítulo II Análisis y seguimiento de las operaciones del sistema.

Capítulo III Contiene el diseño mecánico de sus elementos, la integración de estos, así como la estructura

electrónica como su programación.

Capítulo IV Contempla el estudio completo de costos y si el proyecto es viable para el mercado.

Nota: Los artículos o información específica que mencionan algunos puntos en esta tesis a un tema determinado se

presentan en los anexos.

Page 18: Ascensor de Carga Automatico

13

CAPÌTULO I

CAPÍTULO I

En este capítulo se hablara de las

generalidades del ascensor de carga ,su

utilización, componentes principales,

características y la factibilidad de este.

Page 19: Ascensor de Carga Automatico

14

GENERALIDADES

INTRODUCCIÓN.

Dados los avances de la tecnología es de vital importancia el poder contar con mejoras en productos,

materiales, objetos, transportes, etc.; los cuales son manejados por el ser humano, uno de ellos es el patín de

uñas hidráulico, a lo largo de este capitulo se estudiarán las características y soluciones principales para

contemplar la mejor alternativa.

OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN:

Desarrollar el estudio e investigación para crear un sistema de transporte automático (ascensor de carga

automatico), facilitando la actividad y reduciendo el esfuerzo físico del operador. Obteniendo un sistema

confiable, flexible y de fácil manejo tomando en consideración una solución económica viable.

1.1 ANALISIS DE FACTIBILIDAD.

Necesidad: “Facilitar el traslado de carga en áreas reducidas de trabajo”.

REQUISITOS:

• Capacidad de carga máxima de 3 Toneladas.

• No exceder medidas estándar ( 90x160cm.).

• Control de velocidad máxima de 1 m/s.

• Manejo flexible.

• Cumplir con las normas de manejo y almacenamiento de materiales.

• Sistema Automático.

Page 20: Ascensor de Carga Automatico

15

GENERALIDADES

COMPONENTES MECÁNICOS: Flechas, vigas, sistema de transmisión, engranes, pistón hidráulico, bujes

y rodamientos.

COMPONENTES ELECTRÓNICOS: Microcontrolador, tips, interfases, potenciómetros, controles de

velocidad.

COMPONENTES ELÉCTRICOS: Motores, Motobomba, Electro válvula, Baterías.

CARACTERÍSTICAS:

• Se propone una capacidad de 3 toneladas, pero se buscara la mayor capacidad posible sin exceder las

metas de diseño.

• El diseño se hará bajo las normas de seguridad establecidas en México (NOM)

Expedidas por la Secretaria del Trabajo y Previsión Social.

• Se hará un estudio de las áreas de trabajo de medianas, pequeñas, y micro empresas, mercado el cual

se contempla para el diseño del montacargas.

• Tomar en cuenta el mercado existente de tarimas y contenedores para transporte dentro de los

montacargas de patín.

Page 21: Ascensor de Carga Automatico

16

GENERALIDADES

1.1.1 FACTIBILIDAD.

En la actualidad el transporte de carga se realiza por medio de montacargas de patín, de gasolina o gas

L.P, gatos hidráulicos, etc; que son de acuerdo a las necesidades propias en las industrias correspondientes a

sus espacios, ya que algunas empresas cuentan con áreas reducidas para trasladar su producto, maquinaria,

materia prima, etc; por lo cual; se requiere que exista mayor versatilidad en el trasporte de productos dentro

de empresas, almacenes, bodegas, etc. Es necesario agilizar este tipo de transporte dentro de los procesos de

fabricación y/o hasta llegar a su punto de venta.

IMPLEMENTACIÓN.

Haciendo hincapié en las deficiencias y problemas que tienen los aparatos existentes para transporte de

cualquier tipo de materiales es posible implementar el diseño de un ascensor de carga automático, para

agilizar el traslado de materiales, el cual podrá manejarse dentro de espacios reducidos, el posible daño

físico el cual sufren los trabajadores puede ser eliminado, el control de avance será regido por el operador y

se disminuirán los costos a comparación de un montacargas de $200,000 pesos, eliminando problemas

existentes en el trasporte, es posible que el patín de uñas hidráulico automático sea aplicable a cualquier

proceso para aumentar la eficiencia.

ESTADO DEL ARTE.

Se encontró información necesaria para la investigación de montacargas comenzando por las ventajas y

desventajas existentes las cuales se deben de tomar al seleccionar este tipo de aparatos para distintas

industrias ya que algunos utilizan como suministro la gasolina otros son eléctricos para distintos tipos de

áreas de trabajo existentes en empresas. Contemplar el uso de motores eléctricos o motores de combustión

interna y realiza un estudio entre la flexibilidad de cada tipo de trasporte ya que por norma se deben de

utilizar para las necesidades que convengan. La capacidad de cada aparato de traslado es variable por lo cual

con esta investigación nos auxiliaremos en el estudio técnico para selección de motores, pero sin duda

complementaremos la información que se tiene para montacargas ya que este proyecto de investigación

Page 22: Ascensor de Carga Automatico

17

GENERALIDADES

menciona características que cumplen los ascensores de carga y cual seria la opción más viable para utilizar

un aparato de transporte como estos.[Vallado,1975].

Contemplando diversos factores es posible el relacionar las diferentes fases de operación y mantenimiento de

los elementos eléctricos y electrónicos que contienen los sistemas de los montacargas, específicamente en los

suministros se tienen que considerar cualidades y características posibles al usar baterías para el

abastecimiento de los sistemas, ya que posiblemente el problema más grave es la secuencia de

mantenimiento y limpieza de baterías por otro lado es de vital importancia la limpieza de esta, ya que sin

mantenimiento adecuado la alimentación puede ser dañada.

Al utilizar motores eléctricos para el desplazamiento del montacargas se especifica el uso adecuado y

capacidad de este tipo de elementos ya que son el centro del sistema.[Cárdenas,1996]

Para implementar un mejor sistema hidráulico existe la posibilidad de auxiliarse con otra investigación ya

realizada, la cual hace hincapié en los componentes hidráulicos, como: actuadores, válvulas, moto-bombas,

y demás dispositivo hidráulicos que requiera este proyecto.

Considera el funcionamiento de los diferentes tipos de actuador, como lo son:

• De simple acción.

• De doble efecto.

• Diferenciales.

• No diferenciales.[Santos,2004]

Con respecto a el diseño hidráulico se puede considerar como mejor opción el uso de un cilindro hidráulico

que podría ayudarnos a tener una altura considerable en la elevación de uñas, dando paso a una mejor

versatilidad.

Por otro lado es posible el tomar ideas para los cálculos mecánicos los cuales conllevan a auxiliarnos en

investigaciones anteriores de como podemos desarrollar el diseño de capacidad máxima del sistema de

elevación, por lo la investigación la cual observamos nos ayudará como referencia para el calculo del

montacargas en los tres sistemas en que esta dividido ( eléctrico, hidráulico, mecánico) considerando una

tarima colocada sobre las uñas del montacargas y partir de ahí para obtener las capacidades y características

de todos los componentes.

Del proyecto de investigación que se reviso es posible tomar consideraciones como el calculo de capacidad

máxima para el diseño, este calculo fue tomado en base al peso total de vehículos, ya que se propone el

Page 23: Ascensor de Carga Automatico

18

GENERALIDADES

desarrollo de un elevador para estacionamiento por lo cual en la parte mecánica y de diseño proponemos

auxiliarnos por medio de esta investigación.[Cabello,2002]

Se tomará información detallada del sistema de elevación, la cual se propone mejorar para que la altura de

los ascensores de carga sea más flexible.

La suspensión la cual tiene el vehículo se deberá calcular en base a la carga y desplazamiento, se puede

referirla estudio de un a suspensión de un vehículo tipo mini baja, con la finalidad de estudiar su

comportamiento bajo condiciones de trabajo se consideran para los cálculos: el comportamiento con respecto

a la fricción, gravedad y fuerzas que ejercen sobre este.[Méndez,2002]

Estos parámetros son de mucha ayuda ya que el ascensor va a trabajar bajo condiciones que requieran

considerar los aspectos antes mencionados.

En el sistema de control se hace referencia al estudio sistemático con relación al tipo de alimentación que

tienen las maquinas y como es controlado. Tomaremos en cuenta los cálculos y estudios realizados para los

sistemas de arranque de motores y control.[Crespo,etal.2004]

Propiamente es posible aprovechar al máximo de las referencias antes mencionadas para cada uno de los

sistemas que contempla el diseño del ascensor de carga automático, ya que deseamos crear un sistema

intermedio entre los gatos de patín de uñas hidráulico y los montacargas motorizados, es posible el disminuir

costos y posiblemente introducir el diseño del montacargas de uñas automático en cualquier tipo de área

reducida para trasporte.

Page 24: Ascensor de Carga Automatico

19

GENERALIDADES

1.1.2 POSIBLES SOLUCIONES.

TRASLADO DE CARGA DE MANERA MANUAL.

Al trasladar cargas, maquinaria o productos manualmente genera un esfuerzo físico para el trabajador, cabe

mencionar que al realizar esta actividad el personal puede sufrir lesiones ocasionadas por el exceso de carga

en el cuerpo y traslado inadecuado de esta. Obligando al patrón a realizar exámenes médicos al personal

periódicamente.

Como el transporte es realizado por este, cabe señalar que el producto puede ser dañado en el tiempo el cual

es transportado.

TRANSPORTE MANUAL(TRABAJADOR)

MONTACARGAS DE PATIN

GATO HIDRÀULICO

MONTACARGAS MOTORIZADO

ASCENSOR DE CARGA AUTOMATICO

TIE

MPO

DE

TRA

NSL

AD

O

FLEX

IBIL

IDA

D

VEL

OC

IDA

D D

E R

ESPU

ESTA

ÀR

EAS

RED

UC

IDA

S

CO

STO

SGRAFICA DE

FACTIBILIDAD

ESTUDIO VIABLE

ESTUDIO NO VIABLE X

X

X

XXX

X

X X

XX

X

Page 25: Ascensor de Carga Automatico

20

GENERALIDADES

En el traslado de carga manual no existe una velocidad de respuesta pero a su vez puede que no exista

flexibilidad viable, genera a futuro costos para la empresa, ya que el operador puede sufrir una lesión al no

tener los cuidados adecuados por levantar peso, el operador realiza un esfuerzo físico.

TRANSPORTE POR MEDIO DE MONTACARGAS

Para poder operar este tipo de maquinaria, se requiere de capacitación y adiestramiento, esto genera costos

para la empresa. Haciendo hincapié de igual manera que estos sistemas tienen una transmisión trasera y esto

hace mas complejo su manejo, por otro lado los montacargas de gasolina, gas L.P. o eléctricos son utilizado

en medios industriales en los cuales se tenga un espacio apreciable para que puedan conducirse dentro de los

pasillos.

Con un montacargas motorizado existe velocidad de respuesta y flexibilidad, la capacitación para el

operador generara costos a la compañía, sus suministros o insumos son el gas o gasolina que también generan

costos.

TRANSPORTE DE CARGA POR MEDIO DE MONTACARGAS DE PATÌN Y GATO HIDRÁULICO

Estos dos sistemas cumplen con el mismo principio, ya que el sistema de elevación es

manual, así como también el traslado de este.

En ocasiones para transportar una carga de gran peso, se requieren hasta 3 operadores, generando hora

hombre inútiles.

Todo esto implica la ineficiencia de este sistema

El patín de uñas o Gato Hidráulico carece de velocidad de respuesta pero es flexible así mismo tiende a

generar esfuerzos físicos al estar manipulando el gato mecánico para elevar la carga, por otro lado su tiempo

de traslado no es factible.

TRANSPORTE POR MEDIO DE ASCENSOR DE CARGA AUTOMÁTICO.

El ascensor de carga automático es flexible tiene velocidad de respuesta, su insumo esta dado por la batería

para suministrar energía al sistema, su manejo puede ser confiable agilizando la entrega de cargas por lo cual,

también presenta flexibilidad.

Page 26: Ascensor de Carga Automatico

21

GENERALIDADES

1.1.3 JUSTIFICACIÓN

En la actualidad existen diversos sistemas para el transporte de carga, claro esta que difieren en sus

capacidades, a continuación se mencionan algunos:

TIPO DE TRANSPORTE CAPACIDAD

Patín hidráulico de 500 a 2500kg

Montacargas Electrico de 4000 a 7500kg

Montacargas de gasolina de 4000 a 1000kg o más

Grúas viajeras / polipastos de 500kg a mas

Al proponer una opción mas se consideran ciertos requerimientos ya que es posible la implementación de

este tipo de sistemas pensando en áreas de difícil acceso, que a comparación de otros no requiera

capacitación, esfuerzo alguno mas que el de caminar, y que sea tan seguro que cualquier persona lo pueda

usar, se propone una solución que no genere otras necesidades.

Por lo anterior, es posible la utilización en las medianas, pequeñas y micro empresas, que por lo regular

carecen de naves o infraestructuras de gran capacidad, áreas definidas para carga y descarga, personal

necesario y capacitado para el manejo de sistemas más complejos

altos costos de mantenimiento

1.1.4 AGENTES A CONSIDERAR

Los agentes que se tomaran en cuenta para el desarrollo del ascensor de carga automático deberán cumplir

con las siguientes requerimientos:

• Capacidad de carga máxima de 3 Toneladas.

Actualmente en el traslado de materiales por medio de montacargas de patín o gato hidráulico la

capacidad oscila de 0.5 a 1 tonelada, por lo cual se desea rebasar esa capacidad.

Page 27: Ascensor de Carga Automatico

22

GENERALIDADES

• No exceder medidas de 90x160cm.

La capacidad en cada pasillo es diferente, es por ello que el diseño no deberá exceder las medidas

mencionadas.

• Control de velocidad máxima de 1 m/s.

Al manejar dispositivos manuales es difícil mantener el control de velocidad para un avance

constante ya a una persona le es difícil el jalar cargas sumamente pesadas por lo cual necesita ayuda

de otra persona.

• Manejo flexible.

El manejo debe ser fácil y sencillo para los operadores.

• Cumplir con las normas de manejo y almacenamiento de materiales.

La Norma Oficial Mexicana NOM-006-STPS-2000, menciona condiciones de operación,

almacenamiento, seguridad y diseño para este tipo de transportes, es por ello parte del diseño se regirá

por normas.

• Sistema Automático.

El elemento de transporte que proponemos diseñar se manipulara de manera automática, tomando en

cuenta que el operador regirá el movimiento del montacargas por medio del pequeño panel de control

a diseñar.

1.1.5 FACTORES PARA EL DESARROLLO DEL SISTEMA.

La implementación del sistema contempla factores los cuales deben cumplir con necesidades especificas por

lo tanto se podrá dar solución.

• Suministro.

La alimentación para el accionamiento de los elementos que componen el sistema lo realizarán

baterías recargables para disminuir costos y optimizar el funcionamiento.

• Optimización y Traslado.

Page 28: Ascensor de Carga Automatico

23

GENERALIDADES

Utilizando un control de velocidad se puede realizar una mayor eficiencia en el transporte de

cualquier tipo de carga como también optimiza la entrega de materiales.

• Seguridad

Por una parte cumpliremos con las normas de seguridad, por otro lado también es posible reducir el

malestar físico que al operador le ocasione.

1.2 MANEJO DE MATERIALES.

El manejo de materiales es recoger y depositar, trasladar en un plano horizontal o vertical y por cualquier

medio, materiales o productos de cualquier clase.

Por otro lado, cuando nos referimos a aparatos de manipulación: son todos los mecanismos utilizados en el

transporte de los materiales junto a los dispositivos auxiliares que sean necesarios para completar el trabajo.

El material a granel se refiere a las substancias que se encuentran sueltas en polvo, granos o terrones, como:

carbón, trigo, harina, etc.(Fig. 1.1)

Fig.1.1 TINA PARA MATERIAL A GRANEL.

El material de embalaje son las cajas de cartón, cestas, canastas, sacos o costales y también los recipientes

descubiertos en los cuales se contiene distinto tipo de materiales.

Page 29: Ascensor de Carga Automatico

24

GENERALIDADES

1.2.1 ACCESORIOS PARA EL MANEJO DE CARGA

Al trasportar los materiales se toma en cuenta las tarimas para el desplazamiento, esta consiste en dos

tableros separados por travesaños estando destinados a ocupar ese espacio para facilitar la inserción de la

orquilla en este.

Las tarimas se pueden construir de madera ya que su costo es bajo, en ocasiones cuando la calidad de la

madera es pésima infiere en los costos de la empresa, por lo cual es indispensable el pensar en que las tarimas

se pueden realizar con madera de alta calidad.

Podemos apreciar los diferentes tipos de tarimas para la manipulación de materiales por medio del

montacargas de uñas dependiendo las necesidades en el trasporte.

Existen las tarimas estándar llamadas de dos caras ya que la superficie inferior es plana, la cual permite

apilar las cargas una encima de otra, esto hace que se puedan apilar innumerables cargas y facilita el

acomodo ya que se pueden colocar tableros por encima de los ringleros de carga para evitar accidentes. (Fig.

1.2)

Fig. 1.2 TARIMA DE DOS CARAS.

1.3 SEGURIDAD EN TRASPORTE DE CARGA

El tipo de material que se utilice para el transporte dependerá del producto. Sin embargo, el principio básico

en embalaje es conocido como el concepto de “carga unitaria” o “unitarización”.

La “unitarización” se basa en que todos los transportistas deberían empacar la carga de manera que pueda

ser movida y manipulada durante toda la cadena de distribución con equipo mecánico, como montacargas y

grúas. Esta práctica reduce la mano de obra, la manipulación de cajas y una cantidad de daños. Igualmente

agiliza la carga y descarga con el equipo apropiado, hace más eficaces las operaciones.

Page 30: Ascensor de Carga Automatico

25

GENERALIDADES

En la práctica, el concepto de “carga unitaria” significa que artículos pequeños, sumamente caros, como

calculadoras, se colocan primero en cajas de madera o en contenedores de pared doble, o incluso triple,

totalmente cerradas para evitar así robos y cualquier daño. En segundo lugar, habrá que asegurar las cajas

o contenedores a las tarimas con cintas de acero (flejes) o con envoltorio termoencogible. Los artículos más

grandes se pueden fijar directamente a la tarima, asegurándose que estén adecuadamente protegidos

contra daños.[Susta,2006]

Los materiales de empaque se seleccionar dependiendo el producto y de las condiciones ambientales, como

temperatura, humedad, atmósfera deseada alrededor del producto, resistencia del empaque, costos existentes,

especificaciones del comprador y regulaciones gubernamentales. Los procedimientos de empaque deberán

cumplir con las recomendaciones que se mencionan:

1. E producto debe estar apropiadamente acolchado o bloqueado por encima de las tarimas o contenedor

para evitar que se mueva o que se maltrate.

2. Se debe seleccionar el tamaño y estilo de tarima que sea más apropiado. Una tarima accesible por los

cuatro costados permite que un montacargas o una carretilla elevadora se le acerque desde cualquier

dirección, facilitando así su manipulación. Además, las dimensiones estándar de una tarima, 1000 mm

por 1200 mm (40 pulgadas x 48 pulgadas).

3. Tratar toda superficie ferrosa con un anticorrosivo para que el producto llegue al punto de destino sin

herrumbre o corrosión.

4. No se debe intentar llenar demasiado cada contenedor, puesto que el peso podría exceder sus límites.

1.4 PATÌN HIDRÁULICO

La operación de estos sistemas es confiable, cabe mencionar que a pesar de la manipulación que realiza el

operador en el mecanismo de elevación sin duda alguna es preciso para utilizarse en cualquier lugar,

debemos tomar en cuenta que la capacidad máxima de un patín es de 2500kg, es importante el poder

incrementar este rango y hacerlo aún mas confiable en su utilización.

El patín hidráulico se considera como una nave de trasporte y de acuerdo con las normas no es un

montacargas, para cambiar esa perspectiva realizaremos mejoras a este sistema estándar y obtendremos una

nave intermedia entre patín y montacargas mas barato y con una aplicación más amplia.

Page 31: Ascensor de Carga Automatico

26

GENERALIDADES

1.5 PARTICULARIDADES DE MONTACARGAS ELECTRICO.

Los montacargas propulsados por energía eléctrica tienen las siguientes exclusivas:

• Son limpios, silenciosos y libres de escapes tóxicos.

• Los costos de operación y mantenimiento son menores.

• No consumen aire por no haber combustión (no generan contaminación).

Los montacargas eléctricos pueden tener uno o dos motores de tracción, y están equipados con circuito

electrónico que controla la potencia eléctrica aplicada a los motores de tracción, permitiendo el máximo

aprovechamiento de la energía al interrumpir el paso de la corriente en el momento de soltar el acelerador o

suspender una maniobra de levantamiento. Además el ensamble directo entre los motores de tracción y la

unidad motriz, permite aumentar la eficiencia de la carga de la batería.

Por otra parte los montacargas eléctricos son muy eficientes en el trasporte de cargas ligeras, así como en

espacios reducidos, donde su pequeño radio de giro les confiere una excelente maniobrabilidad.

Pero los montacargas eléctricos también tienen sus limitaciones. Sus menores costos de operación

compensan la mayor inversión inicial en proporción directa al tiempo que el equipo funcione.

Esto coloca a los montacargas eléctricos en desventaja en aquellas industrias de naturaleza cíclica, donde el

equipo permanece inactivo parte del tiempo.

Por lo cual el mantenimiento regular y cuidadoso de los circuitos eléctricos y sus componentes, es un medio

para conservar el montacargas en óptimas condiciones, pero también es un paso necesario para garantizar el

máximo rendimiento y seguridad de operación.

Page 32: Ascensor de Carga Automatico

27

GENERALIDADES

1.6 EXCLUSIVAS DE LOS MONTACARGAS ELECTRICOS

• Silencioso: Los dispositivos que utilizan motores eléctricos son más silenciosos que los de

combustión interna, motivo por el cual es posible utilizarlo en distintas áreas por otro lado los de

combustión son limitados por el sonido que generan.

• Aceleración: Para los motores de combustión se necesitan dos pedales para regir la aceleración en

cambio para los eléctricos solo se necesita un pedal pudiendo regular el avance suavemente.

• Medio ambiente: Los sistemas de combustión generan contaminación y es posible que puedan dañar

la atmósfera de trabajo cuando las áreas son cerradas en cambio los eléctricos no generan

contaminación.

• Tiempo inoperante: los sistemas eléctricos tienen un menor tiempo inoperante el cual es

aproximadamente de 3% comparado con el 12% de los sistemas de combustión interna. [Vallado, 1975]

1.7 SUMARIO

Al término de este capítulo se cumplió con la prioridad de definir correctamente el problema basándonos en

la necesidad planteada, esto se logró debido al estudio de factibilidad, analizando las características del

problema y las posibles soluciones existentes tomando en consideración ventajas y desventajas.

Al desarrollar un sistema de transporte para facilitar dicha actividad y reduciendo el esfuerzo físico del

operador, se obtiene un sistema confiable, flexible y de fácil manejo tomando en consideración una solución

económica viable. El costo de la inversión será recuperado conformé al desempeño del producto.

También se definió el principal aspecto de este proyecto, el cual es el transporte de carga, desde su

surgimiento, sus diferentes etapas de transporte y evolución de los mismos.

En el siguiente capítulo se describirán los sistemas que conforman el elemento de transporte para dar una

solución al problema.

Page 33: Ascensor de Carga Automatico

28

CAPÌTULO II

CAPÍTULO II

Este capítulo comprende el estudio

general de los componentes principales,

así como las disposiciones y seguimientos

que deben de cumplir los componentes a

utilizar.

Page 34: Ascensor de Carga Automatico

29

ANALISIS

INTRODUCCIÓN

A lo largo del capitulo anterior se observaron las características posibles para el desarrollo de los sistemas

de trasporte, por otro lado, en el presente capitulo se estudiará cada uno de los componentes que

contemplan el funcionamiento del ascensor de carga y definiremos algunas características de los subsistemas.

2.1 FUNCIONAMIENTO DEL ASCENSOR DE CARGA AUTOMATICO

ELEVACION DE UÑAS:

La principal función del ascensor de carga es elevación y descenso de las uñas, por medio de un pistón

hidráulico, para la elevación de una carga que en la mayoría de los casos estar sobrepuesta en una tarima.

Esta función será controlada por electro válvulas. Con el objetivo de trasladar cargas.

TRANSLADO:

El traslado del móvil con la carga sobrepuesta en las uñas se llevara acabo a una velocidad máxima de 1m/s

por medio de un motor eléctrico que será controlado por un dispositivo colocado en el manubrio, por medio

de un sistema de paro de emergencia que anclara el motor.

OTRAS FUNCIONES:

• Apertura y cierre de uñas: para el paso por áreas reducidas, como también diversas formas de cargas

y tarimas.

• Brazo de palanca: dispositivo para facilitar la rotación de eje de la dirección.

• Indicadores: dispositivo de indicación de carga y estado hidráulico.

Page 35: Ascensor de Carga Automatico

30

ANALISIS

2.2 NORMA OFICIAL MEXICANA

Para el desarrollo del sistema del ascensor de carga automático debemos considerar las normas establecidas

para carga y traslado de materiales, por otro lado los requerimientos los cuales se deben seguir el la

implementación de sistemas de trasporte, es por ello que en el anexo 1-A se mencionan a detalle las normas

mexicanas que por ley se exigen.

2.3 CONFIGURACION DEL ASCENSOR DE CARGA AUTOMATICO:

Para una mejor comprensión del sistema se ha propuesto en tres subsistemas de la siguiente manera:

2.3.1 SISTEMA ELÈCTRICO-ELECTRONICO

ALIMENTACIÓN.

Proporcionada por baterías conectadas en serie, proporcionando la energía necesaria para el movimiento de

los elementos.

CARGA.

Sistema de carga que convierte corriente alterna de 127 V. a corriente directa. Instalado en el lugar o área de

resguardo del montacargas.

Esta interfase del sistema de carga a las batería del montacargas se efectuar por medio de un cable y conector

bipolar.

CONTROL.

Circuito electrónico que por medio de un microcontrolador efectuará todas las operaciones para las cuales

esta diseñado este sistema de ascensor de carga automático.

ABASTECIMIENTO.

Se abastecerá de la corriente que requiere el motor, bomba hidráulica, Control, y dispositivos indicadores

control y carga.

Page 36: Ascensor de Carga Automatico

31

ANALISIS

2.3.2 SISTEMA HIDRÁULICO.

ACTUADOR.

Por medio de un pistón hidráulico se llevara a cabo la elevación de las uñas del ascensor, impulsado por el

fluido hidráulico a presión dada por una bomba o impulsor hidráulico, controlado por una electro válvula.

Este fluido será llevado al pistón y a un acumulador por medio de tubería flexible de alta presión.

2.3.3 SISTEMA MECÁNICO.

MECANISMO.

Por medio de un mecanismo se transmitirá el movimiento vertical del vástago del

actuador a las uñas del montacargas (Fig. 2.1); dándole la elevación o descenso a estas.

Fig. 2.1 PERSPECTIVA DE ELEVACIÒN.

DIRECCIÓN.

La dirección es delantera accionada por el giro del eje de rotación de las dos ruedas delanteras, que será el

mismo del eje del manubrio dándole al operador el control de la dirección del sistema de ascensor de carga

automático.

En manubrio contara con una articulación, que por medio de un seguro la liberara dándole un ángulo de

inclinación para que así se pueda tener un mejor control en situaciones de difícil rotación del eje. (Fig. 2.2)

Page 37: Ascensor de Carga Automatico

32

ANALISIS

Fig. 2.2 MANUBRIO CON INCLINACIÒN.

TRANSMISION:

Un motor colocado sobre el eje de rotación de la dirección (III), dará movimiento de desplazamiento al

sistema de montacargas, por medio de un juego piñón-engrane.

Mismo motor , por medio de un ángulo de desplazamiento de forma horizontal del eje donde esta situado el

motor(IV), se desacoplara al engrane que trasmite el movimiento de las ruedas delantera(I) y se acoplara a

otro engrane que dará la apertura y cierre de las uñas(II). (Fig. 2.3).

Fig. 2.3 ACOPLAMIENTO DE TRASMISIÒN

(MOTOR-UÑAS, MOTOR -AVANCE)

Page 38: Ascensor de Carga Automatico

33

ANALISIS

APERTURA Y CIERRE DE UÑAS

Por medio de un tornillo sin fin y un juego de tuercas de roscas opuestas una de la otra se hará el cierre y

apertura.

A continuación se muestran las medidas estándar las cuales marcan las normas para el diseño de estos

aparatos, se tomaran estas medidas para el diseño del sistema de ascensor de carga automático el cual no las

rebasará. (Fig. 2.4)

Fig. 2.4 PATIN ESTÀNDAR.[Montacargas del Valle de México, 2002]

2.4 CARACTERÍSTICAS DE INTEGRACIÓN DEL SISTEMA.

2.4.1 PRINCIPIOS DE POTENCIA HIDRÁULICA.

El término hidráulica es utilizado para el estudio de la aplicación de los aceites sometidos a presión para

reducir el trabajo. El movimiento del liquido involucra trasferencia de energía potencial o de presión,

calorífica o de resistencia al flujo (fricción) y energía cinética o energía en movimiento.[ Schrader

Bellows,2006]

Page 39: Ascensor de Carga Automatico

34

ANALISIS

La energía calorífica la produce un líquido a través de un tubo o componente el cual crea fricción entre el

líquido y el medio de conducción, esta fricción se origina por la resistencia y se manifiesta en calor, por lo

cual la energía potencial disminuye. Las causas más comunes que originan la transformación de energía

potencial a calorífica son:

• Tuberías de gran longitud.

• Área inadecuada en las tuberías.

• Conexiones inadecuadas

• Tamaño inadecuado de válvulas y accesorios.

• Exceso de viscosidad de fluido.

Para realizar trabajo con un líquido debemos hacer que se mueva (cinética). Con el movimiento se

transforma la presión estática a presión dinámica. Las perdidas de energía cinética en un sistema hidráulico

aumentan directamente proporcional con la velocidad del líquido.

Factores que pueden causar aumento en la velocidad de un sistema.

• Tuberías con área reducida.

• Tamaño inadecuado de válvula de control.

• Restricción causada por los dispositivos.

En un sistema hidráulico es fundamental mantener la presión del sistema lo más próxima a la presión que

entrega la bomba, por lo cual es imperante mantener la velocidad y la fricción del fluido en un mínimo.

Los componentes básicos de un sistema hidráulico son: fuerza motriz, bomba, válvulas de control de

presión, válvulas de control de flujo, válvulas direccionales y actuadores. (Fig. 2.5)

Los sistemas hidráulicos a base de aceite fueron desarrollados en la década de los años veinte y, desde

aquellos lejanos tiempos, han ido perfeccionándose e incorporando nuevas tecnologías de

control.[Cibernautica.2004]

Page 40: Ascensor de Carga Automatico

35

ANALISIS

Fig. 2.5 ESQUEMA BÀSICODE UN SISTEMA HIDRÁULICO.[Cibernautica,2004]

Esencialmente un sistema hidráulico comprende la producción, transmisión y control de energía hidráulica,

utilizando aceite como fluido. Se suministra energía al aceite, por lo general en forma de presión, mediante

bombas, y se conduce a través de tuberías hasta motores o cilindros hidráulicos que se encargan de

transformar la energía en trabajo. Las presiones utilizadas son relativamente elevadas.

Así pues, las bombas aspiran el aceite de un depósito, previamente hay que introducir un filtro que elimina

posibles impurezas. Las bombas son generalmente de tipo rotativo, a base de engranajes, pero también

pueden ser de pistón. Las bombas son accionadas directamente por motores eléctricos o bien van acopladas al

motor principal.

Los cilindros hidráulicos constituyen el sistema de accionamiento más sencillo, pero cualquier bomba de las

anteriormente descritas puede transformarse en motor con sólo suministrarles fluido a alta presión. La

diferencia entre unos y otros es que los cilindros efectúan un desplazamiento lineal y los motores o bombas

convertidas generan un movimiento rotativo.

En los sistemas hidráulicos y neumáticos la energía es transmitida a través de tuberías. Esta energía es

función del caudal y presión del aire o aceite que circula en el sistema.

El cilindro es el dispositivo mas comúnmente utilizado para conversión de la energía antes mencionada en

energía mecánica.(Fig. 2.6)

Page 41: Ascensor de Carga Automatico

36

ANALISIS

La presión del fluido determina la fuerza de empuje de un cilindro, el caudal de ese fluido es quien establece

la velocidad de desplazamiento del mismo. La combinación de fuerza y recorrido produce trabajo, y cuando

este trabajo es realizado en un determinado tiempo produce potencia. Ocasionalmente a los cilindros se les

llama "motores lineales".[Sapiesman,2006]

Fig. 2.6 PARTES DE UN CILINDRO.[Sapiesman,2006]

Los cilindros diferenciales son de doble acción, son llamados así debido a que el área de presión en el

cilindro es diferente en cada una de sus dos cámaras. Por otro lado los no diferenciales son de doble acción

pero el área de acción de la presión es igual en ambas cámaras del cilindro.

Con respecto al diseño existen variantes en la forma del embolo o vástago y pistón, los vástagos pueden ser

sólidos o telescòpicos.

El cilindro de embolo es el más sencillo de los actuadores y es de simple acción. Posee una cámara para

fluido y ejerce una fuerza en una sola dirección, van montados verticalmente y el retroceso es por la fuerza

de gravedad que actúa sobre la carga.

El cilindro telescòpico se utiliza cuando su longitud ya retraído debe ser más corta que la que se obtendría

con un cilindro normal, es posible el usar hasta 4 ò 5 secciones; aún cuando la mayoría son de simple

acción, se pueden obtener elementos de simple acción.

Page 42: Ascensor de Carga Automatico

37

ANALISIS

Tienen dos o más buzos telescópicos y se construyen con un máximo de cinco. Usualmente son de simple

efecto del tipo empuje como la figura siguiente, o de doble efecto.

Fig. 2.7 CILINDRO TELESCOPICO. [Sapiesman, 2006]

Los buzos se extienden en una secuencia establecida por el área, sale primero el mayor y en forma

subsiguiente los de menor diámetro. En estos elementos, el fluido desplaza al vástago que esta empaquetado

por la guarnición existente en el cabezal delantero. Para el cálculo de fuerza, el área neta a tomarse en

cuenta esta dada por el diámetro de vástago. (Fig. 2.8)

Fig. 2.8 EMBOLO BUZO. [Sapiesman, 2006]

Page 43: Ascensor de Carga Automatico

38

ANALISIS

Este componente que encuentra su aplicación fundamentalmente en prensas hidráulicas, retorna a su posición

original por acción de la gravedad, resortes internos o externos o cilindros adicionales que vemos en la figura

anterior.

2.5 TANQUE Y ACCESORIOS

El tanque no es únicamente para el aceite, también ayuda a que se cumplan funciones como:

• Capacidad de reserva.

• Limpieza de fluido.

• Temperatura de fluido.

• Eliminación del aire del fluido que regresa.

• Eficiencia de entrada de la bomba.

La capacidad de los tanques puede variar, sin embargo se considera 3 veces la capacidad de la bomba en

GPM para que los tanques sean adecuados.

El fluido hidráulico trasmite energía, lubrica partes en movimiento, sella los componentes internos del

sistema y disipa el calor. Para cumplir estas funciones, el fluido se debe caracterizar por: Antioxidante,

antiespumante, antiherrumbe, antiemulsionante, estabilidad y anticorrosivo.

La principal característica que debe cubrir es la viscosidad. [Schrader Bellows, 2006]

2.6 MOTOBOMBA

La bomba proporciona el caudal al ser impulsada por el elemento motriz, podemos contemplar motobomba

de tipo:

• Engranes.

• Paletas.

• Pistones.

Page 44: Ascensor de Carga Automatico

39

ANALISIS

El motor de engranes desarrolla una torsión en la cual la presión actúa sobre las superficies de los engranes.

Cuenta con dos engranes que giran conjuntamente, pero solo uno esta acoplado al eje del impulsor. Es

posible realizar la inversión de giro, solamente invirtiendo la dirección del flujo. Los motores de este tipo

están limitados a la presión de operación de 2000psi. y alrededor de un porcentaje de 2400RPM. Sus

principales ventajas son su simplicidad y tolerancia a las impurezas, por otro lado la desventaja es la baja

eficiencia debido a su alta tolerancia.[SANTOS,2004]

En un motor de paletas, la torsión se obtiene al actuar presión sobre las superficies libres de paletas

rectangulares que se deslizan hacia adentro y fuera de las ranuras del rotor.

Este tipo de motor permite la operación en cualquiera de las dos direcciones, sin necesidad de balancines ni

válvulas de vaivén. La presión que se crea en el orificio de entrada o salida del fluido, se dirige a dos

cámaras interconectadas dentro del motor, las cuales están separadas 180º, las cargas laterales se generan una

opuesta a la otra por lo que se anulan entre si.

Para los motores de pistones el fluido proveniente de la bomba actúa sobre la mitad de los orificios del

block de cilindros, ejerciendo una fuerza sobre los pistones de estos orificios en forma radial desde el eje del

block. Estos pistones solo pueden moverse radialmente y girar a un punto sobre el contorno del estator, que

este más lejos del eje del block.[SANTOS,2004]

Se pueden clasificar las bombas por presión y máximo caudal que proporcionan.

El desplazamiento de un bomba es la cantidad teórica del fluido que proporciona por cada revolución .

La eficiencia de una bomba no es al 100% ya que las fugas internas en una bomba no hace posible la entrega

del volumen teórico del fluido.

Tabla 2.1 RANGOS COMPARATIVOS DE BOMBAS.

TIPO DE BOMBA RANGO - PRESION (PSI) EFICIENCIA % PESO Lbs X HP.Engranes externos. 2000-3000 80-90 0.5 Engranes Internos. 500-2000 60-85 0.5

Paletas. 1000-2000 80-95 0.5 Pistones Axiales. 2000-10000 90-98 0.25 Pistones Radiales. 3000-10000 85-95 0.25

[Schrader Bellows, 2006]

Page 45: Ascensor de Carga Automatico

40

ANALISIS

2.7 VÁLVULAS

Los sistemas hidráulicos están diseñados para trabajar en un determinado rango de presión, este rango es

una función de las fuerzas de los actuadores, la cual debe ser controlada y limitada, ya que al ser excesiva

puede dañar todo el sistema. Las válvulas son las que controlan esta función, por medio de limitar el

descargado excesivo del fluido cuando la presión se incrementa.[ Schrader Bellows,2006]

Las válvulas pueden desempeñar diferentes funciones en un sistema hidráulico, entre las cuales se

encuentran:

• Limitar la presión del sistema.

• Pueden reducir la presión en una parte del sistema.

• Determinan la presión a la cual debe entrar el fluido en un sistema.

• Descargan parte de un circuito, como en una bomba.

• Seleccionan y ordenan los movimientos de diferentes actuadores.

• Permiten las presiones diferentes en distintos ramales de un circuito.

• Previenen o frenan movimientos evitando que la inercia de las cargas desbalanceen un sistema.

Las funciones mencionadas anteriormente las realizan las válvulas de: Alivio, secuencia, reductoras de

presión, la hi-low, la contrabalance y la overcenter.

2.8 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

El motor de C.D. es similar a un generador de C.D., de hecho, desde el punto de vista constructivo es la

misma máquina que puede actuar como motor o como generador, la única diferencia es que como un

generador la FEM es mayor que el voltaje terminal, en tanto que como motor, el valor generado de FEM

(fuerza contra electromotriz) es menor que el voltaje terminal, por lo tanto, el flujo de potencia se invierte, es

decir, el motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica, o sea, el proceso inverso al del

generador.[ENRÌQUEZ,2005]

Page 46: Ascensor de Carga Automatico

41

ANALISIS

Los motores de C.D. se puede decir que son máquinas muy versátiles, son más adaptables a procesos

industriales que demandan alto grado de flexibilidad en el control del par y la demanda un alto grado de

flexibilidad en el control del par y la velocidad y sólo tienen competencia en ciertos casos, con aquellos

motores de corriente alterna (C.A.) que usan accionamientos electrónicos (Drives) para el control de

velocidad. Un motor de C.D. puede proporcionar un alto par de arranque, así como también un alto par de

desaceleración para aplicaciones que requieren de frenados rápidos o inversiones de sentido de rotación.

2.8.1 CLASIFICACIÒN DE LOS MOTORES DE C.D.

En la misma forma que los generadores de C.D., hay en general tres tipos de motores de C.D.: tipo serie, tipo

derivado o shunt y tipo compuesto. El motor tipo serie se usa ampliamente debido a sus excedentes

características de par de arranque, cada tipo de motor tiene sus características de operación bien definidas,

por lo que para su aplicación es esencial conocer los requerimientos de la carga.

En la máquina con excitación separada, el devanado de campo está conectado a una alimentación por

separado, cuando el devanado de campo se conecta en paralelo con la armadura, se obtiene una conexión

shunt.

Un motor con conexión compuesta, puede tener la conexión con conexión shunt larga, o bien conexión shunt

corta, dependiendo de si el devanado de campo está conectado antes o después del devanado de campo en

serie.

2.8.2 PRINCIPIOS BÁSICOS DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

La relación entre el par desarrollado, la corriente directa en el conductor que es atravesado por un flujo

magnético y la densidad del flujo, indica que la magnitud de la fuerza mecánica ejercida sobre un conductor

lineal o recto por el que circula una corriente eléctrica, que está situado dentro de un campo magnético

perpendicular.[ENRÌQUEZ,2005]

La dirección del par desarrollado se puede determinar de una vista externa de los conductores y de los polos

magnéticos desde la posición de la batería. La dirección del flujo, debido a que la dirección conocida de la

corriente fue determinada por “la regla de la mano derecha” y la dirección de la fuerza mecánica sobre cada

Page 47: Ascensor de Carga Automatico

42

ANALISIS

conductor, debida a la interacción de los campos magnéticos fue determinada por el efecto agrupado del

flujo.

2.8.3 LAS CONEXIONES DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

Para producir la potencia mecánica, un motor requiere de una armadura y de al menos un campo. Este campo

se puede conectar en paralelo con la armadura, o bien en serie con ella, o también puede haber dos campos;

uno en serie y el otro en paralelo. Cada una de estas conexiones da como resultado diferentes características

de los motores.

La conexión en serie las corrientes de armadura y del campo son idénticas, el devanado del campo en serie

consiste de pocas espiras de alambre de sección gruesa que tiene baja a resistencia. En los motores de este

tipo, cualquier incremento en la carga se manifiesta como una mayor corriente circulando a través de la

armadura y el devanado de campo. Como la intensidad del campo opuesto se incrementa con este incremento

en la corriente, la velocidad del motor se reduce. Por el contrario en la medida que la carga se reduce, el

campo se debilita y entonces la velocidad aumenta. Con valores de cargas muy ligeras, la velocidad puede

llegar a ser excesiva.

Por la razón anterior, los motores en conexión serie se conectan directamente o están acoplados a la carga

para prevenir la sobre velocidad.

El incremento en la corriente de armadura con un incremento en la carga produce un aumento en el par, de

modo que los motores en conexión serie son particularmente útiles para ciclos de trabajo en donde se

requiere un par de arranque pesado y en donde se pueden esperar sobrecargas severas.

Los motores en conexión paralelo o shunt, el valor de la corriente de alimentación debe alimentar tanto la

corriente de armadura como la corriente de campo.

En los motores con devanado de compuesto, la variación de velocidad debida a los campos en la carga es

mucho menor que en los motores con conexión serie, pero mayor que en los motores con conexión paralelo o

derivado (shunt). Tiene también untar de arranque mayor que los motores que en conexión en paralelo

(shunt) y tiene capacidad para soportar sobrecargas pesadas. Sin embargo, tiene un rango más estrecho de

Page 48: Ascensor de Carga Automatico

43

ANALISIS

ajuste de velocidad. Estos motores usan, tanto los devanados de campo paralelo (shunt) como serie, y

conjunta las características de ambos. Asimismo, dependiendo de la manera en cómo se conectan se pueden

tener cuatro clases de motores en conexión compuesta (compound) :

• Shunt largo acumulativo.

• Shunt largo diferencial.

• Shunt corto acumulativo

• Shunt corto diferencial.

Los motores con devanado compuesto se usan cuando el arranque de la carga es muy pesado o cuando los

cambios en la carga se dan en forma intempestiva, como es el caso de las bombas recíprocas, las máquinas de

presión o de perforado.

2.8.4 EL ARRANQUE DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

En el instante del arranque la fuerza contraelectromotriz es cero debido a que justo en ese instante la

armadura no está girando, por ejemplo si se arranca un motor alimentado a 230V que tiene una resistencia

de armadura RA = 0.25 , el valor de la corriente de la armadura podría alcanzar un valor de: 230/0.25 =

920ª, tal valor de corriente de armadura podría fundir fusibles y desconectar al motor de la alimentación.

Por lo tanto, es necesario insertar alguna resistencia en serie con el circuito de armadura para limitar el

valor de la corriente. En la medida que el motor aumenta su velocidad, esta resistencia se retira, por pasos,

debido que la fuerza contraelectromotriz aumenta conforme el motor alcanza la plena velocidad. [ENRÌQUEZ,2005]

Algunas de las aparentes desventajas de los arrancadores manuales, son la necesidad de una operación

manual, la falta de respaldo en el arrancador, el respaldo de la operación remota de arranque y la posibilidad

de una operación impropia que es una aceleración no uniforme, los arrancadores automáticos superan todas

estas desventajas y adicionalmente pueden incorporar otros aspectos de control deseables.

Se puede referir a un arrancador automático simple conectado a un motor en conexión shunt se conoce como:

Arrancador de fuerza contra electromotriz, en el cual por simplicidad la resistencia de arranque se retira en

sólo paso.

Page 49: Ascensor de Carga Automatico

44

ANALISIS

La velocidad de un motor shunt se incrementa alrededor de un 8%, para un motor compuesto (compound)

tipo acumulativo el incremento es del 15 al 20%, para el motor serie podría incrementarse muy rápidamente

y es por eso que el motor tipo serie debe accionar siempre una carga.

La clasificación de los motores sobre la base de cómo la velocidad cambia con carga, es particularmente

importante en la selección de un motor para desarrollar una tarea específica. Los motores compuestos de

velocidad variable, resultan por otro lado los más satisfactorios cuando el accionamiento de cargas requiere

de un par considerable al arranque o cuando esté sujeto a cargas de impulso. Los motores serie, por otro lado,

se usan generalmente cuando el par de arranque y requerimientos de aceleración son severos.

2.8.5 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA SIN ESCOBILLAS

Cuando se requiera la aplicación de un motor de C.D. en un lugar donde el riesgo producido por las chispas o

arcos en las escobillas segmentos del conmutador, se deba eliminar, el motor de C.D. sin escobillas tienen

una aplicación apropiada. También en aplicaciones que requieren accionamientos con velocidad constante

(tales como los accionamientos de disco duro en las computadoras) requieren de motores de C.D. sin

escobillas.

El motor de C.D. de escobillas consiste de un campo de rotor de imán permanente y devanados de armadura

en el estator que son conmutados por medio de switches electrónicos. La rotación efectiva del campo de

armadura se logra cambiando la dirección de la corriente en el devanado de armadura por medio de

transistores switcheables.

2.9 BATERÍAS La batería es el corazón del montacargas eléctrico, es el elemento que se utiliza para almacenar energía con

la que se operarán los circuitos y componentes del montacargas. La batería almacena energía en forma

química, hasta que se conecta a un circuito externo. La energía almacenada cambia entonces a energía

eléctrica, que fluye de una terminal de la batería, por todo el circuito y vuelve a la otra terminal.

Page 50: Ascensor de Carga Automatico

45

ANALISIS

2.9.1 ACCIÓN ELECTROQUÍMICA DE LA BATERÍA

La electroquímica de una batería trabaja sobre la reacción que se da cuando dos materiales disímiles, o

electrodos, están colocados en una solución conductora y reactiva, que se llama electrólito. La reacción

química hace que las terminales de la batería tengan cargas opuestas, positivas y negativas. Esto crea una

diferencia de potencial, entre las dos terminales de la batería. El electrólito de la batería es el medio por el

cual reaccionan los materiales disímiles, estos materiales son: plomo (Pb) y bióxido de plomo (PbO2) en las

placas de la batería. La electroquímica de la batería es una aplicación de las reacciones de oxidación y

reducción.[CÁRDENAS,1996]

2.9.2 DESCARGA Y RECARGA

Cuando la batería se descarga, los iones de sulfato (SO4) provenientes del electrólito se combinan con los

iones de plomo generados en ambas placas, para formar el sulfato de plomo (PbSO4). Entonces las placas se

convierten en materiales similares y el electrólito contiene menos ácido y más agua. Dos electrodos

semejantes no pueden producir un voltaje o corriente, entre dos terminales. La batería descargada se le llama

también “batería sulfatada”.

Una batería descargada tiene una solución ácida débil como electrólito y las placas en su mayor parte tienen

sulfato de plomo. La recarga invierte esta condición. Para recuperar la batería a las condiciones originales,

basta con desconectarla del circuito que alimenta, para conectarla ahora a una fuente eléctrica, como puede

ser un generador. Se deberá tener cuidado de conectar la fuente de carga de la batería, positivo con positivo y

negativo con negativo. De esta manera la fuente, cuyo voltaje deberá ser mayor que el de la batería, hará

circular una corriente por el interior de la batería en sentido inverso al de cunado se esta descargando.

El sulfato de plomo en las placas positivas vuelve a convertirse en bióxido de plomo (PbO2) y el sulfato de

plomo de las placas negativas vuelve a ser plomo esponjoso (Pb). Los iones de sulfato se combinan

nuevamente en el electrolito, y se generan iones de hidrógeno, lo cual aumenta el porcentaje de ácido

sulfúrico (H2SO4), entonces la batería vuelve a tener carga completa. [CÁRDENAS, 1996]

Page 51: Ascensor de Carga Automatico

46

ANALISIS

2.9.3 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VIDA Y RENDIMIENTO DE UNA BATERÍA

Sobrecarga. La sobrecarga es el resultado de aplicar un voltaje de carga continuamente elevada, o elevadas

cantidades de corriente de carga, o ambas. De cualquier modo la corriente excedente atraviesa la batería,

forzada, lo cual produce calor. El calor puede deformar las placas y oxidar el material positivo de la placa. La

sobrecarga también ocasiona que el electrólito se descomponga y libere gases de hidrógeno y oxígeno. Los

gases liberados pueden lavar el material activo en las placas, disminuir el nivel del electrólito y aumentar la

corrosión de la batería.

Carga insuficiente y sulfatación. Cuando una batería no está totalmente cargada, el sulfato de plomo se queda

en las placas. La cantidad de sulfatación varía con el estado de la carga. Si la batería tiene continuamente

carga insuficiente, el sulfato puede cristalizarse y no combinar con el electrólito. Finalmente, una batería con

carga insuficiente, puede llegar a no recibir carga completa. Una batería completamente sulfatada no puede

recargarse efectivamente.

Nivel de electrólito. Se sabe que la temperatura elevada, la sobrecarga, el funcionamiento en ciclo y la

recarga, originan calor y puede ser causa de gasificación y de pérdida de agua. Si el nivel del electrólito baja

de la parte superior de las placas, los materiales de placa están expuestos al aire y al endurecimiento. No

intervienen en la reacción electroquímica ya aunque se añada agua, los materiales endurecidos en la placa ya

no se restauran ni vuelven a una condición activa total. Además el electrólito que ha perdido agua tiene una

mayor concentración de ácido, lo cual aumenta la corrosión de las placas. También el sobrellenado de las

placas es dañino, demasiada agua diluye la concentración de ácido y disminuye la gravedad específica. Esto

también eleva el nivel del electrólito hasta los respiraderos, lo cual aumenta la corrosión de la batería, debido

a la gasificación.

Corrosión. La corrosión de la batería de debe al electrólito derramado y a la gasificación normal de la batería.

El ácido sulfúrico destruye los conectores de metal, las terminales, los soportes y los sujetadores. Las

terminales y los conectores corroídos aumentan la resistencia del circuito. La corrosión debilita los soportes y

daña el metal de la carrocería.

Vibración. La vibración puede ocasionar que el material activo se desprenda de las placas y puede aflojar las

conexiones internas, entre las celdas y grupos de placas, lo cual aumenta la resistencia. La vibración puede

Page 52: Ascensor de Carga Automatico

47

ANALISIS

aflojar las conexiones externas a la terminal de la batería. Si la vibración es muy fuerte, puede incluso

agrietar la caja de la batería o hacer caer la batería de su soporte.

Temperatura. La capacidad del acumulador se reduce a bajas temperaturas, debido al aumento en la

resistencia y la viscosidad del electrólito, pero no ocurrirán daños si no se congela. Por lo tanto, una batería

puede trabajar en temperaturas ambientes muy bajas durante períodos cortos, sin que la temperatura interna

de la batería disminuya al punto en que su capacidad se vea seriamente afectada.

Las temperaturas altas aumentan la corriente de carga y pueden producir una sobrecarga considerable. Esto

significa mayor consumo de agua, mayor corrosión de las rejillas, placas positivas y menor vida de la batería.

2.9.4 ESPECIFICACIONES

La mayoría de los montacargas eléctricos, utilizan baterías con las características siguientes:

Tabla 2.2 ESPECIFICACION DE BATERÌAS PLOMO-ACIDO.

Tipo Plomo ácido

Tensión por celda ( carga completa ) 2.1 volts

Carga completa 1.275 peso específico

Descarga 1.120 peso específico

Duración 1500 a 2000 descargas ( 5 años )

Peso 463 a 783 kg

[CÁRDENAS, 1996 ]

El mantenimiento y recarga de las baterías, sólo debe ser ejecutado por personal debidamente entrenado y

efectuarse solamente en las áreas especialmente designadas para su servicio. Se deben seguir las

instrucciones de operación de los cargadores y las instrucciones para cuidados y conservación de baterías,

proporcionados por el fabricante.

2.9.5 LIMPIEZA

La batería, sus conexiones y componentes siempre deben mantenerse limpios y secos. El método más fácil de

limpiar una batería es el de lavarla periódicamente con un rocío de agua fría a baja presión. La parte superior

Page 53: Ascensor de Carga Automatico

48

ANALISIS

de la batería puede lavarse con una solución de sosa y agua ( agregar 250 gramos de sosa a una cubeta de

agua y revolver hasta que se disuelva), después se debe enjuagar con agua limpia.

No debe utilizarse vapor, agua caliente, ni aire a alta presión para limpiar o secar la batería, pues cualquiera

de ellos puede eliminar la grasa de la batería.

Los tapones de celda deben mantenerse instalados y apretados en todo momento, para evitar pérdidas de

electrólito por gasificación o derramamiento. Los orificios de respiración en los tapones deben lavarse por lo

menos una vez al año o con la frecuencia que sea necesaria, sumergiéndolos en una solución de agua y

bicarbonato, y limpiándolos con un trapo.

2.9.6 PRUEBA DE DENSIDAD ESPECÍFICA

La densidad específica de la solución de electrólito en un puede ser determinada mediante el uso del

hidrómetro. La densidad específica es una indicación del estado de carga de la batería. Si el estado de carga

es bajo, el hidrómetro registrará la lectura en la escala baja. Si la carga es alta, el hidrómetro marcara en la

escala alta.

Una lectura de 1.260 a 1.280 indica que la batería está totalmente cargada; de 1.200 a 1.220 indica que la

batería está en condiciones de descarga y no puede proporcionar un servicio satisfactorio. [CÁRDENAS, 1996]

La densidad específica debe comprobarse, cunado menos, en seis celdas a través de la batería con un

hidrómetro del tipo compresor de temperatura. Si la diferencia entre celdas es de más de 0.015 la batería

requiere mantenimiento. Si es necesario aumentar el nivel del electrólito durante la carga, debe utilizarse

exclusivamente agua. El agua que sirve para beber suele ser adecuada para usarse en las baterías.

No se debe permitir que el nivel del electrólito está debajo del protector ya que las placas pueden quedar

parcialmente secas y son más susceptibles de dañarse. Por otra parte, el nivel no debe rebasar su posición

normal, ya que una posible derrama produce pérdidas de ácido, lo cual disminuye el peso específico y la

capacidad, además produce corrosión de las partes externas. La conservación del nivel de electrólito dentro

de sus límites correctos es el factor más importante en el cuidado de la batería.

Page 54: Ascensor de Carga Automatico

49

ANALISIS

Aunque el agua se puede agregar en cualquier momento, es preferible hacerlo antes de cargar la batería, para

que se mezcle con rapidez con el electrólito, especialmente en lugares en que existen temperaturas muy

bajas. En general, la cantidad de agua que hay encima del protector debe durar, por lo menos, una semana

aún con un duro trabajo diario.

Tabla 2.3 DENSIDAD DE BATERÌAS

DENSIDAD ESPECÍFICA CARGA DE LA BATERÍA

1.260-1.280 100% DE CARGA

1.230-1.250 75% DE CARGA

1.200-1.220 50% DE CARGA

1.170-1.190 25% DE CARGA

1.140-1.160 MUY DEBIL

1.110-1.130 DESCARGADA

[CÁRDENAS, 1996]

2.9.7 PRUEBA DE MEDICION DE VOLTAJE

La medición del voltaje en las terminales de la batería, es más precisa que la prueba de densidad específica.

Para realizar esta prueba:

1. Debe encenderse el montacargas.

2. Se debe accionar el sistema hidráulico o elevación de uñas.

3. Debe conectarse un vóltmetro en las terminales de la batería.

4. La batería necesitará recarga o reparación si el voltaje medido esta abajo del 80% de su tensión

nominal. Tabla 2.4 PRUEBA DE MEDICIÒN DE VOLTAJE A LA BATERÍA

Tensión nominal de batería

Volts

Recargar la batería si el voltaje medido es menor

de:

24 19.2 volts

36 28.8 volts

48 38.4 volts

72 57.6 volts

[CÁRDENAS, 1996]

Page 55: Ascensor de Carga Automatico

50

DESCRIPCIÓN

ANALISIS

2.9.8 ALMACENAMIENTO

Las baterías se deben almacenar en un lugar limpio, fresco, seco y bien ventilado, lejos de radiadores y otras

fuentes de calor y protegidas contra la luz solar directa. Antes de almacenarlas es necesario que están

totalmente cargadas y con el electrólito al nivel correcto. Se deben desconectar las conexiones de cables para

que no se usen. Si la temperatura del almacén es de 32ºC o mayor, se debe comprobar la densidad específica

por lo menos una vez al mes, si es de 15ºC o menos, cada dos meses. Cuando la densidad haya disminuido a

1.230 o menos, se debe aplicar una carga de restauración y, también antes de poner las baterías en servicio.

2.10 TARIMAS

Al seleccionar el tipo de tarimas se debe tomar en cuenta el estado de movimiento que realizarán las uñas

para su avance en áreas y pasillos angostos, por lo cual es necesario de que en ocasiones se deban de fabricar

tarimas de 60X120 cm, ya que las uñas se contraerán para tener una medida de 60 cm de ancho o hasta

menos.

Por otro lado es posible que en algunas compañías manufacturen tarimas según las necesidades del cliente

por lo cual se muestran a continuación las tarimas con capacidad de 3 toneladas, así pues es posible la

manufacturación de tarimas para pasillos angostos teniendo como medida mínima 60X120 cm.

TABLA 2.5 CARACTERIASTICAS TÉCNICAS DE TARIMAS

45" X 48"

Largo (in/mm)

Ancho (in/mm)

Alto (in/mm)

Entrada Montacarga

Entrada Patín

Capacidad (Lb/Kg)

Peso Tara

45 / 1143

48 / 1219

5.8 / 147 4 lados 4 lados 30000 / 13608

18 Kg

45" X 48"

Largo (in/mm)

Ancho (in/mm)

Alto (in/mm)

Entrada Montacarga

Entrada Patín

Capacidad (Lb/Kg)

Peso Tara

45 / 1143

48 / 1219

7.5 / 190 4 lados 2 lados 30000 / 13608

30 Kg

40" X 48"

Largo (in/mm)

Ancho (in/mm)

Alto (in/mm)

Entrada Montacarga

Entrada Patín

Capacidad (Lb/Kg)

Peso Tara

40 / 1016 48 / 1219 6.5 / 165 4 lados 4 lados 30000 / 13608

17 Kg

40" X 48"

Largo (in/mm)

Ancho (in/mm)

Alto (in/mm)

Entrada Montacarga

Entrada Patín

Capacidad (Lb/Kg)

Peso Tara

40 / 1016 48 / 1219 5.5 / 140 4 lados 4 lados 30000 / 13608

17 Kg

[Progmesa, 2005]

Page 56: Ascensor de Carga Automatico

51

ANALISIS

2.11 SUMARIO

Al finalizar este capítulo, se espera la comprensión de cada uno de los elementos a utilizar como también que

se haya entendido el funcionamiento del sistema.

Los elementos que contendrá el sistema comenzando por la alimentación, seguido por el control que

efectuará las operaciones, pasando después hacia el accionamiento del actuador el cual efectuará la

elevación de uñas. Así como el mecanismo de la dirección y transmisión seguido de la apertura y cierre de

uñas.

Teniendo descrito el funcionamiento breve de los elementos que contendrá éste sistema, se puede dar paso a

la descripción detallada de la función que realizará cada uno de estos elementos y sus cálculos

correspondientes.

Haciendo hincapié en lo anterior el siguiente capitulo presenta la especificación de los subsistemas

correspondientes, el diseño de los mismos y la integración de cada conjunto y elemento a utilizar.

Page 57: Ascensor de Carga Automatico

52

CAPÌTULO III

CAPÍTULO III

En este capítulo se demostrara

los cálculos correspondientes

realizados a los elementos que integran

el ascensor de carga automático.

El capitulo se divide en diseño:

• Mecánico.

• Hidráulico.

• Electrico y Electrónico.

Page 58: Ascensor de Carga Automatico

53

DISEÑO

INTRODUCCIÓN

En el capítulo anterior se dieron a conocer las características correspondientes a los elementos a utilizar,

por lo cual , en el presente capítulo se desarrollará el diseño, implementación y los cálculos

correspondientes para los elementos que requiere el sistema de trasporte automático.

3.1 CÀLCULO DE UNIDAD MECÁNICA. El desarrollo matemático que se presenta a continuación corresponde a cada uno de los elementos que

componen la unidad mecánica del ascensor de carga automático, los cálculos se desglosan de la siguiente

manera:

1. Diseño de engranes por resistencia y a su vez por desgaste ocupando las formulas de Lewis y

Buckingam sucesivamente, como también el calculo del momento de torsión en las condiciones

criticas para sucesivamente la selección del motor.

2. Diseño de la flecha correspondiente por medio de la formula de ASME.

3. Diseño de las uñas correspondientes al sistema de carga, las cuales se calcularon por medio de doble

integración con apoyo en los extremos con una carga puntual en el centro de ellas.

4. Diseño del riel para la apertura y cierre de uñas, el riel se diseño como una viga.

5. Diseño de columna para las llantas delanteras, la cual se calculo como columna corta.

6. Diseño de la viga para las unión de dos llantas delanteras.

7. Calculo de prisma corto el cual esta apoyado en el pistón y a su vez esta soldado al riel.

8. Estudio de la soldadura para la unión de prisma corto y riel. (Las tablas correspondientes a los aceros ocupados para el diseño se presentan en el anexo 2-A)

3.1.1 DISEÑO DE ENGRANES Y DIÁMETRO CORRESPONDIENTE A LA FLECHA.

Se deberá realizar el diseño de una rueda dentada, la cual, proporcionara el movimiento de apertura y cierre

de uñas y desplazamiento del transporte automático, así pues tenemos los cálculos realizados por Desgaste y

Resistencia como se muestran a continuación:

• DISEÑO POR RESISTENCIA ( FORMULA DE LEWIS )

N = 18 Pd = 6 N = Número de dientes Pd = Paso diametral Rv = 2 Dp = 3 Rv = Relación de velocidad Para el engrane tenemos: Add = 0.166” DEDD = 0.1928” Claro = 0.026” Dext. = 3 + 2(0.166) = 3.332”

Page 59: Ascensor de Carga Automatico

54

DISEÑO

Pd = Dp = (3) = 0.523” 3b = 1.57 Altura total = 2.157 = 0.3595” N 18 6 Para un acero 4140 tenemos

= 60000 lb/pulg2 F.S. = 3 SD = 60000 = 20000 lb / pulg2 3 Ft = Fs = SbY Pc Y = 0.098 Ft = 20000 (1.57) (0.523) (0.098) = 1609.37 lb. MT = Ft x rp = 2414.06 lb – pulg. HP = 2414.06 (192) = 7.354 7 63025.35 MT = 63025.35 (7) = 2297.79 lb-pulg. 192 MT = 63025.35 (8) = 2626.05 lb-pulg. 192 S = 2 MTPd3 = 2 (2626.05) Pd3 = 75.41 Pd 3 ………………………..Ec. 1 2 YkN 2 (0.098) (4) (18) Estimación S = 20000 = 10000 lb/pulg2 …………………………………..Ec.2 2 Substituimos Ec. 2en Ec. 1

Vm = Dn = (3) (192) = 150.79 pie/min

12 12

Si substituimos un Pd = 4 de la Ec.1 tenemos S = 75.41 (4)3 = 4826.24 lb/pulg2 Vm = (4.5) /192) = 226.19pie/seg 12 Sp = 7262.21 lb/pulg2 S < Sp sí cumple

• DISEÑO POR DESGASTE ( FÓRMULA DE BUCKINGAM ) Fd = Ft + 0.005 Vm ( bc + Ft ) 0.005 Vm +

Page 60: Ascensor de Carga Automatico

55

DISEÑO

Ft = 2 Mt = 2 ( 2626.05) = 1313.025 lb Pd 4 Vm = Dn = (4.5) (192) = 226.19 pìe/min

12 12 El factor de corrección sen deriva de la grafica de acabados por lo cual este se multiplica por una constante que se da por el

acabado en la cara de contacto entre dientes y ese resultado es "C"

Como el valor e = 0.005 esta en milésimas tenemos 5 x 1660 = 8300 = c por lo tanto

Fd = 1447.207 lb si Fd = Fw Kg = Fw Q = 2 Nq = 2(18) = 0.666 DpbQ Nq+Np 18+36 Kg = 1447.207 =307.57 (4.5)(1.587)(0.666) Como Fs = Ft por lo tanto Ft = 1609.37 lb Fd = 1447.207 lb Ft > Fd

MtB = Ft x rq = 1313.025 (9) = 11817.22 lb-pulg

Page 61: Ascensor de Carga Automatico

56

DISEÑO

FIG. 3.1 DIAGRAMA X-Y DE CORTANTES - FLEXIONANTES

FIG. 3.2 DIAGRAMA Z-X DE CORTANTES - FLEXIONANTES

La flecha se diseñara de acero 1070 por lo cual :

= 102000 lb/pulg2 F.S. = 1.2 = 56000 ksi

= = 102000 = 51000 lb/pulg2 2 2

= = 42500 lb/pulg2 1.2

Page 62: Ascensor de Carga Automatico

57

DISEÑO

= 16 Mt d3

Mt = 11916.78 lb-pulg

Por medio de la fórmula ASME determinamos el diámetro de 1.19plg, la siguiente expresión esta

representada por la formula de Soderberg.

Se = Resistencia a la fatiga Se’= Factor de corrección Se = 1 = 1 (56000) = 28000 ksi

2 2 MF = Momento flexiónate Mt = Momento de torsión

= Esfuerzo último CL = Corrección por carga = 1.0 CS = Por tamaño = 0.7 Cf = a ( )b a = 2.70 b = -0.265 Cf = 2.7 ( ) -0.256 = 0.179 El maquinado se desarrolla por medio de estriado frío por lo cual los valores de a y b Kf = Factor de concentración de esfuerzos = 1.6 Se’ = CL CS Cf Se = 1(0.7)(0.179)(28000) = 2192.75 Kf 1.6 Por lo tanto :

Page 63: Ascensor de Carga Automatico

58

DISEÑO

El cálculo presentado a continuación expresa el diseño de la cuña para engrane y flecha respectiva, la cual

anteriormente se mostraba su diseño con un diámetro de la flecha de 4.5 plg, por otro lado la cuña se diseñara

por medio de un acero 1018 del cual sus especificaciones se muestran en el anexo 2-A.

3.1.2 CÀLCULO DE CUÑA

El área de corte esta definida por 1 plg ya que para diámetros de 3 7/8 a 4 1/2 plg se presenta este valor las

tablas para cálculo de chavetas y cuñeros.

lbdMtFt 34.5296

5.4)78.11916(22 =

== AF

Ac = 1 “ Ac = (1) (L)

.lg88.0)1(6000

34.52961

34.5296

pul

lADM

==

∴=τ lg/6000 pulbAD =τ 2

La longitud de la cuña pertenece a un valor de 0.88pulg, el valor presente se debe a largo de la cuña para engrane y flecha.

FIG. 3.3 FUERZA TANGENCIAL DE LA CUÑA

Page 64: Ascensor de Carga Automatico

59

DISEÑO

3.2 DISEÑO DE UÑAS En base a que la carga a desplazar se debe calcular algunos elementos mecánicos, así pues el diseño

mecánico empieza por el desarrollo del cálculo de las uñas:

Se deberá realizar el diseño de dos uñas por medio de un perfil estructural tipo “C”, las uñas se calculan

como vigas y las especificaciones del material las proporcionamos en el anexo 2-A.

FIG. 3.4 UÑA DEL PERFIL TIPO “C”

Se contempla una carga a lo largo de la viga de 1500kg = 681lb, por lo cual se resolverá como carga puntual

por medio de doble integración.

Tramo AB = 48plg. Tramo AC 0 48≤ ≤X 681lb/plg.

C

RA RB x

FIG. 3.5 VIGA DE UÑAS

Page 65: Ascensor de Carga Automatico

60

DISEÑO

RA RB lb p

M RAx x x

EI d ydx

M

EI d ydx

x x

EI dydx

x x C EC

EIy x x C x C EC

SI x

= = =

= − −−

= −

= − +−

= − +−

+

= − +−

+ +

=

681 2448

3405

681 24 242

3405 681 242

34052

681 243

1 1

34053

681 244

1 2 2

0

2

2

2

2

2

2 3

3 4

( ) . / lg

( )( )

. ( )

. ( ) ........... .

. ( ) ....... .

................... y C= ∴ =0 2 0

Substituyendo en ecuación 2 x = 48 y = 0 tenemos:

0 3405 483

681 48 244

1 48 0

1 915264

3 4

= − +−

+ +

= −

. ( ) ( ) ( )

:

C

DespejandoC

Ya determinadas las constantes es posible verificar cuanta deformación existirá en el punto C. Tomando en

cuenta que x = 24plg, los datos correspondientes a E = 248MPa, I = 70.66 p lg4 son tomados de la tabla de

perfil tipo “C” en anexo 2-A.

Sustitución en ecuación 1

EI C

X

rad

c

c

c

θ

θ

θ

= − +−

+

= − +−

+ −

= −

3405 242

681 24 243

1 24

248 10 70 66 3405 242

681 24 243

915264 24

0 001

2 3

62 3

. ( ) ( ) ( )

( . ) . ( ) ( ) ( )( )

.

Page 66: Ascensor de Carga Automatico

61

DISEÑO

Sustitución en ecuación 2

EIy C C

X y

y py X mm

c

c

c

c

= − +−

+ +

= − +−

+ − +

= −

= − −

3405 243

681 24 244

1 24 2

248 10 70 66 3405 243

681 24 244

915264 24 0

0 01334 10

3 4

63 4

5

. ( ) ( ) ( )

( . ) . ( ) ( ) ( )( )

. lg

.

3.3 DISEÑO DE RIEL

El riel desarrollara el soporte para uno de los extremos de ambas uñas, así pues como estas realizarán un

desplazamiento horizontal para que el vehículo de transporte es por ello el calculo del riel.

El diseño del riel es por medio de un perfil rectangular, se realizara el cálculo de una viga con dos apoyos y

una carga puntual como se muestra a continuación; las especificaciones del material las proporcionamos en

el anexo 2-A.

FIG. 3.6 RIEL DE UÑAS TIPO RECTANGULAR

Se contempla una carga puntual de 3000kg = 1767lb, por lo cual se resolverá doble integración.

Tramo AB = 25plg. Tramo AC 0 25≤ ≤X 1767lb/plg.

C

RA RB x

FIG. 3.7 VIGA DE RIEL

Page 67: Ascensor de Carga Automatico

62

DISEÑO

RA RB lb p

M RAx x x

EI d ydx

M

EI d ydx

x x

EI dydx

x x C

EIy x x C x C

SI

= = =

= − −−

= −

= − +−

= − +−

+

= − +−

+ +

1767 12 525

8835

1767 12 5 12 52

8835 1767 12 52

88352

1767 12 53

1 1

34053

681 244

1 2 2

2

2

2

2

2

2 3

3 4

( . ) . / lg

( . )( . )

. ( . )

. ( . ) ............

. ( ) ............

...................

xy C== ∴ =00 2 0

Substituyendo en ecuación 2 x = 25 y = 0 tenemos:

0 8835 253

1767 25 12 54

1 25 0

1 615458 98

3 4

= − +−

+ +

= −

. ( ) ( . ) ( )

:.

C

DespejandoC

Ya determinadas las constantes es posible verificar cuanta deformación existirá en el punto C. Tomando en

cuenta que x = 12.5plg, los datos correspondientes a E = 248MPa son tomados de la tabla de perfil

rectangular en anexo 2-A.

I bh p= = =3 3

4

124 6

1272( ) lg

Sustitución en ecuación 1

EI C

X

rad

c

c

c

θ

θ

θ

= − +−

+

= − +−

+ −

= −

8835 12 52

1767 12 5 12 53

1 12 5

248 10 72 8835 12 52

1767 12 5 12 53

615458 98 12 5

0 00042

2 3

62 3

. ( . ) ( . . ) ( . )

( ) . ( . ) ( . . ) ( . )( . )

.

Page 68: Ascensor de Carga Automatico

63

DISEÑO

Sustitución en ecuación 2

EIy C C

X y

y py X mm

c

c

c

c

= − +−

+ +

= − +−

+ − +

= −

= − −

8835 12 53

1767 12 5 12 54

1 12 5 2

248 10 72 8835 12 53

1767 12 5 12 54

615458 98 12 5 0

0 00046116 10

3 4

63 4

5

. ( . ) ( . . ) ( . )

( ) . ( . ) ( . . ) ( . )( . )

. lg

.

3.4 DISEÑO DE COLUMNA DE LLANTAS

Debemos diseñar una columna rectangular para que soporte una carga de 750kg = 7357 N, por lo tanto con

los cálculos siguientes es posible determinar la carga máxima de la columna así como también definir una

columna larga o corta por lo cual tenemos:

10mm 20mm

203.2mm

Sección A-A

FIG. 3.8 COLUMNA DE LLANTAS

Solución de columna:

Calculando la razón de esbeltez: r B mm mm= = =12

1012

2 88.

El coeficiente tomado en tablas indica que si esta empotrada en ambos lados por medio de tornillos tenemos

que k = 1.0

KL/r = 1.0(203.2)/2.88 = 70.55

Page 69: Ascensor de Carga Automatico

64

DISEÑO

FIG. 3.9 COEFICIENTES DE RELACIÓN DE ESBELTEZ[MOTT,1995]

El diseño se desarrollara por medio de un acero AISI 1040, cuyas especificaciones se muestran en el anexo

2-A, por lo cual, E = 207GPa y Sy = 290Mpa.

C XXC = =

2 207 10290 10

1192 9

6

π ( ) COMO KL r CC/ < ES COLUMNA CORTA.

Ya que se definió el tipo de columna, por medio de la ecuación de J.B Jonson calculamos la carga critica;

por lo cual:

P ASy Sy KL rE

mm N mm XX

N= − = − =( ( / ) ) ( / )( ( . )( )

) .14

200 290 1 290 10 70554 207 10

47853552

22 2

6 2

2 9π π

Como se puede observar la carga resultante sale sobrada para la que necesita la columna de las llantas la cual

es de: 7357N.

FIG. 3.10 COLUMNA Y VIGA DE LLANTAS

Page 70: Ascensor de Carga Automatico

65

DISEÑO

3.4.1 DISEÑO DE VIGA PARA LLANTAS Anteriormente se presenta el diseño de la columna para las llantas, así pues por ello se debe determinar el

diseño de la propia viga en la cual estarán sostenidas estas.

El diseño de la viga es de acero AISI 1040 (verificar anexo 2-A), E = 207Gpa, se muestra el calculo de la

viga a continuación.

Sección rectangular 20mm 10mm

I bh X mm m p= = = = =3 3

4 4 4 4

1210 20

126 10 6 66 0169( )( ) . . lg

Se considerara para la viga 1/4 de la carga total, por ello se toman 750Kg = 340.5lb. Tramo AB = 4plg. Tramo AC 0 4≤ ≤X 340.5lb/plg.

C

RA RB x

FIG. 3.11 VIGA DE LLANTAS

Page 71: Ascensor de Carga Automatico

66

DISEÑO

RA RB lb p

M RAx x x

EI d ydx

M

EI d ydx

x x

EI dydx

x x C

EIy x x C x C

SI

= = =

= − −−

= −

= − +−

= − +−

+

= − +−

+ +

3405 24

170 25

3405 2 22

170 25 3405 22

170 252

3405 23

1 1

170 253

3405 24

1 2 2

2

2

2

2

2

2 3

3 4

. ( ) . / lg

. ( )( )

. . ( )

. . ( ) ............

. . ( ) ............

...................

xy C== ∴ =00 2 0

Substituyendo en ecuación 2 x = 4 y = 0 tenemos:

0 170 25 43

3405 4 24

1 4 0

1 1816

3 4

= − +−

+ +

=

. ( ) . ( ) ( )

:

C

DespejandoC

Ya determinadas las constantes es posible verificar cuanta deformación existirá en el punto C. Tomando en

cuenta que x = 2plg y mostrados los datos anteriores tenemos:

Sustitución en ecuación 1

EI C

X

rad

c

c

c

θ

θ

θ

= − +−

+

= − +−

+

= −

170 25 22

3405 2 23

1 2

207 10 0169 170 25 22

3405 2 23

0 2

0 000246

2 3

62 3

. ( ) . ( ) ( )

( . ) . ( ) . ( ) ( )( )

.

Sustitución en ecuación 2

EIy C C

X y

y X mmy X p

c

c

c

c

= − +−

+ +

= − +−

+ +

=

=

1705 23

3405 2 24

1 25 2

207 10 0169 1705 23

3405 2 24

0 2 1816

9 87 102 5 10

3 4

63 4

14

15

. ( ) . ( ) ( )

( . ) . ( ) . ( ) ( )( )

.

. lg

Page 72: Ascensor de Carga Automatico

67

DISEÑO

3.4.2 RUEDAS PARA TRABAJO EXTRA PESADO CARACTERISTICAS

En hierro, goma, aluminio, poliuretano, revestidas y garantizadas al desgarre con sistema de rodamiento

cónico, elevada resistencia a los impactos, desde 8" hasta 16". Capacidad de carga de 500 a 2000 Kgs.

USOS

Industrias metal - mecánicas, Transporte Industrial, Tenerías, Alfarerías, Hornos Industriales, Talleres e

Industrias en general.

FIG. 3.12 RUEDAS A UTILIZAR [JMM Manufactura, 2006]

3.5 DISEÑO DE PRISMA CORTO Debemos determinar los esfuerzos A y B mostrados en la siguiente perfil tipo L6(6x4) (verificar anexo 2-A)

ya que dicha figura esta unida al riel por medio de un cordón de soldadura, es por ello que también se

desarrolla el calculo del cordón de la soldadura.

El material del cual se diseñará el prisma es Acero 1040 con E = 207GPa.

Sección rectangular

10mm

101.6mm

Page 73: Ascensor de Carga Automatico

68

DISEÑO

FIG. 3.13 PRISMA CORTO

A = 10(101.6)=1016mm²

A X A X DESPEJANDO

X mm X p

T =

= = = =−

1 1

31016 51016

5 508 10

......( ) . lg

El núcleo central se considera 1/6 de la altura total como también 1/6 del ancho total.

e = Núcleo Central

h mm

e h X m X p

C h mm

I bh X m X p

=

= = =

= =

= = = =

− −

1016

63333 10 8 45 10

2508

1210 1016

1287 10 2 2 10

2 5

3 34 4 3 4

.

max . . lg

.

( . ) . lg

Ya que se desglosaron los cálculos del núcleo se da paso a determinar el esfuerzo en los puntos A y B.

σ

σ

A

B

PA

McI X

X XX

lb COMPRESION

PA

McI X

X XX

lb TENSION

= − + = − + = −

= − − = − − =

− −

− −

1767508 10

1767 8 45 10 2 54 102 2 10

347834 6

1767508 10

1767 8 45 10 2 54 102 2 10

0 00000224

3

5 4

3

3

5 4

3

.( . )( . )

.. ..........

.( . )( . )

.. ..........

Estos son los esfuerzos a los que esta sujeto el prisma, por lo tanto los siguientes cálculos presentan el

análisis del cordón de la soldadura para la unión del perfil tipo “L” al riel.

Page 74: Ascensor de Carga Automatico

69

DISEÑO

3.5.1 DISEÑO DE SOLDADURA PARA UNION PERFIL-RIEL

De acuerdo con la siguiente figura se determina el cordón de la soldadura para la unión perfil riel tomando

en consideración el poderlo solucionar.

FIG. 3.14 CARACTERÍSTICAS DE UNION EN SOLDADURA[MOTT,1995]

Como el perfil es tipo “L” (6X4) tenemos que el valor de Aw = d = 5plg para el diseño de flexión tenemos

que calcular el momento, por lo cual: M = Pa =(1767)(5)=8835lb-plg y Zw = d²/12 = 4.16plg.

Para el diseño por torsión se calculan los valores:

Jw = d³/12 = 10.41plg. T=M = 8835lb-plg. C = d/2 =2.5plg.

Como la soldadura es sometida a tensión directa tenemos:

f=P/Aw=1767/5=353.4lb/plg X 2=706.81lb/plg.

Tabla 3.1 CARACTERÍSTICAS DE ELECTRODOS REVESTIDOS

METAL BASE

GRADO ASTM

ELECTRODO TENSIÓN POR ESFUERZO

DE CORTE

FUERZA PERMISIBLE POR

PULGADA DE LADO

A36, A441 E60 13600psi 9600lb/plg²

A36, A441 E70 15800psi 11200lb/plg²

A36 E60 12400psi 8800lb/plg²

A441, A242 E70 14700psi 10400lb/plg²

[MOTT, 1995]

Por medio del metal base tenemos estructura de Acero A36 un electrodo E60 presenta una tensión por corte

permisible de 13600psi. Y una fuerza permisible por pulgada de 9600lb/plg².

Page 75: Ascensor de Carga Automatico

70

DISEÑO

W =706.8/13600=0.0519plg este valor pertenece al espesor del cordón para soportar una carga permisible de

9600 lb/plg², es decir:

0.0519plg= 1/16plg es el espesor del cordón de soldadura.

3.6 DESCRIPCIÒN DEL MANUBRIO

El manubrio del montacargas de uñas automático, será parte de la dirección por lo cual:

Esta dispuesto sobre el eje de rotación de la dirección y paralelo al eje de rotación de las llantas delanteras.

Esta compuesto por una pieza de hierro fundido, de sección rectangular, donde al final se encuentra el

control total del sistema, como es; potenciómetro, que dará avance al sistema de trasporte automático,

también se encuentra el encendido y apagado que rige el desplazamiento del ascensor y movimiento de los

sistemas hidráulicos otro dispositivo que podemos encontrar es el control de elevación y descenso de las

uñas por medio de los controles puestos en el manubrio.

Por otro parte cabe mencionar que el manubrio (Fig. 3.12) debe contar con una articulación, para efectos de

palanca y hacer más fácil el giro de la dirección.

FIG 3.15 VISTA FRONTAL DEL SISTEMA MANUBRIO-TRANSMICIÒN

Page 76: Ascensor de Carga Automatico

71

DISEÑO

3.7 CÀLCULO DE UNIDAD HIDRÁULICA. El diseño que se presenta a continuación corresponde a los a cada uno de los elementos que componen el

subsistema hidráulico y los cálculos correspondientes se presentan de la siguiente manera:

1. Cálculo de pistón hidráulico. 2. Cálculo de la Motobomba a utilizar. 3. Cálculo de acumulador. 4. Selección de Tubería.

3.7.1 CÀLCULO DEL DIÁMETRO DEL PISTÓN.

Para el calculo de la fuerza hidráulica se tomara la capacidad de la bomba, que se define como P, por otro

lado la fuerza que necesitamos elevar se presenta como F.

F = Fuerza, A = Área, P = Carga

F kg lb lbP lb pCARRERA pTiempo seg

v dt

p seg

P FA

A p

A D D A p p

Diametro Cilindro p

= =

==

=

= = =

= ∴ = =

= ⇒ = = = ≈

=

3000 0 454 13621000

87

87

114

13621000

1362

44 4 1362 131 11

21 1

2

2

2

2

( . )/ lg

lg.

. lg/

. lg

( ) ( . ) . lg lg

..... lg

ππ π

Comparación de fuerza hidráulica para el diámetro estándar del cilindro.

Diametro Cilindro p

A D A p

F PXA X lb

.... lg

( . ) . lg

.

=

= ⇒ = =

= = =

112

4154

1767

1000 1767 1767

2 22π π

Debemos diseñar el calculo de la columna circular del pistón para que soporte una carga de 3000kg =1767lb,

por lo tanto con los cálculos siguientes es posible determinar la carga máxima de la columna así como

también definir una columna larga o corta por lo cual tenemos:

Page 77: Ascensor de Carga Automatico

72

DISEÑO

P 8plg

FIG.3.16 COLUMNA DEL PISTÓN Solución de columna: Diámetro = 1.5plg. A r pI r p= = =

= =

π π

π

2 2 2

4 4

75 1761 4 0 49

(. ) . lg/ ( ) . lg

Calculando la razón de esbeltez y radio de giro: r IA

p mm= = = =0 49176

052 013..

. lg .

El coeficiente tomado en tablas indica que si esta empotrada tenemos que k = 2.10

KL/r = 2.10(203.2)/0.13 =6.77

El diseño se desarrollara por medio de un acero AISI 1040, cuyas especificaciones se muestran en el anexo

2-A, por lo cual, E = 207GPa y Sy = 290Mpa.

C XXC = =

2 207 10290 10

1192 9

6

π ( ) COMO KL r CC/ < ES COLUMNA CORTA.

Ya que se definió el tipo de columna, por medio de la ecuación de J.B Jonson calculamos la carga crítica;

por lo cual:

Como se puede observar la carga resultante sale sobrada para la que necesita la columna del pistón la cual

es de: 1767lb.

P ASy Sy KL rE

mm N mm XX

N= − = − =( ( / ) ) . ( / )( ( . )( )

) .14

44 7 290 1 290 10 6 774 207 10

12941912

22 2

6 2

2 9π π

Page 78: Ascensor de Carga Automatico

73

DISEÑO

ESPESOR DE LA PARED DE LA CAMIZA

Una vez determinado el diámetro interior del conducto debe elegirse el grosor y su material

El grosor del tubo es en función de la presión de trabajo y del diámetro del mismo.

σxPxd2

=

Donde: = Espesor de la pared en cm.

P = Presión en bar. d = diámetro interior de cilindro. σ = tensión a tracción en Kg./cm2

σ ACERO = 400 A 600 Kg./cm2 σ FUNDICION GRIS = 150 Kg./cm2

P= 1000 lb/plg2 = 70.365 kg/cm2 = 68.1171 bar. σ ACERO = 600 Kg./cm2

d= 3.81 cm.

cmkgxcmbarx

/600281.31171.68

= = .216cm

2.16mm de espesor de la camisa.

Page 79: Ascensor de Carga Automatico

74

DISEÑO

3.7.2 CÀLCULO DE BOMBA HIDRÀULICA. Para realizar el cálculo de Bomba Hidráulica tomaremos: Q = Caudal

V = Velocidad

A = Área

Q VXA

Q X pseg

Conversion Q GPM

GPM Q tp

Gal

segp

Gal

GPM

=

= =

= = =

114 1767 2 014

231

2 014 60

2310523

3

3 3

. . . lg

.....( )lg

. ( )lg

.

Bomba a utilizar de 0.523GPM Calculo del motor eléctrico a utilizar en HP. HP GPM PSI HP HP= = = =( )( . ) . ( )( . ) . /0 0007 0523 1000 0 0007 0 3661 1 2 De acuerdo con el manual de hidráulica de Schrader Bellows la bomba que se debe utilizar es: Tipo de Bomba de Engranes Internos

Rango de Presión de 500-2000PSI

Eficiencia de 60-85%

TABLA 3.2 COMPARATIVA DE MOTOBOMBAS

TIPO DE BOMBA RANGO PRESION PSI

EFICIENCIA % PESO LBS X HP

Engranes externos 2000-3000 80-90 0.5 Engranes internos 500-2000 60-85 0.5

Paletas 1000-2000 80-95 0.5 Pistones Axiales 2000-10000 90-98 0.25 Pistones Radiales 3000-10000 85-95 0.25

[Schrader Bellows, 2006]

Page 80: Ascensor de Carga Automatico

75

DISEÑO

3.7.3 CÀLCULO DE ACUMULADOR.

Tendremos una bomba de ½ HP de Engranes internos, ahora pues el Volumen que entrega la bomba en 1

segundo

VB GPM tseg

p= = =( )( ) . ( )( ) . lg231

600523 231 1

602 0135 3

Cálculo del volumen que debe entregar el acumulador para el sistema de acuerdo a las variables: Va =Volumen.

A =Área del cilindro.

D = Carrera del pistón.

Va AXD X p= = =1767 8 14136 3. . lg 14.136(3) = es igual a la capacidad del tanque del sistema, ya que por norma se define que debe ser 3 o 4 por

el volumen del acumulador.... pero tomaremos un valor mas elevado como es 5 ya que queremos tener un

rango de reserva en el tanque es por ello que la capacidad del tanque será: 14136 5 70 683 3. lg ( ) . lgp p= .

Por lo tanto tenemos que volumen total (Vt) a manejar en el sistema es de acuerdo a: volumen del

acumulador (Va) por el volumen de la bomba (VB), dependiendo de:

Vt VaXVB X p= = =14136 2 0135 121225 3. . . lg

Los acumuladores operan bajo la Ley de Boyle. La relación básica entre la presión y el volumen de gas, es

expresada bajo la siguiente formula:

PV P Vn n

1 1 2 2= Donde: P V n

1 1..... Es la presión inicial y final (PSI). P V n

2 2..... Corresponde al volumen de gas inicial y final ( p lg3 ).

Page 81: Ascensor de Carga Automatico

76

DISEÑO

En condición isométrica donde la compresión y expansión del gas toma tiempo suficiente para disipar el

calor, tenemos que n =1

PV P V1 1 2 2=

En condición adiabática donde el calor n será igual al radio del calor especifico a presión constante; por

ejemplo para nitrógeno (gas usado normalmente para precarga de acumulador).

En condición adiabática n = 1.4

PV P V1 11 4

2 21 4. .=

Generalmente se podrá decir si existe condición adiabática cuando exista comprensión o expansión del gas

ocurriendo en menos de un minuto.

A continuación se muestra la formula a desarrollar para el acumulador ya que se requiere como fuente

auxiliar de poder[VICKER`S,1997].

V V P PP P

X1

3 1

3 21=

−( / )( / )

V1 = Tamaño del acumulador.

Vx = Volumen del fluido descargado por el acumulador.

P1 = Presión del gas de precarga del acumulador.

P2 = Presión de operación máxima del sistema.

P3 = Mínima presión del sistema.

V1 = Capacidad del acumulador

Vx = 12.1225 p lg3 .

P1 = 500psi.

P2 = 2000psi.

P3 = 800psi.

Page 82: Ascensor de Carga Automatico

77

DISEÑO

V V P PP P

p GALONESX1

3 1

3 2

3

1121225 800 500

1 800 200032 6 32 6

2310141=

−=

−= = =

( / )( / )

. ( / )( / )

. lg . .

3.7.3.1 PROPOSITOS DEL FLUIDO

El fluido hidráulico tiene cuatro finalidades principales: transmitir potencia, lubricar las piezas móviles, sellar

las tolerancias entre una y otra pieza y enfriar o disipar el calor.

• TRANSMISION DE POTENCIA

Como medio de transmisión de potencia, el líquido debe fluir con facilidad a través de las líneas y orificios

de los elementos. La excesiva resistencia al flujo crea pérdidas de potencia considerables. El fluido debe ser

también tan incompresible como sea posible, a fin de que cuando se arranque una bomba o se cambie de

posición una válvula, la acción sea instantánea.

• LUBRICAION

En la mayoría de los elementos hidráulicos la lubricación interna la proporciona el fluido. Los elementos de

la bomba y otras piezas sujetas a desgaste deslizan entre sí con una película de aceite de por medio. A fin de

que el elemento tenga una larga duración el aceite debe contener los aditivos necesarios para garantizar

buenas características contra el desgaste. Vicker’s recomienda los aceites de viscosidad 10W y 20-20W de la

SAE, del tipo “MS” que se utiliza en la lubricación de motores de automóvil. Los aceites “MS” son

altamente recomendables para los sistemas hidráulicos de equipo móvil.[Móvil de México, 2006]

• SELLAMIENTO

En muchos casos, el fluido es el único sello contra la presión en el interior de un comportamiento hidráulico.

En la figura, se ve que no hay ningún anillo sellador entre el carrete y cuerpo de la válvula, que reduzca la

fuga de aceite desde el paso de alta presión hacia el paso de baja presión.

• ENFRIAMEINTO

La circulación del aceite a través de las líneas y alrededor de las paredes del depósito, hace que ceda el calor

que se genera en el sistema.

Page 83: Ascensor de Carga Automatico

78

DISEÑO

FIG. 3.17 LUBRICACIÓN DE LAS PARTES DE OPERACIÓN

3.7.3.2 VISCOSIDAD

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido que fluye; o bien, la medida inversa de su fluidez. Sí

un líquido fluye con facilidad, si viscosidad es baja. Se puede decir también que el fluido es delgado o que

tiene poco cuerpo.

Un líquido que fluye con dificultad posee una alta viscosidad. Se dice que es grueso o de mucho cuerpo.

Para cualquier máquina hidráulica, la viscosidad que el fluido deba realmente tener, ha de ser un

compromiso. La alta viscosidad es deseable para mantener un sellamiento entre las superficies que encajan

entre sí.

Sin embargo, la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción lo cual da como resultado:

• Alta resistencia al flúido.

• Aumento en el consumo de potencia, debido a las pérdidas por fricción.

• Alta temperatura, originada por la fricción.

• Aumento en la caída de presión, debido a la resistencia.

• La posibilidad de una operación perezosa o definitivamente lenta.

• Dificultad para separar el aire del aceite en el depósito.

Y en caso de que la viscosidad fuera demasiado baja:

• Aumentan las fugas internas.

• Puede haber desgaste excesivo e incluso atascamiento bajo fuertes descargas, debido al rompimiento

de la película de aceite que existe entre las piezas móviles.

• Puede disminuir la eficiencia de la bomba ocasionando lentitud en la operación del actuador.

• Al existir pérdidas por fuga aumenta la temperatura.

Page 84: Ascensor de Carga Automatico

79

DISEÑO

VISCOSIDAD SUS

Esta se determina midiendo el tiempo que tarda en fluir una cantidad específica del fluido a través de un

orificio Standard de dimensiones también específicas, a una temperatura establecida. Se utilizan diversos

métodos, pero el comúnmente aceptado en este país es el viscosímetro Saybolt.

Los números SAE han sido establecidos por la “Sociedad de Ingenieros Automotrices” a fin de especificar

ciertos porcentajes de viscosidades SUS de los aceites, a temperaturas de las pruebas SAE.

Los números “de invierno” ( en inglés Winter) se determinan mediante pruebas a 0ºF. Así se tienen 5W,

10W, 20W,. Los números de aceites para verano ( 20,30,40,50,etc.) designan el porcentaje, SUS a 210ºF.

El índice de viscosidad en una medida arbitraria de la resistencia de un flúido al cambio de viscosidad con

los cambios de la temperatura. Se dice que un flúido posee un alto índice de viscosidad (VI), cuando

presenta viscosidad relativa estable a mucho al enfriarse y se adelgaza en extremo al calentarse, tiene un

bajo “VI”.[VICKER`S,1997]

TUBERIA

Es el término general que abarca las varias clases de líneas conductoras que llevan el flúido hidráulico entre

los componentes; más los ajustes y conectores usados entre los conductores. Los sistemas hidráulicos de hoy

usan principalmente tres tipos de líneas conductoras; tubería de acero, tubing de acero y manguera flexible.

3.7.4 CEDULA DE LA TUBERÍA

Normalmente, el grosor de la pared se expresa como un número de la cédula. Los números de la cédula son

especificados por el Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI) de 10 a 160. Los números abarcan

diez juegos de gruesos de pared.

La cédula 40 corresponde aproximadamente a la estándar; la cédula 80 es extra pesado esencialmente; la

cédula 160 son todas la tuberías con las paredes más gruesas de este sistema. Las anteriores clasificaciones,

extra pesado y doble extra pesado son ligeramente más gruesas que la cédula 160. Las figura siguiente

muestra los tamaños de las tuberías hasta el de 12 pulgadas (nominal). Tamaños más grandes existen en el

mercado.

Page 85: Ascensor de Carga Automatico

80

DISEÑO

TABLA 3.3 SELECCIÓN DE CEDULA DE TUBERIA

TAMAÑO

NOMINAL

TUBERIA

O.D

CEDULA

40

CEDULA

80

CEDULA

160

1/8 .403 .269 .215

¼ .540 .364 .302

3/8 .675 .493 .423

½ .840 .622 .546 .466

¾ 1.050 .824 .742 .614

1 1.315 1.049 .957 .815

1 ¼ 1.660 1.380 1.278 1.160

1 ½ 1.900 1.610 1.500 1.338

2 2.375 2.067 1.939 1.689

2 ½ 2.875 2.469 2.323 2.125

3 3.500 3.068 2.900 2.624

3 ½ 4.000 3.548 3.364

4 4.500 4.026 3.826 3.438

5 5.563 5.047 4.813 4.313

6 6.625 6.065 5.761 5.189

8 8.625 7.981 7.625 6.813

10 10.750 10.020 9.564 8.500

12 12.750 11.934 11.376 10.126

[VICKER`S, 1997]

Page 86: Ascensor de Carga Automatico

81

DISEÑO

3.7.4.1 SELECCIÒN DE LA TUBERÍA

La tubería del sistema hidráulico esta dada por medio de la tabla anterior.

Selección de tubería de acuerdo a la tabla

Número 40

Tamaño nominal 1/8plg.

Diámetro exterior 0.405plg.

Diámetro interior 0.269plg.

Máxima presión 2800psi.

Presión de ruptura 120700psi

Velocidad en la tubería

V = Velocidad.

GPM = Galones por minuto.

A = Área de la tubería (valor dado en tabla).

V GPMXA

GPMX

pie seg= = =3117 3117 0 06

2 79. . .

. /

En las tuberías hidráulicas se debe contemplar el calor generado por el movimiento del flujo dentro del

sistema hidráulico, el cual es calculado en base a los GPM y la presión de la Bomba (P).

HP = Caballos de Potencia HP GPMXPSI= ÷1714

1714 = Valor adimensional. HP = 0.523X1000 ÷ 1714=0.305HP

1 HP = 746 Watts

0.305 HP = X Watts X =227.53 Watts

Como las válvulas de alivio trabajan a 1/3 del ciclo del sistema tenemos que el calor generado realmente se

define como:

X = 227.53 (1/3)= 75.843 Watts

Page 87: Ascensor de Carga Automatico

82

DISEÑO

MANGUERA FLEXIBLE

De acuerdo al cálculo anterior determinamos el uso de mangueras flexibles ya que se usa cuando las líneas

hidráulicas están sujetas a movimiento, la manguera es fabricada en capas de hule sintético y trenzado o de

alambre. Las tensas de alambre permiten mayores presiones.

La capa interior de la manguera debe ser compatible al aceite que se use. La capa exterior normalmente es

hule par proteger la capa de trenzas. La manguera puede tener desde tres capas o más, una de trenzas o puede

tener múltiples capas, esto depende de la presión que se vaya a usar. Cuando hay varias capas de alambre

éstas se pueden alternar con capas de hule, o se pueden colocar todas una encima de otra.

1.- Conexiones para las Mangueras.- Las conexiones para mangueras, esencialmente son las mismas que para

la tubería. La mayoría de los extremos de las mangueras tienen acoplamientos aunque hay conectores que se

atornillan o de abrazaderas. Es mejor conectar los extremos de mangueras con conexiones tipo unión las

cuales tienen nudos de libre-rotación.

2.- Considerando la Presión y el Flujo.- Los estándar de la industria recomiendan como un factor de

seguridad de cuando menos 4 a 1 y como máximo de 8 a 1 en la capacidad de presión. Si la capacidad de

presión va a ser de 0 a 1000 psi deberá haber un factor de seguridad de 8 a 1.De 1000 psi a 2500 psi el

factor debe de ser de 6 a 8 y en presiones mayores de 2500 psi el factor de seguridad recomendado será de 4

a 1.En cualquier tubería de tamaño normal mientras más grande sea el número de la cédula más gruesa son

las paredes y más fuerza para la presión de estallar. Esto disminuye las áreas interiores de líneas cruzadas y

aumenta la velocidad del flúido.[SHRADER BELLOWS, 2006]

CONSIDERACIONES SOBRE EL MATERIAL

La manguera flexible debe ser limitada solo a uso de aplicaciones en donde habrá movimiento. Es más

conveniente en líneas cortas y tiene resistencia al golpe.

Las conexiones hidráulicas deben ser de acero excepto por las entradas, retornos y líneas de drenaje en donde

la hembra y macho de fiero se pueden usar. La tubería o conexiones galvanizadas no se deben usar por que el

zinc puede tener reacción con algunos de los aditivos del aceite. Tampoco debe usar tubería de cobre ya que

la vibración de los sistemas hidráulicos puede desgastar y romper los extremos. Más aún, el cobre disminuye

la vida del aceite.

Page 88: Ascensor de Carga Automatico

83

DISEÑO

3.7.5 TANQUES Y ACONDICIONADORES DEL FLUIDO

DEPOSITOS

El depósito es una pieza que puede ser diseñada para hacer varias funciones: Primero se utiliza como

almacén para el fluido hasta que el sistema lo necesita; también debe de tener un lugar para separar el aire del

fluido debe permitir que se asienten los contaminantes.

CONSTRUCCION DEL DEPÓSITO

El tanque se hace de una placa de acero soldado con extensiones de los extremos de los platos deteniendo la

unidad en el suelo. Todo el interior del tanque se pinta con un sellador para reducir el moho que se crea con

la constante humedad. Este sellador debe ser compatible con el flúido que se va a usar.

El deposito se diseña para darle mantenimiento fácil al flúido. El fondo del tanque es combado y tiene un

tapón de drenaje en el punto más bajo para poder vaciar completamente el tanque. También es necesario un

tubo indicador para estar revisando. El llenador debe tener una malla muy fina de acero para evitar la

contaminación cuando es llenado el recipiente.

3.7.5.1 DISEÑO DE LAS PAREDES DEL TANQUE Para el cálculo del tanque se considerara, una sola pared de este, ya que como es un fluido, y el depósito se

diseñara como un cubo de aristas iguales, la presión se ejerce de igual manera en todas direcciones:

De esto se considera:

V TOTAL: 91.125 plg3 = 0.394 G Esto es 5 veces la cantidad de fluido requerido por la bomba. a = 0.1143m h = 0.1143m

hc = mh 0762.032

=

hc .-Según la mecánica de los fluidos es donde se concentra la fuerza mayor ejercida por este. S = a h S. - Superficie mojada: Es la línea a donde llegara el fluido, es decir; el nivel del aceite dentro del tanque. así, se considera como un tanque lleno.

Page 89: Ascensor de Carga Automatico

84

DISEÑO

S= 0.1143m x 0.1143m S= 0.01306 m2

F = w h S F= 1000 X 0.0571 X 0.01306 F = 0.1745 kg Esta fuerza es la mayor ejercida por el fluido sobre la pared del tanque.

FIG. 3.18 FUERZAS QUE ACTUAN EN EL TANQUE

Donde:

FIG. 3.19 FUERZAS ACTUANDO EN LA PARED DEL TANQUE

∑ = FMA 2 (0.1143) – 0.745 (0.0762)

F2 1143.0

)0762.0(745.0= 0.4966 kg

∑ +−= FMB )0385.0(745.0 1 (0.1143)

F1 = 1143.0

)0385.0(745.0 = 0.250 kg

Page 90: Ascensor de Carga Automatico

85

DISEÑO

TAMAÑO DEL DEPÓSITO

Regla general para el tamaño:

Tamaño del tanque = galones de la bomba gpm x 2 , o gpm x 3.

El tamaño del deposito corresponde a 0.394G.

A continuación se muestran las partes del deposito y que elementos lo componen para el suministro

hidráulico.

FIG. 3.20 DEPOSITO DE ACEITE

RESPIRADOR

Para permitir controlar la entrada del aire que el flujo necesita para mantener la presión atmosférica, estando

vacío o lleno el tanque. En general, mientras más alto es el promedio de flújo, más grande el respiradero.

Obviamente, en un depósito presurizado no se usa respiradero; este reemplazo por un válvula de aire para

regular la presión en el tanque entre los límites ya fijados.

PLACA DEFLECTORA

Una placa deflectora se extiende hacia los lados a través del centro del tanque, ésta es usualmente como de

2/3 partes de la altura del nivel del aceite y se usa para separar la línea de la entrada de la bomba, de la línea

MANOMETRO

MOTO BOMBA

PLACA DEFLECTORA

TAPON DE DRENADO

TUBERÍA DE RETORNO

INDICADOR DE NIVEL

Page 91: Ascensor de Carga Automatico

86

DISEÑO

de regreso, para que así no sea el mismo aceite el que recircula continuamente, y el cual debe hacer una ruta a

través del tanque.

La placa deflectora evita la turbulencia en el mismo, permite a los materiales extraños asentarse en el fondo y

le da la oportunidad al aceite de liberarse del aire y aumenta la facilidad de disipar el color a través de las

paredes del tanque.

FILTROS Y COLADORES

Los flúidos hidráulicos se mantienen limpios en el sistema principalmente con aparatos tales como filtros y

coladores, los tapones magnéticos también se usan en algunos tanques para atrapar partículas de fierro o

acero que lleva el flúido. Estudios recientes han indicado que aún partículas tan pequeñas tienen un efecto

degradador causando fallas en los sistemas servo y apresurado el deterioro del aceite en muchos casos.

FILTROS O COLADORES

Probablemente siempre habrá controversia en la industria sobre la definición exacta de los filtros y coladores;

en el pasado, muchos de estos aparatos se llamaban filtros pero técnicamente clasificados como coladores.

Para disminuir la controversia la Asociación Nacional de potencia de Flúidos nos das esta definición:

Filtros: Un aparato cuya función principal es la retención, pro medio poroso de contaminantes insolubles del

flúido.

ACUMULADORES

Los flúidos usados en los sistemas hidráulicos ,no pueden ser comprimidos como los gases y así almacenarse

para ser usados en diferentes lugares o en tiempos distintos. El acumulador presenta la ventaja de proveer un

medio de almacenar estos flúidos en comprensibles bajo presión. El flúido hidráulico bajo presión entra a las

cámaras del acumulador y hace una de estas tres funciones: comprime un resorte, comprime un gas o levanta

un peso y posteriormente cualquier caída de presión en el sistema provoca que el elemento reacciones y forcé

al flúido hacia fuera otra vez.

Page 92: Ascensor de Carga Automatico

87

DISEÑO

3.7.6 DIAGRAMA HIDRÁULICO

Diagrama representativo del sistema hidráulico con sus componentes, líneas de función y caracteres

principales.

FIG. 3.21 DIAGRAMA HIDRÁULICO

Los elementos que corresponden al sistema hidráulico son: 1.- Tanque 2.- Motor eléctrico 3.- Bomba de alta presión 4.- Brida de succión 5.- Brida de retorno 6.- Nivel con termómetro 7.- Filtro de retorno 8.- Válvula de alta y baja presión 9.- Válvula aisladora de manómetro 10.- Manómetro 11.- Acumulador 12.- Válvula direccional 13.- Cilindro

Page 93: Ascensor de Carga Automatico

88

DISEÑO

3.8 SISTEMA ELÈCTRICO - ELECTRÒNICO.

En este punto se toma como consideración el estudio de los subsistemas de control y potencia, los cuales

proporcionaran el movimiento y funcionamiento al ascensor de carga automático; por lo tanto se presentan a

continuación:

• Circuito de potencia.

• Circuito Electrónico.

• Control y Programación.

Para diseñar la etapa de control y potencia se deben tomar en cuenta las variable que el sistema requiere para

las manipulaciones de su movimiento, el sistema que a continuación se presenta debe de cumplir con una

característica especifica: debe estar elaborado de forma tal que permita la sincronización en el movimiento

de cada subsistema respetando los tiempos y requerimientos correspondientes.

Para realizar el control de los elementos debemos desarrollar una etapa la cual permita accionar los

subsistemas a utilizar tomando en cuenta que el movimiento del trasporte automático lo realiza un motor

eléctrico de CD trabajando a 48 volts con una alimentación proporcionada por baterías recargables de

12volts, por otro lado ocuparemos otro motor eléctrico de 12volts perteneciente a la motobomba.

La etapa de control esta desarrollada por los dispositivos y los circuitos correspondientes que permiten el

procesamiento de señales para cumplir con las especificaciones requeridas, como son los movimientos del

sistema, algunos dispositivos son: microcontrolador, optoacoplador, relevadores, electro válvulas, los cuales

realizan la función de activar o desactivar el movimiento del sistema.

3.8.1 MODO DE OPERACIÓN DE MOTORES

El motor principal o de desplazamiento realiza el movimiento de apertura y cierre de uñas así también por

medio de un arreglo mecánico se puede acoplar a la flecha la cual proporciona el avance realizando dos

movimientos diferentes (no los realiza al mismo tiempo).

En los cálculos mostrados con anterioridad (punto 3.1.1) la potencia calculada para el motor en condiciones

criticas es de 7HP por lo cual nosotros optamos por subir 1HP más como un rango de protección en el diseño

mecánico, por lo cual partiremos en un estado inicial de 8HP por lo cual tenemos:

Page 94: Ascensor de Carga Automatico

89

DISEÑO

MOTOR

Marca: DAEWOOD HEAVY INDUSTRIES.

Potencia: 8HP A 6KW.

Voltaje: 48VCD.

Podemos calcular la corriente por lo cual: P VI

I PV

A

=

= = =600048

125

FIG. 3.22 MOTOR ELECTRICO.[Siemens,2005]

El motor eléctrico perteneciente al sistema de traslado ya que realiza la acción de mover la transmisión mas

sin en cambio la motobomba pertenece al sistema hidráulico y proporciona la alimentación de las tuberías

hidráulicas y el llenado del pistón con aceite, que esta determinada por 1/2 HP de potencia requerida para el

motor, por lo cual tenemos:

MOTOBOMBA DE ENGRANES INTERNOS

Marca: SIEMENS.

Potencia: 1/2HP.

Voltaje: 12VCD.

A continuación se muestra el cálculo de la corriente y la conversión de potencia de HP a Watts y la grafica

de eficiencia de la bomba.

1 2 754 377

37712

3141

/ ( )

.

HP watts wattsP VI

I PV

A

==

= = =

Page 95: Ascensor de Carga Automatico

90

DISEÑO

FIG. 3.23 GRAFICA DE EFICIENCIA DE LA MOTOBOMBA[Siemens,2005]

3.8.2 ELECTROVALVULA DIRECCIONAL A continuación se muestran las características de la electrovàlvula de 4vías 3 posiciones a utilizar para el sistema hidráulico.

FIG. 3.24 ESTRUCTURA INTERNA DE LA VÁLVULA[FESTO,2002]

1.- Cuerpo de la válvula.

2.- y 3.- Electro imán de corriente continua.

4.- Cursor intercambiable.

Page 96: Ascensor de Carga Automatico

91

DISEÑO

TABLA 3.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE ELECTROVÀLVULA.

[CETOP, 2006]

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS

Están compuestos esencialmente de dos partes las cuales son el tubo y la bobina, el tubo esta atornillado al

cuerpo de la válvula y contiene el ancla móvil que se desliza sumergida en aceite sin desgaste; la parte

interna que se encuentra en contacto con el aceite de descarga asegura la disipación térmica. La bobina esta

fijada al tubo por medio de una tuerca y si el espacio disponible lo permite puede ser girada.

TABLA 3.5 BOBINAS DE CORRIENTE CONTINUA PARA ELECTROVÀLVULAS

[CETOP, 2006] INSTALACIÓN

Las válvulas de fijan por medio de tornillos o tirantes sobre una superficie rectificada cuyos valores de

planitud y rugosidad sean iguales o mejores que los indicados por los símbolos correspondientes. Si no

respetan los valores mínimos de planitud y/o rugosidad pueden producirse perdidas entre el flujo de la

válvula y plano de apoyo.

Page 97: Ascensor de Carga Automatico

92

DISEÑO

FIG. 3.25 VALORES DE INSTALACIÓN DE UNA VÁLVULA [FESTO, 2002]

Nota: Los valores de la figura anterior están dados en milímetros.

3.9 SUMINISTRO DE ENERGIA.

La alimentación del sistema esta en base a baterías recargables las cuales proporcionan 12 volts cada una, por

lo cual necesitamos tener una conexión en serie de 4 baterías para alimentar todo el sistema. Tomando en

cuenta las especificaciones mostradas del motor eléctrico y motobomba debemos considerar que ambas

tienen un consumo aproximado de 156.41 A/HORA, por lo cual requerimos baterías con un suministro de

energía potente por lo tanto definimos utilizar una batería de 12V a 225A/20horas de la marca ARIZONA y

clasificación 12 CGL 225 a continuación mostramos las características de la batería seleccionada.

TABLA 3.6 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE BATERÍA

Batería de ciclado profundo Manijas para su manipuleo

Mayor rendimiento energético Medidas: Largo: 265mm

Resistente a las vibraciones Ancho:181mm Alto: 285mm

Terminales especiales con inserto Tiempo de recarga: 10hs a 2.583V por

roscados de acero inoxidable elemento y con corriente limitada al 10% de C20.

APLICACIONES: Plataformas de elevación Lavadoras industriales Vehículos eléctricos [BATERÍAS ARIZONA, 2006]

Page 98: Ascensor de Carga Automatico

93

DISEÑO

Las baterías de gel están diseñadas para cumplir los requerimientos de las aplicaciones cíclicas y de alta

temperatura tales como banda ancha, PVs, etc, a través de tecnología de gel de avanzada. Las baterías de gel

utilizan sílice de alta pureza de origen alemán para formar electrolito gelificado y llenar las baterías con vacío

para asegurar la completa penetración del electrolito a través de los separadores y las placas empastadas.

TABLA 3.7 CONSTITUCIÓN DE BATERÍA

Componente: Materia prima Sellador: Resina Epoxica Positiva: Dióxido de plomo Válv. Seguridad: EPDR Negativa: Plomo Terminal: Cobre Contenedor: ABS Separador: PVC Tapa: ABS Electrolito: gelificado

[BATERÍAS ARIZONA, 2006] TABLA 3.8 CAPACIDAD Y MODELO DE BATERÍA

[BATERÍAS ARIZONA, 2006]

Page 99: Ascensor de Carga Automatico

94

DISEÑO

FIG. 3.26 GRAFICA DE EFICIENCIA DE LA BATERÍA [BATERÍAS ARIZONA, 2006]

3.10 ETAPA DE POTENCIA

Se pretende proporcionar un suministro 5volts en la etapa de control para la conjunción del circuito

electrónico, pero sin duda debemos tomar en cuenta que tendremos así mismo una derivación de voltaje de

12 y 48 volts. Para establecer una arreglo entre voltajes utilizaremos optoacopladores (MOC’S) en la etapa

de potencia como también relevadores para manejar los voltajes de los motores eléctricos los cuales son dos

y la electro válvula, es decir nos ayudarán a proteger la parte de control si es que existiera una falla en la

parte de potencia.

OPTOACOPLADORES

Los optocopladores basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar

señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Fundamentalmente este dispositivo está formado por

Page 100: Ascensor de Carga Automatico

95

DISEÑO

una fuente emisora de luz, y un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor

luminoso.

Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre sí depende de los dispositivos de salida que se

inserten en el componente. Según esto tenemos los siguientes tipos:

Fototransistor: Conmuta una variación de corriente de entrada en una variación de tensión de salida. Se

utiliza en acoplamientos de líneas telefónicas, periféricos, audio

Optotiristor: Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal lógica y la red.

Optotriac: Al igual que el optotiristor, se utiliza para aislar una circuiteria de baja tensión a la red. [ANGULO, 2003]

Un MOC es un circuito integrado que incluye un led que controla un fototriac. Este dispositivo esta

especialmente diseñado para usarse como interfase de sistemas lógicos con equipos que tienen que

alimentarse con máximo 230V de la red eléctrica.

Los MOC`S cuando se encuentran en estado de conducción el diodo emiten un haz de luz y el foto Triac

para entrar en dicho estado y activa el elemento el cual esta controlando, es comúnmente utilizado en

interfases para control de cargas, a continuación se muestra el esquema del MOC3041 de Motorola.

1.- Ánodo.

2.- Cátodo.

3.- NC.

4.- Terminal

5.- NC.

6.- Terminal FIG. 3.27 ESTRUCTURA DEL MOC3041 [ALLDATASHE, 2006]

En la tabla siguiente podemos observar los rangos máximos que maneja el MOC3041 el cual proporcionara

protección al PIC 16F84.

Page 101: Ascensor de Carga Automatico

96

DISEÑO

TABLA 3.9 RANGOS MÁXIMOS DEL MOC3041

[ALLDATASHE, 2006]

Las características mas significativas de este elemento son:

• Pequeño y económico encapsulado DIP 6.

• Tensión de aislamiento de 7500V.

• Capaz de proporcionar 100mA, que permite alimentar cargas directas de 20W.

RELEVADORES

Un relevador es un sistema mediante el cuál se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo

en potencia muy reducido.

Tipos de relevadores:

• Relevadores electromecánicos:

A) Convencionales.

B) Polarizados.

C) Reed inversores.

Page 102: Ascensor de Carga Automatico

97

DISEÑO

• Relevadores híbridos.

• Relevadores de estado sólido.

FIG. 3.28 ESTRUCTURA DE UN RELEVADOR

En general, podemos distinguir en el esquema general de un relevador los siguientes bloques:

• Circuito de entrada, control o excitación.

• Circuito de acoplamiento.

• Circuito de salida, carga o maniobra, constituido por:

- circuito excitador.

- dispositivo conmutador de frecuencia.

- protecciones.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Las características generales de cualquier relevador son:

• El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida.

• Adaptación sencilla a la fuente de control.

• Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida.

• Las dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relevador se caracterizan por:

- En estado abierto, alta impedancia.

- En estado cerrado, baja impedancia.

Para los relevadores de estado sólido se pueden añadir:

• Gran número de conmutaciones y larga vida útil.

• Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de intensidad por cero.

• Ausencia de ruido mecánico de conmutación.

Page 103: Ascensor de Carga Automatico

98

DISEÑO

• Escasa potencia de mando, compatible con TTL y CMOS.

• insensibilidad a las sacudidas y a los golpes.

• Cerrado a las influencias exteriores por un recubrimiento plástico.

Relevadores de tipo armadura

Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explica prácticamente su

constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los

contactos dependiendo de si es N.O ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado).

FIG. 3.29 CONSTITUCIÓN DE RELEVADORES [ANGULO, 2003]

ACOPLAMIENTO.

El acoplamiento con el circuito se realiza por medio de un optoacoplador o por medio de un transformador

que se encuentra acoplado de forma magnética con el circuito de disparo del Triac.

CIRCUITO DE CONMUTACIÓN O DE SALIDA.

El circuito de salida contiene los dispositivos semiconductores de potencia con su correspondiente circuito

excitador. Este circuito será diferente según queramos conmutar CC, CA.

Page 104: Ascensor de Carga Automatico

99

DISEÑO

La derivación de corriente de los 127 VCA disminuye a 48V por medio de la transformación de energía,

cabe mencionar que la sub derivación determinada para los elementos a controlar (Motores y Electro

válvulas) la desarrollan los reguladores de la familia LM78XX, por lo cual; a continuación podemos observar

las características de los elementos correspondientes.

FIG. 3.30 DIAGRAMA DE REGULADORES LM [Osemi, 2006]

TABLA 3.10 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL 7805

[Osemi, 2006]

Page 105: Ascensor de Carga Automatico

100

DISEÑO

TABLA 3.11 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL 7812

[Osemi, 2006]

En el esquema siguiente se muestra la etapa de potencia determinada por los optoacopladores, relevadores,

motobomba, motor eléctrico de avance y electro válvula.

FIG. 3.31 ETAPA DE POTENCIA

En la etapa de potencia se muestra la conjunción de elementos del sistema, por lo tanto en el diagrama

siguiente podemos observar el control del motor por medio de dispositivos de disparo (TRIAC’S) los cuales

nos ayudaran a controlar el movimiento del motor para el propio desplazamiento del sistema de transporte

automático y la apertura o cierre de uñas.

Page 106: Ascensor de Carga Automatico

101

DISEÑO

En la figura de la etapa de potencia se presenta un voltaje de 5V proporcionado del PIC16F894 al

MOC3041 y este a su vez maneja por tablas 0.06A, por lo cual; si: V =IR

R = 5/0.06=83.88Ω.

Para el cálculo de las resistencias RG, RH, RI, verificamos el valor determinado en tablas de la intensidad y

voltaje de los relevadores para tener: R =12/5=2.4Ω para el accionamiento de electro válvula y motobomba,

de igual manera calculamos la resistencia para el motor eléctrico y el valor que se define es 2.4Ω.

El control del motor eléctrico de 48V se realizará por medio de dispositivos de disparo TRIAC’S.

FIG. 3.32 DIAGRAMA DE ACCIONAMIENTO DEL MOTOR

El TRIAC es un dispositivo que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga; es

fundamentalmente una combinación paralela inversa de dos terminales de capas de semiconductor que

permiten el disparo en cualquier dirección. Es un semiconductor de tres terminales que controla la corriente

en cualquier dirección, las terminales de la energía están señaladas como MT1, MT2 y la terminal gate, que

es el que activa el componente. El TRIAC puede ser disparado independientemente de la polarización, es

decir, mediante una corriente positiva o negativa. Cuando el voltaje en el MT2 es positivo con respecto a

MT1 y se aplica un voltaje positivo en el gate, conduce el lado izquierdo. Cuando se invierte el voltaje y un

voltaje negativo se aplica a la puerta, conduce el lado derecho. El mínimo que lleva a cabo la corriente IH, se

debe mantener para controlar el TRIAC. [ALLDATESHE, 2006]

Page 107: Ascensor de Carga Automatico

102

DISEÑO

FIG 3.33 SÍMBOLO ESQUEMATICO DEL TRIAC [ALLDATESHE, 2006]

La etapa de acción del motor esta regida por dispositivos de disparo, triac`s (MAC 210FP); la utilización de

este conlleva a verificar sus características mostradas en la tabla siguiente:

TABLA 3.12 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL TRIAC.

[ALLDATESHE, 2006]

3.11 ETAPA DE CONTROL

La presente etapa corresponde a la manipulación de los elementos para el avance y funcionamiento del

sistema de ascenso automático.

El control del sistema se desarrollara por medio de un microcontrolador por lo cual la tabla siguiente define

y justifica el uso del componente.

Page 108: Ascensor de Carga Automatico

103

DISEÑO

TABLA 3.13 FACTIVILIDAD DE MICROCONTOLADOR

CARACTERES

PIC

AVR

MICRO PLC

COMPONENTES

ELECTRONICOS

COSTO VIABLE SI SI NO NO

FACIL MANEJO SI SI SI SI

FACIL

IMPLEMENTACIÒN

SI SI SI SI

TAMAÑO

REDUCIDO

SI SI SI SI

JUSTIFICACIÓN DE LA ETAPA DE CONTROL

Al verificar la tabla anterior pueden existir desventajas entre estos 4 elementos, ya que el PIC y AVR se

caracterizan por que sirven para una función especifica y por su reducido tamaño, en cambio un Micro PLC

nos influiría un poco más en costo, por ultimo al ocupar componentes electrónicos debemos tomar en cuenta

costo y espacio, por lo tanto definimos que para el control del sistema utilizaremos un microcontrolador

específicamente el PIC 16F84 ya que por los conocimientos que actualmente tenemos de este nos facilita un

poco mas el trabajo.

3.11.1 MICROCONTROLADOR

Un microcontrolador es un circuito integrado que incorpora parte de los elementos que configuran un

controlador, dispone normalmente de los siguientes componentes:

• Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).

• Memoria RAM.

• Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.

• Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.

• Diversos módulos para el control de periféricos.

• Generador de impulsos de reloj. [ANGULO, 2003]

VENTAJAS DE UN MICROCONTROLADOR (PIC)

• Aumento de fiabilidad.

• Reducción del tamaño en el producto terminado.

Page 109: Ascensor de Carga Automatico

104

DISEÑO

• Mayor flexibilidad.

Sencillez de manejo ya que su juego de instrucciones es reducido.

Facilidad para localizar y conseguir información de este.

El precio es comparativamente inferior a sus competidores.

Elevada velocidad de funcionamiento.

Variedad en el uso de sus herramientas de hardware que permite grabar, depurar, borrara y

comprobar el comportamiento del PIC.

FIG. 3.34 ESTRUCTURA DEL PIC 16F84 [MICROCHIP, 1998]

La arquitectura del procesador sigue el modelo harvard ya que el CPU se conecta de forma independiente y

con buses distintos con la memoria de instrucciones y con los datos.

La segmentación permite que el procesador realice al mismo tiempo la ejecución de una instrucción y la

búsqueda del código siguiente.

Los formatos de instrucción que maneja son de una gama baja ya que tiene una longitud de 12 bits. Los

modelos de gama baja cuentan con un repertorio disponible de 33 por medio del procesador RISC

( Computador de Juego de Instrucciones Reducido).

Los bancos de registro son objetos del sistema y se pueden utilizar como E/S, temporizadores, posiciones de

memoria; etc.

CARACTERÍSTICAS DEL PIC

• Memoria del programa EEPROM de 1 K x 14 bits. La memoria del PIC16F84 es de tipo NSTR.

• Memoria de datos formada por dos áreas. Una RAM donde se alojan 22 registros de propósito

específico y 36 de propósito general, y otra del tipo EEPROM de 64 bytes.

Page 110: Ascensor de Carga Automatico

105

DISEÑO

• El PIC16F84 tiene 68 registros de propósito general.

• Camino de datos con una ALU de 8 bits y un registro de trabajo W del que normalmente recibe un

operando y envía el resultado. El toro operando puedo provenir del bus de datos o del propio

código de la instrucción.

• Diversos recursos conectados al bus de datos, tales como puertas de entrada salida/ salida,

temporizador TMR0, etc.

• Base de datos y circuitos auxiliares.

• Direccionamiento de la memoria de programa en base al controlador de programa ligado a una pila

de 8 niveles de profundidad.

En la figura siguiente se muestra el banco de registros perteneciente al PIC 16F84, mostrando los rangos que

guarda cada uno de los bancos.

FIG. 3.35 BANCO DE REGISTROS DEL PIC 16F84 [MICROCHIP, 1998]

Page 111: Ascensor de Carga Automatico

106

DISEÑO

3.11.2 PROGRAMACION

El desarrollo que se muestra a continuación representa el funcionamiento o ejecución de los movimientos de

los sistemas a controlar por medio del PIC16F84, el programa se puede realizar en MPLAB y su

codificación o traslape de datos se puede hacer por medio de ICPROG o PONYPROG.

“PROGRAMA A EJECUTARSE” LIST P = 16F84 .include “P16F84.INC” ; librería ORG 0 GOTO INICIO ORG 5 INICIO: BSF STATUS, RPO ; configura los puertos MOV LW 0FH MOV WF TRISA ; puerto A como entrada MOV LW 00H MOV WF TRIS B ; puerto B como salida CLR W ENCENDIDO: BTFSC PA,1 ; brinca si el bit F tiene cero GOTO ENCENDIDO CALL ELEYMOT ; sub rutina CLR W

MOV LW 02H ; apaga motobomba MOV WF PUERTOB APAGADO: BTSFC PA,1 ; brinca si el bit F tiene cero GOTO APAGADO

CLR W MOV LW 00H ; apaga el sistema MOV WF PUERTO B CLR W MOTOR: ;accionamiento del circuito del motor BTFSC PA,1 GOTO MOTOR CLR W MOV LW 04H MOV WF PUERTO B

Page 112: Ascensor de Carga Automatico

107

DISEÑO

MOTOR2: ; espera para apagado del motor BTFSC PA,1 GOTO MOTOR2 CLR W MOV LW 00H MOV WF PUERTB ELEYMOT MOV LW 03H ; enciende motobomba y electro MOV WF PUERTO B CALL TIEMPO ; subrutina de tiempo CALL TIEMPO CALL TIEMPO CALL TIEMPO CALL TIEMPO CALL TIEMPO CALL TIEMPO RETURN ; subrutina de 1 segundo de retardo TIEMPO: MOV LW 0x21 MOV WF CONTA2 TIEM2 MOV LW 0x64 MOV WF CONTA1 TIEM1 MOV LW 0x64 MOV WF CONTA0 TEM0 DECFCZ CONTA 0,1 GOTO TIEM0 DECFSZ CONTA 1,1 GOTO TIEM 1 DECFSZ CONTA 2,1 GOTO TIEM 2 RETURN END

Page 113: Ascensor de Carga Automatico

108

DISEÑO

3.11.3 DIAGRAMAS DE FLUJO El diagrama de flujo para la ejecución del programa de accionamiento del sistema de ascenso automático, se

presenta de la siguiente manera y representa el movimiento de cada variable en las rutinas de programación.

FIG. 3.36 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA

Page 114: Ascensor de Carga Automatico

109

DISEÑO

Este diagrama representa el paso de energía al motor y no su funcionamiento o acción a realizar ya que esta

se desarrolla por medio del arreglo realizado con los disparadores (TRIAC`S).

FIG. 3.37 DIAGRAMA DE ACCION DEL MOTOR

Page 115: Ascensor de Carga Automatico

110

DISEÑO

3.12 DIAGRAMA ELECTRÓNICO

FIG. 3.38 DIAGRAMA DE CIRCUITO ELÈCTRICO

El diagrama esta determinado por:

• E: Alimentación de 127VCA con su derivación respectiva de 48V, 12V y 5V por medio de

reguladores del tipo LM

• PIC 16F84

• Entradas de señales en contactos 1,2,3. (Puerto A en RA0, RA1, RA2)

• Cristal de 4Mhz.

• Dos capacitores cerámicos de 24pF.

• Salidas de señala en puerto B (RB1, RB2, RB3.).

• Tres Optocopladores (MOC`S 3041).

• Relevadores de 12 y 48 Volts.

• Bobina de la Electro válvula.

• Contacto para cerrar el circuito del Motor.

Page 116: Ascensor de Carga Automatico

111

DISEÑO

La figura siguiente muestra la interacción de todos los sistemas ya unidos y acoplados en el ascensor de

carga automático.

FIG. 3.39 INTEGRACIÓN DE LOS ELEMENTOS.

MANUBRIO

UÑAS

DEPOSITO HIDRÁULICO

BATERÌAS

TRANSMICIÒN

Page 117: Ascensor de Carga Automatico

112

DISEÑO

3.13 SUMARIO

Al concluir el análisis hidráulico, mecánico, la etapa de control y potencia del sistema, se obtuvieron buenos

resultados del diseño. Los resultados fueron los esperados, ya que cumplen con las especificaciones y

requerimientos que el propio sistema exige para su desarrollo. Se pudo ampliar y entender el proyecto a

elaborar de una manera más clara así también la forma de operar de los sistemas electrónicos y eléctricos,

además de establecer la comunicación entre ambos.

A lo largo del capitulo se muestran los problemas resueltos y la realización de los diferentes cálculos de los

elementos estructurales como vigas, columnas, elementos de transmisión, etc., se llegó a obtener una noción

más amplia de estos temas y la importancia que tienen. Por medio de la etapa eléctrico – electrónica se pudo

realizar al mismo tiempo la programación pudiendo comprobar la utilidad del tipo de software utilizado y

los componentes electrónicos para la integración de un sistema de transporte.

Page 118: Ascensor de Carga Automatico

113

CAPÌTULO IV

CAPÍTULO IV

En este capítulo es viable

verificar y contemplar el costo total del

proyecto , tomando en cuenta

la información proporcionada en los

capítulos anteriores, por lo cuál; en el

presente se demostrará la

eficiencia de los costos de fabricación

de este ascensor..

Page 119: Ascensor de Carga Automatico

114

COSTOS

INTRODUCCIÓN

En el capítulo anterior se pudo observar y detallar cada uno de los elementos a utilizar en el sistema de

transporte automático, más sin embargo también es imperativo detallar la parte que ocupan los costos en este

proyecto, por lo cual; este capítulo desglosa el costo que tendrá el proyecto.

4.1 DEFINICIÓN DE PROYECTO

El proyecto el cual se desea implementar esta destinado a cumplir una necesidad especifica teniendo un

alcance social y económico. Para convertir el proyecto en algo tangible es necesario asignar los recursos

necesarios a fin de conocer los estados viables que genere el sistema de trasporte automático.

El carácter del ascensor de carga automático es de tipo social ya que las necesidades que satisfacen son

sociales. Su influencia esta determinada por un Área local ya que el proyecto esta determinado para las

pequeñas y medianas empresas.

Finalidad. Modernización de un sistema de transporte confiable.

Grado de Complejidad. Es de propósito único ya que la producción se debe a un solo bien como prototipo de

implementación.

4.2 DEFINICIÓN DE COSTO.

Los costos se pueden generar dentro de una empresa y están considerados como una unidad productora.

El término costo ofrece múltiples significados y hasta la fecha no se conoce una definición que abarque

todos sus aspectos. Su categoría económica se encuentra vinculada a la teoría del valor, "Valor Costo" y a

la teoría de los precios, "Precio de costo".

El término "costo" tiene las acepciones básicas:

1. La suma de esfuerzos y recursos que se han invertido para producir una cosa.

Page 120: Ascensor de Carga Automatico

115

COSTOS

2. Lo que es sacrificado o desplazado en el lugar de la cosa elegida. [Alatriste,1998]

4.3 ESTUDIO DE COSTOS.

Tomando en cuenta que el proyecto presentado se entiende como el proceso de medidas y cumplimiento de

objetivos para la solución de un problema, con la finalidad de resolver una de muchas necesidades de

distintas variables, es imperativo el contemplar que dicha acción se resuelva con los intervalos que generan

en los gastos en dicho proyecto.

Las ventajas y desventajas del proyecto se llevan de la mano con los caracteres económicos y/o sociales de

la población

De acuerdo a esto, el análisis económico determinará la posibilidad de implementación del sistema desde el

punto de vista monetario, es decir; la rentabilidad del sistema de transporte automático.

4.4 MATERIA PRIMA.

Ya que el sistema de transporte automático esta dividido en tres sistemas (mecánico, hidráulico y eléctrico –

electrónico) es posible que de igual manera se pueda subdividir estos elementos para su estudio económico.

Inicialmente desglosaremos cada uno de los elementos a utilizar de acuerdo al sistema para posteriormente

costear cada uno.

• Mecánico. Contempla el estudio monetario de la mayor parte de la transmisión como lo es:

Perfil tipo “C” (UÑAS).

Perfil rectangular (RIEL).

Perfil tipo “L” (UNION RIEL – PERFIL).

Juego de engranes para transmisión.

Flecha de transmisión.

Page 121: Ascensor de Carga Automatico

116

COSTOS

Llantas para trabajo extra pesado.

Columna y viga de llantas.

• Hidráulico. Analiza monetariamente cada una de las partes utilizadas en el sistema de elevación.

Pistón.

Tanque Hidráulico.

Tubería

Motobomba.

Electrovàlvula.

• Electrico – Electrónico. Determina el gasto monetario de los elementos a ocupar.

Motor de 8Hp.

Acumulador.

PIC 16F84.

MOC.

Capacitores.

Relevadores.

Estos son algunos de los elementos mas representativos de cada sistema, por lo cual; posteriormente se

detallara cada uno de estos.

4.5 COSTO MECÁNICO.

ELEMENTOS COSTO CANTIDAD TOTAL

PERFIL TIPO “C” (UÑAS). $100 x metro 2.5metros. $250.

PERFIL RECTANGULAR (RIEL). $80 x metro. 0.7metros. $56.

PERFIL TIPO “L” (UNION RIEL – PERFIL). $80 x metro. 0.2metros. $16.

JUEGO DE PIÑONES PARA TRANSMISIÓN. $1095. 2pzas. $2190.

ENGRANE DEL MOTOR. $1125. 1pza. $1125.

FLECHA DE TRANSMISIÓN. $1080. 1pza. $1080.

LLANTAS PARA TRABAJO EXTRA PESADO. $170c/u. 8pzas. $1360.

COLUMNA Y VIGA DE LLANTAS. $780c/u. 8pzas. $6240.

Page 122: Ascensor de Carga Automatico

117

COSTOS

El costo definido para el sistema mecánico es de $12257 pesos, en paginas continuas se detallara el costo de

algunos elementos mecánicos que sin duda son de los mas importantes en el sistema de trasporte automático.

4.6 COSTO HIDRÁULICO.

ELEMENTOS COSTO CANTIDAD TOTAL

PISTÓN. $5766.90 1pza. $5766.

TANQUE HIDRÁULICO. $463.20 1pza. $463.20.

TUBERÍA $75.32 x metro 7metros. $527.24.

MOTOBOMBA. $1031.03 1pza. $1031.03.

ELECTROVÀLVULA. $3500 1pza. $3500.

MANÓMETRO. $84.62 1pza. $86.62.

Desarrollando el estudio económico del sistema hidráulico tenemos un resultado neto de $11372.99 pesos

4.7 COSTO ELECTRICO – ELECTRÓNICO.

ELEMENTOS COSTO CANTIDAD TOTAL

MOTOR DE 8HP $3720.3 1pza. $3720.30.

ACUMULADORES $4007.12c/u. 4pzas. $16028.48.

MARCA ARIZONA 12 CGL 225

MICROCONTROLADOR $45.00 1pza. $45.

PIC 16F84

MOC 3041 $12.00c/u. 3pzas. $36.

MAC 210 $10.00c/u. 4pzas. $40.

RELEVADORES $37.00c/u. 3pzas. $111.

CAPACITOR $1.00 4pzas. $4.

TABLILLA PROTEL $100.00 1pza. $100.

TARJETA PROGRAMADORA DEL PIC 16F84 $300.00 1pza. $300.

SOFWARE $700.00 1pza. $700.

Page 123: Ascensor de Carga Automatico

118

COSTOS

INTERFAZ DB9 A USB $130.00 1pza. $130.

COMPUTADORA DE ESCRITORIO $12500.00 1pza. $12500. El costo que conlleva el sistema eléctrico – electrónico tiende a ser $33514.78 se debe de tomar en cuenta

que el costo de la energía como suministro para la computadora no se esta tomando en cuenta.

4.8 DETALLE DEL COSTO ENGRANE – PIÑÓN.

• PARA EL ENGRANE: Altura del diente: ADD – DEDD = 0.166 – 0.1928 = 0.3588 Diámetro Primitivo = 6 “ 6 – 0.166 = 5.834 “ A1 = πD2 =π ( 5.874 ) 2 = 26.73

4 4 A2 = πD2 =π ( 4.5 ) 2 = 15.90

4 4 AT = A1 – A2 = 26.73 – 15.90 = 10.83 Volumen = AT x Ancho = 10.83 x 1.57 = 17.00 “ 17.00 pulg3 = 1.638 x 10-5 = 2.785 x10-4 m 3 x 8000 kg = 2.22 kg 1 pulg3 ∴ el costo del peso del engranes es de $ 120 Teniendo este precio podemos deducir que:

COSTO DE LA PIEZA. $ 120 pesos.

COSTO POR HORA DE MAQUINADO. $ 165 x 3hrs = $ 495 pesos.

COSTO POR HORA DE INGENIERO. $ 170 x 3hrs = $ 510

Page 124: Ascensor de Carga Automatico

119

COSTOS

EN TOTAL EL COSTO DEL ENGRANE ES DE $ 1,125.00

• PARA EL PIÑÓN: Altura del diente: ADD – DEDD = 0.166 – 0.1928 = 0.3588 Diámetro Primitivo = 3 “ 3 – 0.166 = 2.834 “ A1 = πD2 =π ( 2.834 ) 2 = 6.307

5 4 A2 = πD2 = π ( 0.625 ) 2 = 0.306

5 4 AT = A1 – A2 = 6.307 – 0.306 = 6.001” Volumen = AT x Ancho = 6.001 x 1.57 = 9.42 “ 9.42 pulg3 = 1.638 x 10-5 = 1.542 x10-4 m 3 x 8000 kg = 1.2336 kg 1 pulg3 ∴ el costo del peso del engranes es de $ 60 Teniendo este precio podemos deducir que: COSTO POR PIEZA. $ 60 pesos.

COSTO POR MAQUINADO. $ 165 x 3hrs = $ 495 pesos.

COSTO POR HORA DE INGENIERO. $ 180 x 3hrs = $ 540 pesos.

EN TOTAL EL COSTO DEL PIÑON ES DE $ 1,095.00

Page 125: Ascensor de Carga Automatico

120

COSTOS

En la intervención de la manufactura de el juego de piñón engrane el costo final de ambos es de $2220 pesos. 4.9 DETALLE DEL COSTO DEL PISTON HIDRÁULICO. Especificaciones: Diámetro interior- 1 ½” Diámetro del vástago- 1 “ Espesor del tubo – 0.08” – 2.16mm Longitud del vástago _ 8” TABLA 4.1 ESTUDIO DE COSTOS

HORAS COSTO POR HORA (PESOS) COSTO COSTO DE INGENIERÍA 3 180 540

COSTO DE DIBUJO 4 80 320 COSTO POR CONTROL DE

CALIDAD 75 2 150

COSTO DE MANUFACTURA

• Tubo o cilindro:

Peso de la pieza. 1.5Kg Costo $53.70 pesos

Costo de material $38.50 x Kg.

Costo por hora de rectificadora. $130

Horas 5 Costo $650 pesos

Hora de mano de obra $165

Horas trabajadas 6 Costo $990 pesos

• Vástago y Cilindro.

Peso de la pieza. 1Kg Vástago 0.8 Kg Embolo

Costo por kilo. $6.94 Vástago 12.50 Embolo

Costo de material $6.94 pesos. $10 pesos.

Costo por hora de rectificadora / torno. $130

Horas 6 Costo $780 pesos

Hora de mano de obra $165

Horas trabajadas 7 Costo $1150 pesos

Page 126: Ascensor de Carga Automatico

121

COSTOS

• Ensamble

PROCESO COSTO

Soldado. $95pesos.

Machueliado. $80 pesos.

Roscado. $40 pesos.

Ajuste. $150 pesos.

DESCRIPCIÓN COSTO

Costo de Ingeniería. $540 pesos.

Costo de Dibujo. $320 pesos.

Costo por control de calidad. $150 pesos.

Costo del Cilindro. $1693.70 pesos.

Costo del Vástago – Embolo $1946 pesos.

Costo de Ensamble. $365 pesos.

SUB TOTAL $5014.70 pesos.

I.V.A. 15%

TOTAL. $5766.90 pesos.

Una de las fuentes más deseables para este análisis de la condición financiera del proyecto es el desempeño

de dichos estados, tomando en cuenta el balance general se presenta el resultado final del estudio de costos.

COSTO MECÁNICO $12287

COSTO HIDRÁULICO $11372.99

COSTO ELÈCTRICO – ELECTRÓNICO $33514.78

El total apreciable de acuerdo al estudio realizado supone un total neto de $57174.77 pesos, debemos tomar

en cuenta que el precio del montacargas de gas y/o gasolina están por encima del valor presentado.

Page 127: Ascensor de Carga Automatico

122

COSTOS

Comparación de precios respecto a sistemas similares: MONTACARGAS YALE GLC060 $US 13500.00

MONTACARGAS NISSAN 50 $US 8000.00

MONTACARGAS DE PASILLO ANGOSTO RAYMOND $ 128,000.00 M.N.

PATIN TRANSPALETA TRUPER $ 7,302.00 M.N.

ASCENSOR DE CARGA AUTOMATICO $ 57,177.77 M.N.

TABLA 4.2 COSTO ANUAL DE MANTENIMENTO.

COMBUSTIBLE AÑO 1 AÑO2 AÑO3 AÑO4 AÑO 5 AÑO 6

GAS LP 15% 18% 21% 24% 27% 30% ELECTRICO 16% 21% 26% 31% 36% 41% GASOLINA 10% 17% 24% 31% 38% 45% MANUAL 2% 6% 10% 14% 18% 22%

NOTA: L os costos de mantenimiento son bajo la consideración de uso de 2 turnos de 8 horas, y el porcentaje

es en base al valor de salvamento de cada sistema.

Estos valores pueden variar de acuerdo al uso, fabricante y ambiente de trabajo.

(Fuente: LUZ Y FUERZA DEL CENTRO, TALLER ELECTRICO TACUBA)

4.10 JUSTIFICACIÒN ECONÒMICA:

Por medio de este estudio económico, se considera al sistema ascensor de carga automático una opción viable

para el traslado de carga.

Este sistema de uñas automático esta bajo la media del valor de sistema de traslado de carga, claro esta con

sus limitaciones y ventajas con sus iguales.

Cabe mencionar, que este sistema esta pensado en una demanda creciente de producción, y que la demanda

está regida por tantos fabricantes existen, que en este caso necesiten el traslado de carga.

Económicamente, tomando en cuenta el costo de diseño, fabricación e ingeniería que se dio para la solución

de la necesidad antes planteada con este sistema de uñas automático, podemos dar por justificado el valor

Page 128: Ascensor de Carga Automatico

123

COSTOS

total del sistema de uña aromático y así poder competir dentro del mercado de maquinaria para el trasporte o

traslado de carga.

4.11 SUMARIO

Se establece que el proyecto tiene la viabilidad de ser implementado, ya que, es un producto nuevo e

innovador que facilitaría el transporte de carga en espacios amplios como reducidos, en comparación de otros

aparatos en el mercado.

Realizando una serie de cotizaciones se encontró que los costos de algunos de los productos utilizados son

mas caros que otros implementos, pero que la utilidad de estos son de mucha importancia, y esto nos llevo a

tomar una decisión para poder brindar una calidad completa a nuestro producto.

El proyecto tiene una factibilidad por su diseño puesto que sus costos son los convenientes para este,

existieron algunos costos que se pasaron por alto pero no por eso son menos importantes, que para su venta

se toman en cuenta.

Page 129: Ascensor de Carga Automatico

124

CONCLUSIÓN

CONCLUSIONES GENERALES:

• De acuerdo con el estudio, se llego a una solución viable para la satisfacción de la necesidad

planteada en primera instancia.

• Se establecieron los subsistemas para darle una mejor solución al problema determinado.

• Se desarrollo el diseño de cada uno de estos subsistemas aplicando los conocimientos de ingeniería.

• De acuerdo a los datos arrojados por los cálculos, se dispuso de los elementos que integran el

proyecto, de la mejor manera.

• El diseño se rigió de acuerdo a las normas establecidas con éxito.

• Al tomar en cuenta la integración del sistema, se dio por satisfecho el objetivo de esta tesis.

• Se dio por viable el proyecto, comparando costos de acuerdo a las cotizaciones discutidas.

Page 130: Ascensor de Carga Automatico

125

REFERENCIAS

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Page 131: Ascensor de Carga Automatico

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NORMA Oficial Mexicana NOM-001-STPS-1999, Edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de trabajo-Condiciones de seguridad e higiene. “onsemi”, 2006, Noviembre, “Reguladores LM”, [EN LINEA], Estados Unidos, disponible en: www.onsemi.com [Accesado el día 9 de Noviembre de 2006] “Progmesa”, 2005, Junio, “Tarimas ”, [EN LINEA], México, disponible en: www.progmesa.com.mx/tarimas.htm [Accesado el día 23 de agosto de 2006]

Page 132: Ascensor de Carga Automatico

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Page 133: Ascensor de Carga Automatico

128

ANEXOS

ANEXOS

Page 134: Ascensor de Carga Automatico

129

ANEXOS

ANEXO 1-A

Para el desarrollo del ascensor de carga automático se deben tomar las consideraciones obtenidas de las

normas mexicanas que por ley se exigen:

• NOM-006-STPS-2000, MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE MATERIALES-

CONDICIONES Y PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD.

• NORMA Oficial Mexicana NOM-001-STPS-1999, Edificios, locales, instalaciones y áreas en los

centros de trabajo-Condiciones de seguridad e higiene.

Objetivo

Establecer las condiciones y procedimientos de seguridad para evitar riesgos de trabajo, ocasionados por el

manejo de materiales en forma manual y mediante el uso de maquinaria.

Campo de aplicación

La presente Norma Oficial Mexicana rige en todo el territorio nacional y aplica en todos los centros de

trabajo donde se realice manejo de materiales, de forma manual o con ayuda de maquinaria.

Referencias

Para la correcta interpretación de esta Norma, deben consultarse las siguientes Normas Oficiales Mexicanas

vigentes (TABLA 1.1- anexo).

Page 135: Ascensor de Carga Automatico

130

ANEXOS

Tabla 1.1-anexo

NOM-001-SEDE-

1999,

INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN).

NOM-001-STPS-

1999,

EDIFICIOS, LOCALES, INSTALACIONES Y ÁREAS DE

LOS CENTROS DE TRABAJO-CONDICIONES DE

SEGURIDAD E HIGIENE.

NOM-004-

STPS-1999,

SISTEMAS DE PROTECCIÓN Y DISPOSITIVOS DE

SEGURIDAD EN LA MAQUINARIA Y EQUIPO QUE SE

UTILICE EN LOS CENTROS DE TRABAJO.

NOM-017-STPS-

1993,

RELATIVA AL EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL

PARA LOS TRABAJADORES EN LOS CENTROS DE

TRABAJO.

NOM-026-STPS-

1998,

COLORES Y SEÑALES DE SEGURIDAD E HIGIENE, E

IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS POR FLUIDOS

CONDUCIDOS EN TUBERÍAS.

Definiciones:

• Capacidad de carga: Es el peso en kilogramos o toneladas que una maquina o dispositivo mecánico

es capaz de levantar y bajar sin que ninguna de sus partes sufra deterioro.

• Carga manual: Es la actividad que desarrolla un trabajador para levantar, mover o transportar

materiales empleando su fuerza física, o con el auxilio de carretillas, diablos o patines.

• Carga máxima de utilización (CMU): Es la capacidad, especificada por el fabricante, que una

maquinaria es capaz de levantar o bajar, en kilogramos o toneladas.

• Cargadores frontales: Son vehículos destinados a levantar y trasladar cargas colocadas sobre su bote

o pala.

Page 136: Ascensor de Carga Automatico

131

ANEXOS

• Carretilla, diablo y patín: son vehículos de una, dos o más ruedas que se utilizan para transportar

material a granel o empaquetado a distancias relativamente cortas, que son soportados parcialmente e

impulsados por los trabajadores.

• Embalaje: Es toda aquella caja, fardo o cubierta con que se resguarda el material que ha de

almacenarse o manejarse.

• Empaque: Es toda envoltura y armazón que sirve para mantener unidos los materiales para su

almacenamiento o transportación.

• Envase: Es todo aquel recipiente diseñado para contener sólidos, líquidos o gases.

• Manejo de materiales: Es la acción de levantar, bajar, jalar, empujar, trasladar y estibar, de forma

manual o con la ayuda de maquinaria, las materias primas, subproductos, productos terminados o

residuos.

• Maquinaria: Es el mecanismo o conjunto de mecanismos mecánicos que se emplean para levantar,

bajar, jalar, empujar, trasladar o estibar materiales verticalmente y moverlos horizontalmente mientras

se mantienen suspendidos. Para efectos de esta Norma, quedan incluidos como tales los polipastos,

malacates, montacargas, grúas, transportadores, cargadores frontales o una combinación de éstos.

• Montacargas: Máquinas autopropulsadas que se desplazan sobre el suelo y están destinadas a llevar,

empujar, tirar o levantar cargas colocadas generalmente sobre una tarima de carga, que posee dos

aberturas en las cuales se introducen los brazos de las horquillas del montacargas.

• Transportador: Es un dispositivo horizontal, inclinado o vertical, que sirve para mover material a

granel, cajas u objetos sobre una banda, de acuerdo a una trayectoria predeterminada, con puntos de

carga y descarga fijos.

• Transportadores neumáticos: Son dispositivos horizontales, inclinados o verticales, que transportan

material a granel por medio de aire comprimido.

• Transportadores portátiles: Son unidades transportables, inclinadas y montadas sobre un par de

ruedas. Generalmente son utilizados para cargar furgones de ferrocarril o camiones que transportan

material a granel.

Las áreas del centro de trabajo, tales como: producción, mantenimiento, circulación de personas y vehículos,

zonas de riesgo, almacenamiento y servicios para los trabajadores, se deben delimitar mediante barandales,

Page 137: Ascensor de Carga Automatico

132

ANEXOS

cualquier elemento estructural, o bien con franjas amarillas de al menos 5 cm de ancho, de tal manera que se

disponga de espacios seguros para la realización de las actividades.

Toda instalación que soporte cargas fijas o móviles, debe construirse de tal manera que asegure su resistencia

a posibles fallas estructurales y posibles riegos de impacto, para lo cual deben considerarse tanto las

condiciones normales de operación, como situaciones extraordinarias que puedan afectarlas, tales como:

impacto accidental de vehículos, fenómenos meteorológicos y sismos

El ancho de las puertas donde normalmente circulen vehículos y personas, debe ser como mínimo, igual al

ancho del vehículo más grande que circule por ellas más 60 cm y deben contar con un pasillo adicional para

el tránsito de trabajadores, de al menos 80 cm de ancho, delimitado o señalado mediante franjas amarillas en

el piso o en guarniciones, donde existan, de cuando menos 5 cm de ancho.

El ancho de las puertas que comuniquen a los patios, debe ser, como mínimo, igual al ancho del vehículo más

grande que circule por ellas más 60 cm. Cuando éstas se destinen simultáneamente al tránsito de vehículos y

trabajadores, deben contar con 60 cm adicionales para el tránsito de trabajadores, delimitado o señalado

mediante franjas amarillas en el piso, de cuando menos 5 cm de ancho.

Las áreas de tránsito de vehículos y las destinadas a carga y descarga localizadas dentro de la zona de trabajo,

deben estar delimitadas mediante franjas amarillas en el piso, de cuando menos 5 cm de ancho.

La distancia libre medida desde cualquier punto de la rampa al techo, o cualquier otra superficie superior

sobre la vertical del punto de medición, no debe ser menor a 200 cm; cuando estén destinados al tránsito de

vehículos, debe ser igual a la altura del vehículo más alto que circule por la rampa más 30cm, como mínimo.

Page 138: Ascensor de Carga Automatico

133

ANEXOS

Fig. 1.1-anexo

En los centros de trabajo se debe disponer de espacios libres que permitan la circulación de los vehículos,

independiente de la circulación de los trabajadores.

Cuando las características físicas y estructurales del centro de trabajo no permitan disponer en su totalidad

de los espacios a que se refiere el punto anterior, deben contar con señales para el tránsito de trabajadores y

vehículos.

Cuando un vehículo transite por un cruce de vías de ferrocarril, dicho crucero debe estar protegido por

barreras, guardabarreras y sistemas de aviso audible o visible.

La instalación de la palanca para cambiavías de los equipos ferroviarios, se debe disponer de tal manera que

no sea movida en forma perpendicular a los rieles, y además debe contar con la señalización correspondiente;

asimismo, los árboles de cambio deben contar con los dispositivos de seguridad para evitar su movimiento

por personal no autorizado.

En las operaciones de carga y descarga de vehículos se deben adoptar las medidas siguientes:

a)Frenar y bloquear las ruedas de los vehículos, cuando éstos se encuentren detenidos.

b) En las áreas de carga y descarga de carros- tanque donde existan espacios para el tránsito de otros

Page 139: Ascensor de Carga Automatico

134

ANEXOS

vehículos o de trabajadores, se deben instalar topes fijos y resistentes para inmovilizar el vehículo.

c) En el caso de muelles para carga y descarga de tráiler, se debe bloquear, por lo menos, una de las llantas en

ambos lados del trailer y colocar un yaque en la parte frontal del mismo, cuando esté siendo

cargado o descargado.

La velocidad máxima de circulación de vehículos debe estar señalizada y no debe ser mayor de 20 km/h en

calles interiores del centro de trabajo; en áreas de patio, no debe ser mayor de 15km/h, y en estacionamientos,

áreas de ascenso y descenso de vehículos de personal, áreas de carga y descarga de productos o

materiales, no debe ser mayor de 10 km/h. ANEXO 2-A

El presente anexo corresponde a las características de los materiales: el acero fue desglosado de la empresa

Acero Sueco S.A y los perfiles estructurales de Altos Hornos de México.

Análisis Químico (Típico) %

C Mn P S 0.15 / 0.20 0.60 / 0.90 0.040 máx. 0.050 máx.

Propiedades Mecánicas

(Los valores representados son teóricos más representativos de este grado)

Resistencia a la tensión(psi)

Límite elástico(psi)

Elongaciónen 2"%

Reducción de área %

DurezaBrinell

Estirado en frío 64,000 54,000 15 40 126 Características y Usos

Acero bajo en contenidos de carbón, ideal para partes donde se requiere una dureza uniforme. Sus propiedades mecánicas y su maquinabilidad versátil, lo convierten en uno de los aceros de mayor uso, y los productos elaborados con este material son de una magnífica calidad. Los mejores terminados se hacen por el procedimiento de estirado en frío que a diferencia de los laminados en caliente hay que maquinar menos para alcanzar las medidas deseadas. Sus aplicaciones pueden ser en partes que requieran de un formado en frío, tales como ondulados, doblados o escalonados, especial para partes donde se requiera un interior suave y una superficie dura como: Engranes, Piñones, Tornillos sin fin, Pernos, Retenes, etc.

Maquinabilidad

Tiene un rango de maquinabilidad de alrededor del 76% basándose sobre el acero AISI 1213 como el 100% velocidades de corte 125 pies por minuto.

Page 140: Ascensor de Carga Automatico

135

ANEXOS

ANEXOS

Soldabilidad

Fácil de ser soldado por los procedimientos más comunes y los resultados son de una excelente calidad, el tipo de soldadura a usar depende del servicio, diseño y medidas requeridas.

Tratamiento Térmico

PARA ºC ºF Forjar 1120-1290 2050-2350 Recocer: 850-900 1575-1650 Cementar: 750-810 1450-1490

Análisis Químico (Típico) %

C Mn P S 0.65 / 0.75 0.60 / 0.90 0.040 máx. 0.050 máx.

Propiedades Mecánicas

(Los valores representados son teóricos más representativos de este grado)

Resistencia a la

tensión (psi)

Límite elástico

(psi) Elongación

en 2"% Reducción de área %

DurezaBrinell*

Laminado en caliente 102,000 56,000 12 30 112

* La dureza es variable depende del diámetro o espesor del material.

Características y Usos

De uso preferencial en Herramientas para amolar, resortes, flechas de transmisión, collarines, martillos, llaves de tuercas, pinzas, desarmadores, hachas, cuchillos e infinidad de piezas para la agricultura y también aplicaciones en la minería.

Maquinabilidad

La maquinabilidad de este acero es de un 55% basándose en el acero AISI 1213 como el 100%.

Soldabilidad

Corre grandes riesgos de agrietamiento si no es precalentado a una temperatura de 350ºC (662ºF) se puede usar un electrodo básico para soldar acero estructural sin alear.

Tratamiento Térmico

PARA ºC ºF Forjar 850-1050 1562-1922 Recocer: 790-845 1450-1550

Page 141: Ascensor de Carga Automatico

136

ANEXOS

Templar: 820-830 1508-1598 Revenir: 450-480 842-896

Las partes que requieran de una dureza elevada, se templan al agua y las que requieran resistencia se templan al aceite.

Page 142: Ascensor de Carga Automatico

137

ANEXOS

Análisis Químico (Típico) %

C Mn Si Cr Mo P S 0.38 / 0.43 0.75 / 1.00 0.15 / 0.35 0.80 / 1.10 0.15/ 0.25 0.035 máx. 0.040 máx. Propiedades Mecánicas

(Los valores representados son teóricos más representativos de este grado)

Resistencia a la tensión (psi)

Límite elástico(psi)

Elongación en 2"%

Reducciónde área %

DurezaBrinell*

Tratado 140,000 90,000 17.8 48.2 302 Recocido 95,000 60,000 25.7 56.9 197

* La dureza es variable depende del diámetro y el espesor del material.

Características y Usos

Este es uno de los aceros con alta templabilidad al aceite, su alto contenido en Cromo le da una buena dureza y su contenido en Molibdeno la distribuye uniformemente y da una alta resistencia. Es esencialmente útil en el formado de partes por sus propias características, responde a todos los tratamientos térmicos y es de muy fácil maquinabilidad aún después de ser tratado, resiste temperaturas de más de 540ºC (1000ºF) sin perder ninguna de sus cualidades aún después de haber sido sometido a un ritmo de trabajo excesivo y altas temperaturas, tomando en cuenta sus características y ventajas es de una resistencia y fuerza admirables que lo hacen el de mayor uso entre los grados aleados. Sus aplicaciones pueden ser en: perforadoras, cortadoras, tornillos, coples, mesas rotatorias, junturas, ruedas, válvulas, tornillos alta temperatura, ruedas dentadas, pistones, eslabones para cadena, etc.

Maquinabilidad

La maquinabilidad de este acero es de aproximadamente un 65% basándose en el acero AISI 1213 al 100% .

Soldabilidad

Difícil de ser soldado, pero con un tipo de soldadura especial, es posible teniendo cuidado de precalentar y después de ser soldado recalentar para relevar tensiones.

Tratamiento Térmico

PARA ºC ºF Forjar 980-1205 1800-2200 Recocer: 815-870 1500-1600 Templar: 800-850 1472-1563

Enfriar al aceite un buen rango de sus propiedades mecánicas se pueden obtener entre los 205ºC (400ºF) y los 705ºC (1300ºF)

Page 143: Ascensor de Carga Automatico

138

ANEXOS

Vigas "W" perfil rectangular, IPR

Composición química % en peso (máximo) Especificación

C Mn P S Si Cb Limite

ElásticoKSI Mín.

Ultima TensiónKsi Mín.

% de Elongaciòn

8" Mín. Descripción y uso final

* ASTM A 36 0.25 1.20 * 0.040 0.05 0.40 --- 36 58 - 80 20 Media resistencia para fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

** ASTM A 572 50 0.23 1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 -

0.050 50 65 18 Estructural tipo (ARBA) para fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

** Dual A36/A 572 50 0.22 0.50 -

1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 - 0.050 50 65 - 80 18 Grado dual (Estructural-ARBA) para fabricación

de perfiles (Viga, canal, ángulo) CSA G40.21 44W 0.22 0.50 -

1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 44 65 - 90 20 Especificación Canadiense, estándar para fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

CSA G40.21 50W 0.23 0.50 - 1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 50 65 - 90 19 Especificación Canadiense, estándar para

fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

• Se requiere un contenido de manganeso de 0.85 - 1.35 % y silicio de 0.15 - 0.40 % para perfiles arriba de 426 lb/ft (634 Kg/m).

• ** Cb = 0.050 % es la certificación máxima en esta categoría, mas comúnmente el grado A 36/A 572 50 contendrá un valor de 0.005 - 0.025 %.

Dimensiones teóricas y propiedades para diseño

Alma Patín Peso Area Peralte

Espesores Ancho Espesores Distancia Vigas "W" perfil rectangular

(IPR) de patín ancho

peralte y patín en pulgadas (lb/ft) (Kg/m) A

In2d

In.d

In. tw In. tw/2 In.

bfIn.

bfIn.

tf In.

tf In.

T In.

K In.

K1In.

9.0 13.392 2.68 5.90 5 7/8 0.170 1/8 3.940 4 0.215 3/16 4 3/4 9/16 3/8

12.0 17.856 3.55 6.03 6 0.230 1/8 4.000 4 0.280 1/4 4 3/4 5/8 3/8

W6 (6x4)

16.0 23.808 4.74 6.28 6 1/4 0.260 1/8 4.030 4 0.405 3/8 4 3/4 3/4 7/16

15.0 22.320 4.43 5.99 6 0.230 1/8 5.990 6 0.260 1/4 4 3/4 5/8 3/8

20.0 29.760 5.87 6.20 6 1/4 0.260 1/8 6.020 6 0.365 3/8 4 3/4 3/4 7/16

W 6 (6x6)

25.0 37.200 7.34 6.38 6 3/8 0.320 3/16 6.080 6 1/8 0.455 7/16 4 3/4 13/16 7/16

10.0 14.880 2.96 7.89 7 7/8 0.170 1/8 3.940 4 0.205 3/16 6 5/8 5/8 7/16

13.0 19.344 3.84 7.99 8 0.230 1/8 4.000 4 0.255 1/4 6 5/8 11/16 7/16

W 8 (8x4)

15.0 22.320 4.44 8.11 8 1/8 0.245 1/8 4.015 4 0.315 5/16 6 5/8 3/4 ½

18.0 26.784 5.26 8.14 8 1/8 0.230 1/8 5.250 5 1/4 0.330 5/16 6 5/8 3/4 7/16W 8 (8 x 5 1/4)

21.0 31.248 6.16 8.28 8 1/4 0.250 1/8 5.827 5 1/4 0.400 3/8 6. 5/8 13/16 ½

12.0 17.856 3.54 9.87 9 7/8 0.190 1/8 3.960 4 0.210 3/16 8 5/8 5/8 7/16

15.0 22.320 4.41 9.99 10 0.230 1/8 4.00 4 0.270 1/4 8 5/8 11/16 7/16

17.0 25.296 4.99 10.11 10 1/8 0.240 1/8 4.010 4 0.330 5/16 8 5/8 3/4 ½

W 10 (10 x 4)

19.0 28.272 5.62 10.24 10 1/4 0.250 1/8 4.020 4 0.395 3/8 8 5/8 13/16 ½

Page 144: Ascensor de Carga Automatico

139

ANEXOS

Canales "C" (CPS)

Composición química % en peso (máximo) Especificación

C Mn P S Si Cb Limite

ElásticoKSI Mín.

Ultima TensiónKsi Mín.

% de Elongaciòn

8" Mín. Tamaño Nominal

(Pulgadas)Descripción y uso final

* ASTM A 36 0.25 1.20 * 0.040 0.05 0.40 --- 36 58 - 80 20 CANAL C Media resistencia para fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

** ASTM A 572 50 0.23 1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 - 0.050 50 65 18 CANAL C Estructural tipo (ARBA) para fabricación de

perfiles (Viga, canal, ángulo) ** Dual A36/A 572 50 0.22 0.50 -

1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 - 0.050 50 65 - 80 18 CANAL C Grado dual (Estructural-ARBA) para fabricación

de perfiles (Viga, canal, ángulo) CSA G40.21 44W 0.22 0.50 -

1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 44 65 - 90 20 CANAL C Especificación Canadiense, estándar para fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

CSA G40.21 50W 0.23 0.50 - 1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 50 65 - 90 19 CANAL C Especificación Canadiense, estándar para

fabricación de perfiles (Viga, canal, ángulo)

Patín Alma Peso Area Peralte

Ancho Espesor EspesorDistancia Eje X - X Eje Y - Y

Canales "C" Perfil Estándar CPS (lb/ft) (kg/m) A

In2.d

In. bf In.

tf In.

tw In.

X In.

eo In.

d/Af I

In4. S

In3.r

In.I

In4.S

In3.r

In. 8.2 12.201 2.40 6.00 1.920 0.343 0.200 0.511 0.599 9.10 13.1 4.38 2.34 0.693 0.492 0.537

10.5 15.624 3.09 6.00 2.034 0.343 0.314 0.499 0.486 8.59 15.2 5.06 2.22 0.866 0.564 0.529

C 6 (6 x 2)

13 19.344 3.83 6.00 2.157 0.343 0.437 0.514 0.380 8.10 17.4 5.80 2.13 1.050 0.642 0.525

11.5 17.112 3.38 8.00 2.260 0.390 0.220 0.571 0.697 9.08 32.6 8.14 3.11 1.320 0.781 0.625

13.75 20.460 4.04 8.00 2.343 0.390 0.303 0.553 0.604 8.75 36.1 9.03 2.99 1.530 0.854 0.615

C 8 (8 x 2 1/4)

18.75 27.900 5.51 8.00 2.527 0.390 0.487 0.565 0.431 8.12 44.0 11.00 2.82 1.980 1.010 0.599

15.3 22.766 4.49 10.00 2.600 0.436 0.240 0.634 0.796 8.81 67.4 13.50 3.87 2.280 1.160 0.713

20 29.760 5.88 10.00 2.739 0.436 0.379 0.606 0.637 8.36 78.9 15.80 3.66 2.810 1.320 0.692

25 37.200 7.35 10.00 2.886 0.436 0.526 0.617 0.494 7.94 91.2 18.20 3.52 3.360 1.480 0.676

C 10 ( 10 x 2 5/8)

30 44.640 8.82 10.00 3.033 0.436 0.673 0.649 0.369 7.55 103 20.70 3.42 3.940 1.650 0.669

20.7 30.802 6.09 12.00 2.942 0.501 0.282 0.698 0.870 8.13 129 21.50 4.61 3.880 1.730 0.799

25 37.200 7.35 12.00 3.047 0.501 0.387 0.674 0.746 7.85 144 24.10 4.43 4.470 1.880 0.780

C 12 (12 x 3)

30 44.640 8.82 12.00 3.170 0.501 0.510 0.674 0.618 7.55 162 27.00 4.29 5.140 2.060 0.763

Page 145: Ascensor de Carga Automatico

140

ANEXOS

Angulos "L" (APS)

Composición Química % (en peso)Máximo Especificación

C Mn P S Si Cb Límite

ElásticoKsi Mín.

Ultima TensiónKsi Mín.

% de Elongación

8" Mín. Tamaño Nominal

(Pulgadas)Descripción y Uso Final

* ASTM A 36 0.25 1.20 * 0.040 0.05 0.40 --- 36 58-80 20 ANGULO APS

Media resistencia para fab. de perfiles (Viga, canal, ángulo)

** ASTM A-572-50 0.23 1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 -

0.050 50 65 18 ANGULO APS

Estructural tipo(ARBA) para fab. de perfiles (Viga, canal, ángulo)

** Dual A36/A-572 50 0.22 0.50 -

1.35 0.040 0.050 0.40 0.005 - 0.050 50 65-80 18 ANGULO

APS Grado dual (Estructural-ARBA) para fab. de perfiles (Viga, canal, ángulo)

CSA G40.21 44W 0.22 0.50 - 1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 44 65-90 20 ANGULO

APS Especificación Canadiense, estándar para fab. de perfiles (Viga, canal, ángulo)

CSA G40.21 50W 0.23 0.50 - 1.50 0.040 0.050 0.40 0.10 50 65-90 19 ANGULO

APS Especificación Canadiense, estándar para fab. de perfiles (Viga, canal, ángulo)

Dimensiones teóricas y propiedades para diseño. Espesor Peso Area Eje X - X Eje Y - Y Eje Z – Z

Angulo "L" (Perfil Estándar) tf In. (lb/ft) (Kg/m) A

In.2

K In. I

In4.S

In3.r

In.YIn.

I In4.

S In3.

r In.

X In.

r In.

X In.

3/8 12.3 18.302 3.61 7/8 13.5 3.32 1.93 1.94 4.90 1.60 1.17 0.941 0.877 0.4467/16 14.3 21.278 4.18 15/16 15.5 3.83 1.92 1.96 5.60 1.85 1.16 0.964 0.873 0.443

½ 16.2 24.106 4.75 1 17.4 4.33 1.91 1.99 6.27 2.08 1.15 0.987 0.870 0.4409/16 18.1 26.933 5.31 1 1/16 19.3 4.83 1.90 2.01 6.91 2.31 1.14 1.01 0.866 0.4385/8 20.0 29.760 5.86 1 1/8 21.1 5.31 1.90 2.03 7.52 2.54 1.13 1.03 0.864 0.435

L 6 (6 x 4)

¾ 23.6 35.117 6.94 1 ¼ 24.5 6.25 1.88 2.08 8.68 2.97 1.12 1.08 0.860 0.4283/8 14.9 22.171 4.36 7/8 15.4 3.53 1.88 1.64 15.4 3.53 1.88 1.64 1.19 1.000

7/16 17.2 25.594 5.06 15/16 17.7 4.08 1.87 1.66 17.7 4.08 1.87 1.66 1.19 1.000½ 19.6 29.165 5.75 1 19.9 4.61 1.86 1.68 19.9 4.61 1.86 1.68 1.18 1.000

9/16 21.9 32.587 6.43 1 1/16 22.1 5.14 1.85 1.71 22.1 5.14 1.85 1.71 1.18 1.0005/8 24.2 36.010 7.11 1 1/8 24.2 5.66 1.84 1.73 24.2 5.66 1.84 1.73 1.18 1.000

L 6 (6 x 6)

¾ 28.7 42.706 8.44 1 ¼ 28.2 6.66 1.83 1.78 28.2 6.66 1.83 1.78 1.17 1.000