DISEÑO DE UNA PLATAFORMA PORTÁTIL PARA LA...
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DISEO DE UNA PLATAFORMA PORTTIL PARA LA ELEVACIN DE
TANQUES PATRN DE 200 GAL Y 50 GAL PARA EL AFORO DE CARROS
CISTERNA.
LUIS FELIPE GONZLEZ GRAJALES
MIGUEL NGEL JIMNEZ VARGAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS
FACULTAD TECNOLGICA
INGENIERA MECNICA
BOGOT
2016
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DISEO DE UNA PLATAFORMA PORTTIL PARA LA ELEVACIN DE
TANQUES PATRN DE 200 GAL Y 50 GAL PARA EL AFORO DE CARROS
CISTERNA.
LUIS FELIPE GONZLEZ GRAJALES
MIGUEL NGEL JIMNEZ VARGAS
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL
TITULO DE INGENIERO MECNICO
TUTOR
MAURICIO GONZLEZ COLMENARES
INGENIERO MECNICO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS
FACULTAD TECNOLGICA
INGENIERA MECNICA
BOGOT
2016
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NOTA DE ACEPTACIN
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Presidente Jurado
_____________________________
Firma del Jurado
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Firma del Jurado
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1. TABLA DE CONTENIDO
1. TABLA DE CONTENIDO .............................................................................. 4
2. RESUMEN ................................................................................................. 14
3. INTRODUCCIN ....................................................................................... 15
4. OBJETIVOS ............................................................................................... 16
4.1. OBJETIVO GENERAL ......................................................................... 16
4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS ................................................................ 16
5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 17
6. ALCANCES Y LIMITACIONES .................................................................. 18
6.1. ALCANCES ......................................................................................... 18
6.2. LIMITACIONES ................................................................................... 18
7. MARCO LEGAL ......................................................................................... 19
8. MARCO TERICO ..................................................................................... 20
8.1. PLATAFORMA DE ELEVACIN ......................................................... 20
8.2. SISTEMA HIDRULICO ...................................................................... 21
8.3. CILINDRO HIDRULICO ..................................................................... 23
8.4. BOMBA HIDRULICA. ........................................................................ 23
8.5. AFORO DE TANQUES ........................................................................ 25
9. METODOLOGA ......................................................................................... 27
10. DESARROLLO........................................................................................ 28
10.1. QUIN? ............................................................................................. 28
10.2. QU Y PARA QU? .......................................................................... 28
10.3. POR QU? ........................................................................................ 28
10.4. DNDE Y CUNDO? ........................................................................ 28
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5
10.5. COSTOS? ......................................................................................... 28
11. DEFINICIN DE LA NECESIDAD .......................................................... 29
12. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE ....................................................... 30
12.1. PLANITUD: .......................................................................................... 30
12.2. PORTABILIDAD: ................................................................................. 30
12.3. TRANSITO LIBRE: .............................................................................. 30
12.4. FCIL OPERACIN: ........................................................................... 31
12.5. SEGURIDAD: ...................................................................................... 31
12.6. FCIL MANTENIMIENTO: ................................................................... 31
12.7. FCIL INSTALACIN: ......................................................................... 31
12.8. ECONOMA: ........................................................................................ 31
13. MATRIZ QU VS QU ........................................................................... 32
14. REQUERIMIENTOS DE INGENIERA .................................................... 33
14.1. CARGA MNIMA A SOPORTAR: ......................................................... 33
14.2. ALTURA DE TRABAJO ....................................................................... 33
14.3. ANCHO DE EJES ................................................................................ 33
14.4. ALTURA EN TRASPORTE .................................................................. 33
14.5. LARGO DE PLATAFORMA ................................................................. 34
15. REVISIN DE LA TECNOLOGA DISPONIBLE ..................................... 35
15.1. PLATAFORMA DE ELEVACIN HIDRULICA SINOLIFTER: ........... 35
15.2. PLATAFORMA DE ELEVACIN HIDRULICA XUNTE. .................... 36
15.3. PLATAFORMA DE ELEVACIN EN VEHCULO DE LA MARCA
SINOLIFTER. .................................................................................................... 37
15.4. PLATAFORMA DE ELEVACIN ARTICULADA DIMAI....................... 37
15.5. PLATAFORMA DE ELEVACIN TELESCPICA DIMAI .................... 38
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16. CASA DE LA CALIDAD QFD .................................................................. 40
16.1. XUNTE ................................................................................................. 40
16.2. SINOLIFTER ........................................................................................ 42
16.3. DIMAI ARTICULADO ........................................................................... 43
16.4. SINOLIFTER + CAMIONETA .............................................................. 45
16.5. DAMAI TELESCPICO ....................................................................... 46
17. DESCOMPOSICIN FUNCIONAL ......................................................... 49
18. GENERACIN DE CONCEPTOS .......................................................... 50
18.1. TORMENTA DE IDEAS ....................................................................... 50
18.2. TCNICA DE COMBINACIN ............................................................ 50
18.3. LISTA DE COMPROBACIN .............................................................. 50
19. CONCEPTO GLOBAL #1. ...................................................................... 51
20. CONCEPTO GLOBAL #2 ....................................................................... 53
21. CONCEPTO GLOBAL #3 ....................................................................... 55
22. EVALUACIN DE CONCEPTOS ........................................................... 57
22.1. APLICACIN DE JUICIOS DE FACTIBILIDAD ................................... 57
22.2. REVISIN SOBRE LA TECNOLOGA NECESARIA. .......................... 57
22.2.1. ES POSIBLE FABRICARSE EN EL PAS? ........................................ 57
22.2.2. HAN SIDO IDENTIFICADOS PARMETROS CRTICOS? ............... 58
22.2.3. SE CONOCEN LOS VALORES LMITES PARA LOS PARMETROS
CRTICOS? ....................................................................................................... 58
22.2.4. HAN SIDO IDENTIFICADOS LOS MODOS DE FALLA? .................. 58
22.2.5. ES CONTROLABLE LA TECNOLOGA DURANTE EL CICLO DE
VIDA DE PRODUCTO? .................................................................................... 58
22.3. MATRIZ DE REVISIN DE CUMPLIMIENTO DE LAS FUNCIONES. 58
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22.4. MATRIZ DE REVISIN DE CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE. ................................................................ 59
23. DISEO DETALLADO ............................................................................ 60
23.1. CLCULOS ANALTICOS ................................................................... 60
23.2. CARGA NOMINAL: .............................................................................. 60
23.3. CARGA POR VIENTOS: ...................................................................... 61
23.4. LONGITUD DE TIJERAS ..................................................................... 61
23.5. CLCULO DE REACCIONES POSICIN DE TRABAJO ................... 63
23.6. CLCULO DE REACCIONES POSICIN DE TRANSPORTE ........... 66
23.7. CALCULO DE PASADORES Y APOYOS ........................................... 68
23.8. PLATAFORMA. ................................................................................... 70
23.9. REMOLQUE. ....................................................................................... 72
23.9.1. LLANTAS DIRECCIONALES ............................................................... 72
23.9.2. GATO REMOLQUE CON RUEDA: ...................................................... 73
23.9.3. BRAZOS ESTABILIZADORES CON GATO ........................................ 73
23.9.4. SUSPENSIN DE BALLESTAS: ......................................................... 74
23.9.5. ENGANCHE TIPO BOLA: .................................................................... 75
23.9.6. ESCALERAS. ...................................................................................... 75
24. MECANISMO DE TIJERA. ...................................................................... 77
25. GRUPO HIDRLICO .............................................................................. 79
25.1. CILINDRO HIDRULICO ..................................................................... 79
25.2. BOMBA HIDRULICA ......................................................................... 81
26. ALIMENTACIN ELCTRICA ................................................................ 84
27. SOLDADURA .......................................................................................... 85
28. ANLISIS POR ELEMENTOS FINITOS ................................................. 85
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8
28.1. BARANDA ........................................................................................... 85
28.2. BARANDA DE MAYOR LONGITUD .................................................... 86
28.3. BARANDA USADA EN LA PUERTA DE ACCESO: ............................ 88
28.4. PLATAFORMA: ................................................................................... 90
28.5. CHASIS REMOLQUE (MODO TRABAJO) .......................................... 92
28.6. CHASIS REMOLQUE (MODO TRANSPORTE) .................................. 94
28.7. ESTRUCTURA TIJERAS ..................................................................... 96
28.8. OREJAS BRAZOS NODO D - MACHO ............................................. 100
28.9. OREJA BRAZOS NODO D HEMBRA ............................................. 102
28.10. PUNTO DE APOYO EN NODO B-H .................................................. 105
28.11. OREJAS POSICIN DE TRABAJO .................................................. 106
28.12. BRAZO ESTABILIZADOR ................................................................. 109
28.13. SOPORTE GATO HIDRULICO ....................................................... 111
29. ANLISIS DE COSTOS ........................................................................ 114
30. USO Y CUIDADOS DE LA PLATAFORMA .......................................... 120
31. PLANOS ............................................................................................... 122
32. CONCLUSIONES ................................................................................. 123
33. Bibliografa ............................................................................................ 125
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. PARTES DE UN CILINDRO NEUMTICO .................................... 23
FIGURA 2. PLATAFORMA SINOLIFTER ........................................................ 36
FIGURA 3. PLATAFORMA XUNTE. ................................................................ 36
FIGURA 4. PLATAFORMA SINOLIFTER + VEHICULO. ................................. 37
FIGURA 5. PLATAFORMA ARTICULADA DIMAI. ........................................... 38
FIGURA 6 PLATAFORMA TELESCPICA DIMAI. ......................................... 39
FIGURA 7. DESPLIEGUE DE LA FUNCIN DE CALIDAD ............................. 48
FIGURA 8. CONCEPTO GLOBAL #1 .............................................................. 51
FIGURA 9. CONCEPTO GLOBAL #3 .............................................................. 53
FIGURA 10. CONCEPTO GLOBAL #3. ........................................................... 55
FIGURA 11. DIMENSIONAMIENTO DE TIJERAS POSICIN DE TRABAJO.62
FIGURA 12. DIMENSIONAMIENTO DE TIJERAS POSICIN DE
TRANSPORTE ........................................................................................... 62
FIGURA 13. DIAGRAMA CUERPO LIBRE POSICIN DE TRABAJO ............. 63
FIGURA 14. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE POSICIN DE TRANSPORTE
................................................................................................................... 66
FIGURA 15. REJILLA METLICA DISTRIBUIDA POR ICOMALLAS. ............. 70
FIGURA 16. BISAGRA Y PASADORES DE LA PUERTA. .............................. 71
FIGURA 17. OREJAS DE VENTEO. ............................................................... 71
FIGURA 18. BASES DE APOYO Y ESCALERA. ............................................ 72
FIGURA 19. GATO REMOLQUE CON RUEDA. ............................................. 73
FIGURA 20. GATO NIVELADOR DE CARA PLANA TONIMO. ........................ 74
FIGURA 21. SUSPENSIN DE MUELLE ......................................................... 75
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FIGURA 22. MECANISMO DE ENGANCHE Y FRENO DE INERCIA. ............ 75
FIGURA 23. ESCALERAS DE ACCESO A LA PLATAFORMA. ....................... 76
FIGURA 24. ESQUEMA DE DISTRIBUCIN DE TIJERAS. ........................... 77
FIGURA 25. EJE Y RODAMIENTO PARA CORREDERAS ............................ 78
FIGURA 26. GRFICA PARA SELECCIN DE DIMETRO DE VSTAGO. . 80
FIGURA 27. SELECCIN DE DIMETRO DE CAMISA. ................................ 80
FIGURA 28. VERIFICACIN Y GEOMETRA DE CILINDRO. ........................ 81
FIGURA 29. TABLA PARA LA VERIFICACIN DE CILINDRADA DE LA
BOMBA ...................................................................................................... 82
FIGURA 30. DIAGRAMA DEL SISTEMA HIDRULICO. .................................. 83
FIGURA 31. DIAGRAMA CAJA ELCTRICA.. ................................................ 84
FIGURA 32. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTOS BARANDA. ............... 87
FIGURA 33. RESULTADOS DE ESFUERZO DE VON MISES BARANDA ..... 87
FIGURA 34. FACTORES DE SEGURIDAD PARA EL DISEO DE LA
BARANDA .................................................................................................. 88
. FIGURA 35. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTOS PUERTA. ................. 89
FIGURA 36. RESULTADOS DE ESFUERZO DE VON MISES PUERTA. ...... 89
FIGURA 37. RESULTADOS DE VON MISES PARA LA BISAGRA DE LA
PUERTA ..................................................................................................... 90
FIGURA 38. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA PUERTA 90
FIGURA 39. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA LA
PLATAFORMA. .......................................................................................... 91
FIGURA 40. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA
PLATAFORMA. .......................................................................................... 92
FIGURA 41. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA
PLATAFORMA. .......................................................................................... 92
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11
FIGURA 42. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA EL CHASIS ...... 93
FIGURA 43. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA
CHASIS.. .................................................................................................... 94
FIGURA 44. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA CHASIS . 94
FIGURA 45. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA CHASIS
EN MODO TRANSPORTE ......................................................................... 95
FIGURA 46. RESULTADOS PARA FACTORES DE SEGURIDAD PARA
CHASIS. ..................................................................................................... 96
FIGURA 47. RESULTADOS PARA DESPLAZAMIENTOS DE CHASIS EN
MODO TRANSPORTE ............................................................................... 96
FIGURA 48. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO DE ESTRUCTURA
TIJERA EN MODO INICIO ......................................................................... 97
FIGURA 49. RESULTADOS PARA ESFUERZO DE VON MISES EN LA
TIJERA EN MODO DE INICIO ................................................................... 98
FIGURA 50. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA
ESTRUCTURA DE LA TIJERA EN MODO INICIO .................................... 98
FIGURA 51. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA ESTRUCTURA DE
TIJERA EN MODO TRABAJO ................................................................... 99
FIGURA 52. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA ESTRUCTURA DE
TIJERA EN MODO TRABAJO. .................................................................. 99
FIGURA 53. RESULTADOS DE FACTORES DE SEGURIDAD EN
ESTRUCTURA DE TIJERA EN MODO TRABAJO .................................. 100
FIGURA 54. RESULTADOS DE ESFUERZO DE VON MISES PARA OREJAS
................................................................................................................. 102
FIGURA 55. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA LA OREJA..
................................................................................................................. 102
FIGURA 56. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTOS PARA OREJA HEMBRA
................................................................................................................. 103
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FIGURA 57. RESULTADOS PARA ESFUERZOS DE VON MISES PARA
OREJA HEMBRA. .................................................................................... 104
FIGURA 58. RESULTADOS DE FACTORES DE SEGURIDAD PARA OREJAS
HEMBRA.. ................................................................................................ 104
FIGURA 59. PROPIEDADES DE ENMALLADO PARA OREJAS EN PUNTO H
................................................................................................................. 105
FIGURA 60. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTOS PARA LAS OREJAS.
................................................................................................................. 105
FIGURA 61. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA
OREJAS DEL PUNTO H .......................................................................... 106
FIGURA 62. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA OREJA H
................................................................................................................. 106
FIGURA 63. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTOS PARA OREJAS DE
TRABAJO. ................................................................................................ 107
FIGURA 64. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA OREJAS
DE TRABAJO ........................................................................................... 108
FIGURA 65. RESULTADOS DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA OREJAS DE
TRABAJO ................................................................................................. 109
FIGURA 66. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA BRAZOS
ESTABILIZADORES ................................................................................ 110
FIGURA 67. RESULTADOS DE ESFUERZOS PARA BRAZO
ESTABILIZADOR ..................................................................................... 110
FIGURA 68. RESULTADOS DE FACTORES DE SEGURIDAD PARA BRAZO
ESTABILIZADOR ..................................................................................... 111
FIGURA 69. RESULTADOS DE DESPLAZAMIENTO PARA SOPORTE
PLATINA .................................................................................................. 112
FIGURA 70. RESULTADOS DE ESFUERZOS DE VON MISES PARA
SOPORTE DEL GATO ............................................................................. 112
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FIGURA 71. RESULTADO DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA APOYO
GATOS ..................................................................................................... 113
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2. RESUMEN
El siguiente documento muestra el proceso de diseo de un mecanismo para
ejecutar las acciones encaminadas al aforo de carros cisterna, con el fin de
mejorar el proceso de calibracin de los mismos y lograr de esta manera que las
labores se puedan realizar fuera de las instalaciones del laboratorio; claro est,
cumpliendo con los parmetros establecidos en dichos procesos. El proceso, los
anlisis y los resultados obtenidos estn apoyados en herramientas informticas
tipo Solid Edge.1
1 Las licencias de dichas herramientas son propiedad de la Universidad Distrital.
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3. INTRODUCCIN
En la actualidad los sistemas de elevacin que se encuentran en el mercado,
para trabajos tales como mantenimiento de infraestructuras, trabajos en alturas,
limpieza o cualquier labor que involucre elevar al personal o algn tipo de equipo
o elemento sobre el nivel del suelo, se encuentra bastante limitado por
caractersticas propias de cada trabajo, por ejemplo, las plataformas para
trabajos en alturas estn diseadas bajo parmetros especficos de espacio, los
elementos tipo manlift poseen limitacin en cuanto a altura y capacidad mxima
de carga y muchas veces terrenos de trabajo.
Debido a la gran variedad de aplicaciones y necesidades que se generan en la
industria para el uso de estos elementos, la bsqueda de un diseo que cumpla
a cabalidad los requerimientos especficos de la tarea se convierte en un
problema, por dos razones tpicas, econmico o diseos sobredimensionados
para las labores.
El desarrollo de la ingeniera mecnica y sus herramientas ha facilitado y
aportado significativamente a la solucin de problemas como los anteriormente
mencionados en el rea de elevacin de cargas, en el caso puntual para la
empresa Volumed S.A.S se genera la necesidad de contar con un diseo que
logre cumplir a cabalidad una serie de requisitos para el aforo de carros cisterna.
Dicho esto se decide estudiar y disear una plataforma porttil para la elevacin
de tanques patrn de 200gal y 50gal para el aforo de los mismos.
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4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Disear una plataforma de elevacin para la manipulacin de tanques
patrn de 200gal y 50gal, con el fin de realizar el aforo de tanques cisterna
en lugares ajenos al laboratorio.
4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
Definir las necesidades especficas del cliente VOLUMED S.A.S.
Evaluar los diseos existentes bajo la necesidad puntual de la empresa
VOLUMED S.A.S.
Proponer y evaluar las diferentes alternativas para dar solucin a la
problemtica de diseo.
Disear el modelo detallado de la solucin escogida.
Realizar un anlisis de elementos finitos, para verificar sus factores de
seguridad.
Realizar un anlisis de costos para la fabricacin del proyecto.
Elaborar planos generales, de despiece y armado del modelo final.
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5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el desarrollo de las actividades de aforo para carros cisterna se presentan
diferentes dificultades, por ejemplo, el montaje para realizar este proceso fuera
de las instalaciones es bastante voluminoso (uso de plataformas o andamios
certificados) esto trae consigo un trabajo y desgaste adicional del personal,
adems un costo y tiempo extra para dicho procedimiento.
Debido a esto se genera un problema que mediante las tcnicas de diseo en
ingeniera se desea resolver y una pregunta clave para este proyecto.
Cmo disear una plataforma que nos permita realizar las tareas propias del
aforo de tanques manteniendo la calidad del trabajo?
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6. ALCANCES Y LIMITACIONES
6.1. ALCANCES
Este proyecto estar desarrollado en dos grandes fases, diseo conceptual y
modelado, estar enfocado al diseo especfico de una plataforma de elevacin
porttil; entendiendo por Porttil, una plataforma transportable a cualquier parte
del territorio nacional mediante remolque, cumpliendo a su vez la normatividad
del ministerio de transporte.
El desarrollo de este proyecto trae consigo un posible beneficio la empresa
proporcionando el diseo de la plataforma, que posibilita una mejora al desarrollo
de las labores propias de la empresa.
6.2. LIMITACIONES
Este proyecto se ve limitado a los requerimientos del cliente y la aplicacin
especfica, de este modo algunas de las dimensiones necesarias para el diseo
de la plataforma sern obtenidas o proporcionadas por la empresa y los equipos
que se utilizan en su labor.
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7. MARCO LEGAL
Existe una serie de especificaciones y restricciones que se deben cumplir,
plasmadas en la Resolucin 004100 del 28 de Diciembre de 2004, por la cual se
adoptan los lmites de pesos y dimensiones en los vehculos de transporte
terrestre automotor de carga por carretera, para su operacin normal en la red
vial a nivel nacional. Resolucin que se acoge a la Norma Tcnica Colombiana
NTC 4788, que dispone la tipologa para vehculos de transporte de carga
terrestre.
Una de las normatividades con las cuales debemos resolucin 1409 del 23 de
Julio de 2012, expedida por el ministerio de trabajo, donde se dictan las
diferentes disposiciones para el desarrollo de trabajo en alturas.
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8. MARCO TERICO
8.1. PLATAFORMA DE ELEVACIN
Las plataformas de elevacin como herramienta de trabajo o apoyo para el
mismo son muy utilizadas en la industria, generalmente para elevacin de
personal, dichas plataformas cuentan con diferentes caractersticas que las limita
a determinadas aplicaciones o condiciones, cuando hablamos de estos
mecanismos podemos mencionar tres de los principales tipos existentes en el
mercado.
PLATAFORMA ARTICULADA
Las plataformas de elevacin tipo manlift utilizan una serie de brazos articulados
accionados por actuadores hidrulicos que ejercen los movimientos y el
levantamiento de las cargas deseadas. Cuentan principalmente con tres partes:
Canastilla: Es el elemento en el cual se realiza la elevacin del personal
de trabajo, cuenta con los diferentes mandos electrnicos para realizar la
manipulacin de la mquina y los movimientos deseados.
Brazos: Son los encargados de soportar y ejecutar los movimientos
necesarios para realizar el levantamiento de las cargas y/p e personal.
Base: Elemento que soporta la carga y transportar mediante ruedas los
elementos que permiten la accin hidrulica en os elementos.
La ventaja ms sobresaliente de esta plataforma es su facilidad de operacin, su
alto nivel de seguridad y versatilidad para el trabajo, la desventaja ms evidente
es su capacidad de carga, encontrndose en un promedio de 300Kg.
PLATAFORMA TIPO TIJERA
Tambin conocidas como mesas tijera, son consideras como los elementos
elevadores lderes en el sector de las diferentes tcnicas de elevacin, se
caracterizan por poseer brazos tipo tijera que ejecutarn los movimientos y
soportarn las cargas mediante actuadores hidrulicos o neumticos, su gran
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versatilidad los hace convertirse en un elemento destacado en las reas de
trabajo destinadas a la manipulacin de cargas en alturas o reas de difcil
acceso.
En la actualidad se trabajan con plataformas de mecanismos "scissor" tambin
conocidas como mecanismo de tijera, en su gran mayora con funcionamiento
hidrulico, el diseo de este tipo de plataformas est pensado en aplicaciones
de poco espacio y fcil movilidad.
PLATAFORMA TELESCPICA
Despus de realizar la bsqueda de dicha tecnologa se evidencia claramente
que cuenta ventajas como ser de fcil manipulacin, no presenta mayor
problema para su transporte o movilizacin, pero existe una desventaja clara y
es que la gran mayora de diseos compactos no supera un valor de 1Ton
aproximadamente de carga mxima.
Las gras telescpicas son utilizadas cuando se precisa un aparato de elevacin
para un corto espacio de tiempo. Suelen ir siempre montadas sobre un vehculo
por lo que tambin reciben el nombre de gras automviles. Su desplazamiento
es pues muy rpido. El tiempo de montaje es muy corto ya que basta con
desplegar la pluma telescpica. Su principal inconveniente es el espacio de giro
que ocupa al trabajar la pluma en una posicin inclinada. Se usa principalmente
para montar naves industriales. (CENTENA, 2004).
8.2. SISTEMA HIDRULICO
Uno de los elementos en comn y quiz uno de los ms importantes en el diseo
y aplicaciones de este tipo son los cilindros hidrulicos o neumticos, elementos
que utilizan fluidos para transmitir fuerzas, generalmente aire (neumticos) y
aceite (hidrulicos), a continuacin se pueden observar los principios fsicos que
intervienen en dichos elementos: (SCP, 2016)
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Propiedades de los fluidos:
- Densidad: d = m/v (masa/volumen) los gases son poco densos y los
lquidos mucho ms.
- Viscosidad: mide la dificultad de los fluidos a pasar por orificios y tuberas.
Los lquidos son mucho ms viscosos que los gases.
- Compresibilidad: capacidad de los fluidos de disminuir su volumen cuando
aumenta la presin ejercida por ellos. Los lquidos son poco compresibles
(las partculas que los forman estn en contacto y es difcil acercarlas
ms), los gases son muy compresibles (el espacio entre sus partculas es
grande).
La presin en los fluidos. Es la magnitud que mide el efecto deformador de las
fuerzas sobre los cuerpos. Una fuerza F, aplicada sobre una superficie S,
produce una presin que es igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la
superficie. P = F/S. La unidad de presin en el SI es el Pascal (Pa). Los gases
en equilibrio ejercen la misma presin sobre cualquier punto del recipiente que
los contiene.
En los lquidos, la presin sobre las paredes va aumentando con la profundidad
o la distancia a la superficie libre del lquido. La presin dentro de un lquido en
equilibrio de densidad d a una profundidad h es: P = d g h Los sistemas
neumticos e hidrulicos transmiten fuerzas a distancia mediante variaciones en
la presin producidas en los fluidos que utilizan.
El caudal de una tubera.
El caudal volumtrico Q de una tubera que transporta un fluido es el volumen
de fluido, V, que pasa por una seccin de la tubera en la unidad de tiempo. Q =
V/t. Si la tubera es cilndrica de seccin A y longitud L: Q = AL/t = A.v siendo v
la velocidad del fluido.
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8.3. CILINDRO HIDRULICO
Actuadores Son elementos que realizan un trabajo utilizando un fluido de trabajo
comprimido.
Clasificacin:
Lineales. Por ejemplo el cilindro neumtico en el que la energa del fluido se
transforma en trabajo mecnico al desplazar objetos.
Figura 1. Partes de un cilindro neumtico. Fuente: (tecnologiascp.wordpress.com, 2014)
Pueden ser:
De simple efecto: El fluido desplaza el vstago en un solo sentido. Su retroceso
se realiza mediante un muelle. Dispone de una sola toma de fluido.
De doble efecto: El vstago se desplaza en los dos sentidos. Dispone de una
toma de fluido en cada cmara. Cuando el fluido entre en una, la otra se pone a
la presin atmosfrica.
8.4. BOMBA HIDRULICA.
Es un generador hidrulico, convierte la energa mecnica en energa hidrulica.
Entre las caractersticas funcionales de cualquier bomba volumtrica est la
cilindrada, caudal, potencia, presin, velocidad de rotacin, rendimientos,
duracin, las ms utilizadas para este tipo de aplicacin son las bombas
engranajes y pistones. (MORN, 2007)
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El caudal terico erogado por una bomba es igual al producto de la cilindrada y
la velocidad de rotacin del eje.
Qt = C x rpm [ 1]
Dnde:
Qt= Caudal terico
C=Cilindrada.
Generalmente el rendimiento volumtrico vara entre las 0,8 y 0,9 por lo general
este rendimiento provee los constructores de las bombas, depende tambin de
las condiciones de trabajo.
Se debe considerar el rendimiento mecnico producto del rozamiento de sus
partes mecnicas, el producto del rendimiento mecnico y volumtrico definen el
rendimiento total o global de una bomba volumtrica. El rendimiento total se
puede considerar entre 0,8 y 0,9.
Potencia: En las implantaciones hidrostticas industriales, la potencia del fluido
corresponde prcticamente a su potencia hidrosttica, producto del caudal real
por la presin que presenta el sistema.
Ph= Q x P
[ 2]
Donde:
Ph = Potencia hidrulica.
Q= Caudal
P = Presin
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25
8.5. AFORO DE TANQUES
El aforo de tanques es un proceso con el cual se determina la capacidad total o
parcial de un tanque a diferentes alturas. (Luz Russi, 2006)
La determinacin de las dimensiones de un tanque exige un grado de exactitud
lo ms alto posible, ya que de esta manera se logra determinar el volumen del
mismo y su tabla de capacidades. Es importante que esta tabla contenga la
menor cantidad de errores de medicin posibles, ya que esto incurrir en errores
de medicin en el tiempo que sea utilizado el mismo.
Las fallas de cuantificacin a travs del tiempo generar inconvenientes en el
registro de aforo, esto traer como consecuencia errores sistemticos de
clculos de las cantidades, ya sea de entrada o salida del tanque, los problemas
causados generalmente son imposibles de resolver sin que haya prdidas
significativas para la empresa.
Debido a esto es importante emplear un proceso de aforo lo ms preciso posible,
ya que las dimensiones de diseo de un tanque son significativamente diferentes
a las dimensiones despus de su fabricacin y posterior uso, por lo tanto no es
conveniente utilizar las medidas de diseo ingenieril para realizar este proceso.
(Luz Russi, 2006)
Existen diferentes procedimientos de aforo que veremos a continuacin:
- Mtodo geomtrico.
- Mtodo volumtrico.
- Mtodo gravimtrico.
Nos centraremos principalmente en el mtodo volumtrico ya que es el
procedimiento que utilizar el diseo de la plataforma.
8.5.1. Mtodo volumtrico.
El mtodo volumtrico puede ser aplicado en cualquier tipo de tanques, existe
una recomendacin de volumen para tanques entre 1000L y 20000L o 8m3 a
80m3 de capacidad. Consiste en realizar un llenado con tanques calibrados de
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26
200gal y 50gal, realizando el aforo correspondiente en las mediciones deseadas.
Procedimientos llevados a cabo por la empresa Volumed S.A.S.
Existe normatividad respecto a estos procedimientos tales como la norma API
2555 METHOD FOR LIQUID CALIBRATION OF TANKS y la Norma Tcnica
Colombiana NTC 5545 CALIBRACION DE TANQUES. CALIBRACION DE
TANQUES UTILIZANDO EL MTODO LQUIDO.
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9. METODOLOGA
Para el desarrollo del proyecto y analizando el problema se decide recurrir al
mtodo de investigacin mixta, realizando diferentes clculos y aproximaciones
mediante tcnicas tanto bsicas como avanzadas para dar respuesta a las
incgnitas que surgirn en el transcurso del proyecto. Por otro lado utilizar el
conocimiento adquirido durante todo el proceso que se lleva a cabo en la
academia para analizar, disear y modelar el prototipo de la plataforma de
elevacin.
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28
10. DESARROLLO
Es necesario respondernos una serie de preguntas acerca del proyecto para
comprenderlo en su totalidad y trabajar en pro de los objetivos principales, con
base en esto responderemos.
10.1. QUIN?
El usuario potencial para el diseo, se encuentra centralizado en los laboratorios
que encargados de realizar los procesos de aforo de carros cisterna.
10.2. QU Y PARA QU?
Se busca suplir una necesidad existente para facilitar las labores de la empresa.
10.3. POR QU?
En el campo y entorno en donde se desarrollan las labores de aforo de carros
cisterna se ve la necesidad de contar con un elemento que facilite y mejore
significativamente la tarea sin exponer al trabajador ni los elementos
involucrados en la misma.
10.4. DNDE Y CUNDO?
En las empresas transportadoras de lquidos mediante carros cisterna, cada uno
de estos vehculos debe contar con un aforo para garantizar que la
comercializacin de los lquidos no afecte ni al productor ni al cliente.
10.5. COSTOS?
Entre los costos ha de tenerse en cuenta los materiales con que se va a construir
y la ingeniera para dar solucin a los requerimientos, entre ellos asegurar y
proteger los equipos de medicin. Adems de ello se buscar que el diseo este
entre los precios promedio del mercado, sin que ello afecte la calidad del trabajo
que este har.
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11. DEFINICIN DE LA NECESIDAD
Partiendo de la necesidad que se evidencia en el aforo de carros cisterna fuera
del laboratorio, en cuanto al ascenso de tanques a un nivel superior del mismo
vehculo, se desea disear un dispositivo que facilite el desarrollo de estas
labores, con el fin de disminuir los tiempos, y que esta labor se pueda prestar en
diferentes partes del territorio nacional sin afectar la calidad del trabajo.
Uno de los factores ms importantes en el desarrollo de este proyecto, es suplir
la necesidad especfica de la empresa VOLUMED S.A.S., generando un
prototipo el cual le permita desarrollar sus actividades fuera de las instalaciones,
garantizando la calidad del servicio, y optimizando los tiempos muertos de las
flotas de carro-tanques debido a los traslados de los mismos, lo cual hace que
esta empresa tenga un valor agregado frente al mercado.
Otro factor importante es que dicho dispositivo, brinda la facilidad al laboratorio
de realizar dicho procedimiento incluso en su locacin actual sin necesidad de
generar grandes cambios a la infraestructura existente, lo cual generara costos
adicionales, para los cuales ninguna empresa est preparada para costear.
Adems de los beneficios otorgados a la empresa VOLUMED S.A.S., tambin
se genera un agregado a la industria en general, ya que se est gestando un
proyecto, con el cual se puede garantizar la calidad en el servicio en una rama
tan importante como lo es OIL-GAS.
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12. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Mediante una visita al laboratorio Volumed S.A e informacin facilitada por el
ingeniero a cargo del proceso y del personal operativo (Diego Franco y Cristian
Velasco) se han definido una serie de requerimientos por parte de la empresa
ante el diseo que se generara, se ven a continuacin:
12.1. PLANITUD:
Para no generar fallas en las lecturas de los tanques patrn, que a su vez
incrementaran la incertidumbre de la calibracin o aforo del tanque es necesario
que en la parte superior de la plataforma se mantengan los tanques a nivel.
12.2. PORTABILIDAD:
Uno de los requerimientos de mayor importancia es que sea un elemento
transportable (Va terrestre) por el territorio nacional, ya que el campo de trabajo
se puede encontrar desde las ciudades principales hasta campos petroleros en
donde la infraestructura vial es en su mayora de las veces carreteras
destapadas.
La razn principal de este requerimiento se fundamenta en los tiempos muertos
que debe tener el vehculo en su desplazamiento hasta las instalaciones del
laboratorio, en donde se ve afectado significativamente la labor y los procesos
en los cuales est involucrado dicho vehculo, as como los costos que ello
acarrea.
12.3. TRANSITO LIBRE:
Para el transporte de diferentes elementos muchas veces se debe contar con un
permiso especial por parte del ministerio de transporte, debido a esto se desea
que el transporte de la plataforma no necesite permisos especiales para su
movilizacin por las vas del pas.
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12.4. FCIL OPERACIN:
Se debe manipular de la manera ms sencilla posible para no entorpecer las
labores propias del aforo y que no sea necesario personal especializado para su
operacin.
12.5. SEGURIDAD:
Se requiere que el elemento a disear cumpla con los estndares de seguridad
para que el personal que va a trabajar en la plataforma no este expuesta a
riesgos mayores en el momento de sus labores.
12.6. FCIL MANTENIMIENTO:
Ya que los ambientes de trabajo pueden resultar bastante bruscos para los
elementos se busca que su mantenimiento sea fcil de realizar con el fin de
disminuir los costos que esto acarree y que en caso de fallas en campo se
puedan solucionar de la mejor manera.
12.7. FCIL INSTALACIN:
Ya que no se conoce el lugar de trabajo del mismo se necesita que el diseo sea
fcil de instalar y posea la versatilidad necesaria para adaptarse a la mayor
cantidad de superficies posibles.
12.8. ECONOMA:
Es necesario que los costos del desarrollo del proyecto no sean demasiado
elevados, aunque no existen limitaciones de este tipo debido a que el punto de
retorno de la inversin se encontrara proyectado a un plano mediano.
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32
13. MATRIZ QU VS QU
Una vez obtenida dicha informacin se realiza la matriz de relacin, o matriz QU
Vs QU, con el fin de identificar el nivel de importancia para dichos
requerimientos. De esta relacin se obtiene lo siguiente:
1 2 4 5 6 7 8
Se
gu
rid
ad
Po
rta
bil
ida
d
Tra
nsi
to l
ibre
Eco
no
mia
Fa
cil
ma
nte
nim
ien
to
Ga
ran
tiza
r p
lan
itu
d
Fa
cil
inst
ala
cio
n
1 Seguridad 1 1 1 1 1 1 6 28,6%
2 Portabilidad 0 1 1 1 0 1 4 19,0%
4 Transito libre 0 0 1 1 0 1 3 14,3%
5 Economia 0 0 0 0 0 1 1 4,8%
6 Facil mantenimiento 0 0 0 1 0 0 1 4,8%
7 Garantizar planitud 0 1 1 1 1 1 5 23,8%
8 Facil instalacion 0 0 0 0 1 0 1 4,8%P
orc
en
taje
Su
ma
tori
a
Tabla 1. Matriz QU Vs QU. Fuente: El autor.
Con base en esto se obtienen los siguientes resultados:
1. Seguridad 28,6%
2. Planitud 23,8%
3. Portabilidad 19%
4. Transito libre 14,3%
5. Economa 4,8%
6. Fcil mantenimiento 4,8%
7. Fcil instalacin 4,8%
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33
14. REQUERIMIENTOS DE INGENIERA
De la misma manera en que existen los requerimientos del cliente, se generan
una serie de especificaciones de ingeniera que se deben cumplir para el que
diseo de la plataforma sea funcional y logre cumplir a cabalidad la serie de
requerimientos del cliente.
14.1. CARGA MNIMA A SOPORTAR:
Uno de los requerimientos de mayor importancia que la plataforma debe cumplir
corresponde a la carga mnima a soportar, se define su magnitud de acuerdo al
peso de los elementos que intervienen en la labor, como tanques patrn de 200
galones y 50 galones, el agua que ser utilizada en el momento de aforar los
carros cisterna y el peso de 2 operarios que se posicionaran en la parte superior
de la plataforma.
Dicho esto, la carga mnima a soportar es de 1,5 toneladas, cabe resaltar que no
se tiene en cuenta el peso propio de la estructura en dicho requerimiento.
14.2. ALTURA DE TRABAJO
Se debe cumplir con una altura de trabajo de la plataforma de mnimo 4m, est
definida por la mxima altura que se encuentra en los carros cisterna.
14.3. ANCHO DE EJES
Debido a que la plataforma se debe transportar va terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con un ancho de eje de mximo 2,60m.
14.4. ALTURA EN TRASPORTE
Debido a que la plataforma se debe transportar va terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con una altura de mximo 4,40m. Esta altura se
determinara con el mecanismo en modo de transporte (retrado o
desensamblado) y no en modo de trabajo.
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34
14.5. LARGO DE PLATAFORMA
Debido a que la plataforma se debe transportar va terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con un largo de plataforma de mximo 6m.
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15. REVISIN DE LA TECNOLOGA DISPONIBLE
Es necesario conocer e identificar plenamente la tecnologa disponible para
aplicaciones similares en las que sea necesario alcanzar un desnivel
determinado, por ello se realiza una revisin del uso de las plataformas de
elevacin, para esto establecemos tres grandes grupos clasificados segn su
sistema de elevacin, tipo tijera, articulada y telescpica.
Las plataformas de elevacin porttil tipo tijera, usadas en la industria en general
se encuentran destinadas a diferentes aplicaciones, desde pintura y limpieza de
fachadas hasta mantenimientos a alturas determinadas, este tipo de elementos
comparten una serie de caractersticas que se ven a continuacin:
i. Pueden trabajar en espacios reducidos.
ii. Portabilidad o fcil desplazamiento en interiores.
iii. Estabilidad.
En una revisin que se llev a cabo de la tecnologa y equipos que pudiesen ser
utilizados para la aplicacin se encontr lo siguiente:
15.1. PLATAFORMA DE ELEVACIN HIDRULICA SINOLIFTER:
Con las siguientes caractersticas.
Modelo --- SSL1060
Capacidad Kg 1000
Altura Maxima mm 6000
Tamao de plataforma mm 1800*1100
Tiempo de elevacion s 50
Motor KW 1
Peso Neto Kg 1200
Tabla 2. Caractersticas plataforma SINOLIFTER. Fuente: El autor
Con fuente de energa de 220V.
Plataformas construidas en China, en acero, presentando variedad de
aplicaciones en la industria en general.
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36
Figura 2. Plataforma SINOLIFTER. Fuente: (MORN, 2016)
15.2. PLATAFORMA DE ELEVACIN HIDRULICA XUNTE.
Esta cuenta con las siguientes caractersticas:
Modelo --- GTWY12-200
Capacidad Kg 200
Altura Maxima mm 12000
Tamao de plataforma mm 1380*620
Tiempo de elevacion s 50
Motor KW 1,1
Peso Neto Kg 650
Tabla 3. Caractersticas plataforma XUNTE.
Con fuente de energa de 220V, 380V o batera recargable.
Figura 3. Plataforma XUNTE. Fuente: (Xunte, 2016)
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15.3. PLATAFORMA DE ELEVACIN EN VEHCULO DE LA MARCA
SINOLIFTER.
Esta plataforma cuenta con diferentes caractersticas que permiten lograr un
trabajo a diferentes desniveles, el diseo de la misma en un vehculo logra que
sea fcil de utilizar y transportar va terrestre sin ninguna restriccin.
Altura de
trabajoCarga
Tamao de
plataforma
(m) (kg) (mm)
VS0.3-6 8 300 1650*800
VS0.3-8 10 300 2000*1200
VS 0.5-10 12 500 2200*1200
VS 0.3-12 14 300 2500*1500
VS 0.3-14 16 300 2990*1600
Modelo
Tabla 4. Caractersticas plataforma SINOLIFTER + VEHCULO. Fuente: (MORN, 2016)
Figura 4. Plataforma SINOLIFTER + VEHCULO. Fuente: (MORN, 2016)
15.4. PLATAFORMA DE ELEVACIN ARTICULADA DIMAI
Son elementos que cuentan con plataformas tipo Z, brazos hidrulicos con
articulacin, autopropulsados, pueden ser utilizados para trabajos horizontales y
verticales a diferentes desniveles.
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Figura 5. Plataforma articulada DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
La utilizacin de este tipo de plataformas generalmente es para trabajo liviano o
elevacin de personal, no cuentan con una carga mxima de mayor magnitud
debido a su diseo ya que una carga mayor pondra en riesgo la estabilidad de
todo el sistema.
A continuacin se pueden visualizar una descripcin de las plataformas de la
firma DIMAI, de fabricacin mexicana y lderes en el mercado de plataformas de
elevacin.
MODELO ALTURA (m) CARGA (Kg) PESO (Kg)
Z30/20N 11,14 227 6427
Z34/22N 12,52 227 5171
Z34/22DC 12,52 227 4990
Z34/22IC 12,52 227 4606
Z45/25DC 15,92 227 7394
Z45/25RT 16 227 6203
Z60/34 20,3 227 10215
Z80/60 25,77 227 17010
Z135/70 43,15 227 20366
Tabla 5. Caractersticas plataforma articulada DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
15.5. PLATAFORMA DE ELEVACIN TELESCPICA DIMAI
Las plataformas de elevacin telescpicas son usadas generalmente en la
construccin y aplicaciones industriales, estn diseadas para cubrir distancias
horizontales de gran magnitud, mayor alcance horizontal que cualquier otro tipo
de plataforma.
En el caso de este tipo de plataformas consultamos con DIMAI empresa
mexicana lder en el mercado de este de tipo de maquinaria, a continuacin se
pueden visualizar las caractersticas principales de este tipo de plataformas.
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MODELOALTURA DE
TRABAJO
CAPACIDAD
DE CARGAPESO
S-40 14,2 227 5284
S-45 15,72 227 6709
S-60 20,3 227 9385
S-60 HC 20,3 340 10073
S-65 21,8 227 14102
S-80 26,38 227 15141
S-85 27,9 227 16266
S-100 32,48 340 18008
S-105 34 227 18144
S-120 38,58 340 20112
S-125 40,15 227 20248
Tabla 6. Caractersticas plataforma telescpica DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004).
Una de las caractersticas que se observan en este tipo de plataformas es gran
altura de trabajo pero su baja carga de trabajo, en un anlisis sencillo de la tabla
anterior se observa que la plataforma que posee la carga ms grande es la S-
60HC y la S-100, plataformas con capacidad de carga de 340kg, se evidencia
que si bien son equipos para trabajos en alturas estn destinados nicamente
para el ascenso del personal a los diferentes desniveles, una carga de 1500Kg
no la soportara.
Figura 6 Plataforma telescpica DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
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16. CASA DE LA CALIDAD QFD
La casa de la calidad o despliegue de la funcin de la calidad es una herramienta
que nos permite focalizar los esfuerzos y trabajos de diseo en satisfacer las
necesidades puntales del cliente utilizando las herramientas de ingeniera,
mejorando y evaluando continuamente los procesos.
En el QFD realizamos y estudiamos las relaciones existentes entre los
requerimientos de ingeniera y los requerimientos del cliente. De este modo se
logra evidenciar la importancia en trabajar y cumplir con estos para lograr
satisfacer a cabalidad la necesidad del cliente.
Esta herramienta tambin nos permite realizar una calificacin de los
requerimientos tanto del cliente como de ingeniera de los diseos existentes en
el mercado, potenciales competidores del diseo en el mercado.
A continuacin se genera la calificacin para cada una de las competencias, en
donde 5 es el cumplimiento total, 3 el cumplimiento parcial y 1 el nulo
cumplimiento de los requerimientos.
16.1. XUNTE
16.1.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Es un diseo pensado en ascenso de personal a diferentes
niveles por lo que cumple con todas los requerimientos para el trabajo en
alturas, por ende cuenta con los estndares de seguridad suficientes para
el trabajo, se califica con un valor de 5.
ii. Portabilidad: Esta maquinaria cuenta con un enganche para ser
transportado mediante un acople a un vehculo automotor, por lo que
adquiere la caracterstica de portabilidad necesaria para el solucin al
problema de diseo. Se le da una calificacin de 5.
iii. Transito libre: Al cumplir con las dimensiones establecidas por el
ministerio de transporte no presenta limitaciones en cuanto al trnsito libre
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41
en las carreteras a nivel nacional. Por lo que se le da una calificacin de
5.
iv. Economa: Si bien no es un requerimiento de mayor importancia hay que
tener en cuenta que es un equipo de fabricacin mexicana, por lo que los
costos se elevan generosamente. Por este motivo se le da una calificacin
de 1.
v. Fcil mantenimiento: Al poseer un gran nmero de partes mviles los
mantenimientos se demanda son numerosos, aunque no son de mayor
complicacin para realizarlos en cualquier locacin. Por esto se le entrega
una calificacin de 3.
vi. Planitud: Para garantizar la Planitud de la plataforma, es necesario
depender de la Planitud del suelo en donde se instale el equipo. Por esto
se le da una calificacin de 1.
vii. Fcil Instalacin: Cuenta con una facilidad moderada para su instalacin,
no es necesario maquinaria ni personal especializado para el uso del
mismo, por esto recibe una calificacin de 3.
17.1.2 Requerimientos de ingeniera:
i. Altura de trabajo: El cumplimiento de este requerimiento es total,
sobrepasando por mucho la altura de trabajo necesaria para el aforo de
carros cisterna. Se le da una calificacin de 5.
ii. Capacidad de carga: Si bien es un elemento pensado en el ascenso de
personal a diferentes desniveles no cuenta con una capacidad de carga
superior a 200Kg, por esto recibe una calificacin de 1.
iii. Altura de transporte: El cumplimiento de la altura de transporte se cumple
satisfactoriamente recibiendo una calificacin de 5.
iv. Longitud de transporte: Las dimensiones de la plataforma retrada
cumplen con la longitud de transporte exigida por el ministerio de
transporte. Se le da una calificacin de 5.
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42
v. Ancho de transporte: Las dimensiones de la plataforma en modo
transporte cumplen con el ancho exigido por la autoridad por lo cual recibe
una calificacin de 5.
16.2. SINOLIFTER
16.2.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Al ser un equipo pensado para el ascenso de personal cumple
con los estndares de seguridad necesarios para el trabajo en alturas, por
esto recibe una calificacin de 5.
ii. Portabilidad: Si bien es un diseo que cuenta con llantas puede presentar
problemas para transportarse por terrenos difciles del territorio nacional.
Por esto recibe una calificacin de 3.
iii. Transito libre: Al cumplir con las dimensiones exigidas por el ministerio de
transporte no es necesario tramitar permisos especiales para su
transporte por va terrestre. Se le da una calificacin de 5.
iv. Economa: Al ser un elemento de fabricacin extranjera se le da una
calificacin de 1.
v. Fcil mantenimiento: Este diseo cuenta con bastantes elementos
mviles por lo que el mantenimiento que debe realizarse se incrementa
un poco, por otro lado cuenta con cilindros y sistema hidrulico lo cual
incrementa la dificultad de los mantenimientos necesarios, por este motivo
recibe una calificacin de 3.
vi. Planitud: la Planitud de la plataforma depende del terreno y la inclinacin
en donde se despliegue su mecanismo, por este motivo recibe una
calificacin de 1.
vii. Fcil Instalacin: Cuenta con un proceso de instalacin sencilla, No es
necesario personal especializado para realizar la labor. Recibe una
calificacin de 3.
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43
16.2.2. Requerimientos de ingeniera:
i. Altura de trabajo: Estas plataformas de elevacin alcanzan con gran
facilidad la altura de trabajo necesaria para el procedimiento de inters,
por este motivo recibe una calificacin de 5.
ii. Capacidad de carga: La capacidad de carga de la plataforma
SINOLIFTER es significativamente baja, debido a su diseo pensado en
el ascenso de personal y no en ascenso de carga, la carga mxima
soportada por dicha plataforma es de 1000 Kg, recibe una calificacin de
1.
iii. Altura de transporte: La altura de la plataforma en modo de transporte
cumple a satisfaccin con las exigencias del ministerio de transporte en
Colombia, se le da una calificacin de 5 en el cumplimiento de este
requerimiento.
iv. Longitud de transporte: La longitud de la plataforma en modo retrada no
supera los lmites establecidos por el ministerio de transporte, se da una
calificacin de 5.
v. Ancho de transporte: El ancho de dicha plataforma cumple con el ancho
mximo exigido para el cumplimiento de este requerimiento por esto
recibe una calificacin de 5.
16.3. DIMAI ARTICULADO
16.3.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: La calificacin obtenida en seguridad corresponde a 5, debido
a ser un diseo pensado en trabajo de personal cumple con los
estndares de seguridad necesarios para trabajo en alturas.
ii. Portabilidad: El diseo de este tipo de plataforma permite una portabilidad
y transporte un poco limitado por sus dimensiones. Recibe una calificacin
de 3.
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iii. Transito libre: Al cumplir con las dimensiones exigidas por el ministerio de
transporte cumple con dicho requerimiento. Recibe una calificacin de 3
para el cumplimiento de este requerimiento.
iv. Economa: Los costos de este tipo de plataformas son un tanto elevados
por lo que recibe una calificacin de 1.
v. Fcil mantenimiento: Debido a los diferentes cilindros hidrulicos y
componentes especiales que contiene esta plataforma se le otorga una
calificacin de 1 en este requerimiento.
vi. Planitud: Debido a el diseo propio de la plataforma de elevacin
articulado y los contrapesos que se deben generar para garantizar la
estabilidad, se sacrifica en buena medida la planitud en el momento de su
operacin, por este motivo recibe una calificacin de 3.
vii. Fcil Instalacin: El funcionamiento de esta maquinaria no requiere mayor
trabajo de instalacin, aseguramiento ni ensamble de ningn
componente, se le otorga una calificacin de 5.
16.3.2. Requerimientos de ingeniera:
i. Altura de trabajo: Este requerimiento lo cumple sin ningn problema,
sobrepasando fcilmente la altura de trabajo necesaria, se obtiene una
calificacin de 5 en el cumplimiento de este requerimiento.
ii. Capacidad de carga: El diseo propio de este tipo de plataforma limita
significativamente la capacidad de carga, no cumple el mnimo valor para
este requerimiento por lo que se le otorga una calificacin de 1.
iii. Altura de transporte: Las dimensiones de la plataforma en modo
transporte cumple con la altura mxima permitida para su transporte,
recibe una calificacin de 5 para el cumplimiento de este requerimiento.
iv. Longitud de transporte: Las dimensiones alcanzadas por las plataformas
articuladas sobrepasa el lmite establecido por lo que se le otorga una
calificacin de 1.
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v. Ancho de transporte: Las dimensiones en trminos de ancho en modo
transporte de esta plataforma cumplen con los lmites permitidos, por este
motivo se le da una calificacin de 5.
16.4. SINOLIFTER + CAMIONETA
16.4.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Pensado en trabajo para elevacin de personal cumple con
los estndares de seguridad necesarios para el desarrollo de las labores,
por este motivo recibe una calificacin de 5.
ii. Portabilidad: Debido a su diseo incorporado en un vehculo automotor
tipo camioneta es una plataforma bastante portable, diseada para poder
ser utilizada y transportada sin mayor complicacin por cualquier tipo de
terreno, por esta caracterstica recibe una calificacin de 5.
iii. Transito libre: No es necesario ningn tipo de permiso para el traslado por
va terrestre ya que su carga no sobrepasa los lmites exigidos por el
ministerio de transporte. Debido a esto recibe un calificacin de 5.
iv. Economa: Teniendo en cuenta los costos de adquisicin y mantenimiento
no solo de la plataforma sino tambin del vehculo los costos se elevan
considerablemente, por esto recibe la calificacin de 1.
v. Fcil mantenimiento: Debido a que adems de los mantenimientos
necesarios de la plataforma es necesario adicionar los mantenimientos
del vehculo tipo camioneta recibe la ms baja calificacin de 1.
vi. Planitud: la caracterstica principal de este vehculo limita mucho el
cumplimiento de este requerimiento ya que la planitud de la plataforma
depende directamente de la planitud del terreno en donde se ubique el
vehculo y de su suspensin, por este motivo se le otorga una calificacin
de 1 en el cumplimiento de este requerimiento.
vii. Fcil Instalacin: Ya que la instalacin de esta plataforma consiste
bsicamente en ubicar el vehculo en el lugar de trabajo recibe una
calificacin de 5.
-
46
16.4.2. Requerimientos de ingeniera:
i. Altura de trabajo: La altura de trabajo requerida por la labor puntual de
Volumed S.A.S es cumplida a cabalidad por esta plataforma, por este
motivo recibe una calificacin de 5.
ii. Capacidad de carga: Este es uno de los requerimientos que no se cumple
para el modelo de sinolifter + vehculo, con una capacidad mxima de
500Kg, pensado nicamente en ascenso de personal sin carga o cargas
leves, por este motivo recibe una calificacin de 1.
iii. Altura de transporte: Ya que su diseo inicial cuenta con el vehculo
cumple sin ningn tipo de restriccin las dimensiones establecidas para el
trfico por va terrestre, se le otorga una calificacin de 5.
iv. Longitud de transporte: Al estar inmersa su plataforma en el platn del
vehculo, cumple la longitud para poder ser transportado por va terrestre,
se le da una calificacin de 5.
v. Ancho de transporte: El ancho mximo de la plataforma no supera el
ancho entre ejes del vehculo por lo que est cumpliendo con los
requerimientos dimensionales para su transporte. Recibe una calificacin
de 5.
16.5. DAMAI TELESCPICO
16.5.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Este diseo cuenta con los estndares de seguridad
necesarios para sus diferentes aplicaciones en levantamiento de
personal. Recibe una calificacin de 5.
ii. Portabilidad: Esta plataforma cuenta con sus respectivos ejes y ruedas
para su transporte, aunque dimensionalmente hablando puede presentar
dificultades o exigencias por esto recibe una calificacin de 3.
-
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iii. Transito libre: Debido a las dimensiones de algunos tipos de plataforma
se puede llegar a presentar el caso de permisos para su transporte o
movilizacin. Por este motivo recibe una calificacin de 3.
iv. Economa: Debido a la tecnologa y maquinaria que tiene este tipo de
plataformas los costos son generosamente elevados por lo que recibe una
calificacin de 1.
v. Fcil mantenimiento: Al poseer cilindros neumticos el mantenimiento que
requiere esta mquina es de herramienta y personal especializado por lo
que recibe una calificacin de 1.
vi. Planitud: Debido al diseo de los brazos telescpicos mantener la planitud
de la plataforma se dificulta un poco cuando aparecen movimientos en la
misma, por esta razn recibe una calificacin de 3.
vii. Fcil Instalacin: Ya que la instalacin del equipo consiste bsicamente
en ubicar el mismo en la zona de trabajo recibe una calificacin mxima
de 5.
16.5.2. Requerimientos de ingeniera:
i. Altura de trabajo: Para el cumplimiento de este requerimiento se le otorga
una calificacin de 5, ya que alcanza sin mayor problema la altura de
trabajo necesaria.
ii. Capacidad de carga: El uso de este tipo de plataformas se ve
generalmente en el ascenso de personal, no de carga por lo que su carga
mxima se ve limitada y no cumple a cabalidad la carga mnima exigida
por nuestra necesidad, por esto se le da una calificacin de 1.
iii. Altura de transporte: El cumplimiento de este requerimiento dimensional
se cumple a cabalidad por lo cual se le otorga una calificacin de 5.
iv. Longitud de transporte: El modo de transporte de este tipo de plataformas
se encuentra en los lmites con tendencia a superar nuestro target, por
este motivo se le da una calificacin de 1.
v. Ancho de transporte: El cumplimiento de este requerimiento se cumple
totalmente por ende se le otorga una calificacin de 5.
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Esta calificacin y comparacin se puede visualizar en la matriz desarrollada que
se encuentra a continuacin:
Figura 7. Despliegue de la funcin de calidad. Fuente: El autor.
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49
17. DESCOMPOSICIN FUNCIONAL
Una de las tareas que es importante desarrollar para entender por completo el
fin al que se pretende llegar y tener en cuenta la mayor cantidad de
caractersticas que el mismo debe poseer, es la descomposicin funcional;
proceso en el cual se estudian las funciones independientemente y los procesos
que se llevan a cabo en el desarrollo de las mismas.
Se desarrollan de la siguiente manera:
Aseguramiento en terreno
o Inspeccionar terreno.
o Desplegar soportes.
Elevar carga
o Convertir energa en movimiento.
o Detectar fin de carrera.
Posicionar carga
o Ajustar mecanismo.
o Bloquear mecanismo.
Nivelar carga
o Realizar lectura de nivel.
o Ajustar nivel por tanque.
o Verificar nivel constantemente.
Descender carga
o Liberar bloqueo de mecanismo.
o Convertir energa en movimiento.
o Posicionar a final de carrera.
o Asegurar mecanismo.
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50
18. GENERACIN DE CONCEPTOS
Esta etapa del proceso se diseo es de gran importancia, para ello es necesario
utilizar las tcnicas disponibles para levar a cabo el proceso correctamente, a
continuacin se ven las utilizadas en el proceso de diseo de la plataforma de
elevacin porttil, que tambin son conocidas como tcnicas de creatividad:
18.1. TORMENTA DE IDEAS
Lanzando ideas al papel de manera aleatoria y quiz un poco loca se recolectan
ideas que al ser analizadas y organizadas se puede lograr un diseo apto para
dar respuesta a la necesidad existente.
18.2. TCNICA DE COMBINACIN
Revisando la tecnologa existente y maquinaria similar o la utilizada para el
cumplimiento de funciones especficas del diseo, se toman ideas y principios
de funcionamiento que al ser combinados correctamente con elementos y
tecnologas diferentes se pueden generar conceptos que cumplen la totalidad o
la gran mayora de los requerimientos vistos anteriormente.
18.3. LISTA DE COMPROBACIN
Una vez efectuadas las dos tcnicas anteriores se realiza una lista de
comprobacin del cumplimiento de las funciones y requerimientos del diseo
especfico de la plataforma de elevacin porttil.
Despus de desarrollar las tcnicas anteriormente mencionadas se generan tres
diferentes diseos conceptuales denominados tambin conceptos globales, que
sern evaluados para dar paso al diseo de detalle del que predomine.
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51
19. CONCEPTO GLOBAL #1.
Figura 8. Concepto global #1. Fuente: (Pozo, 2012)
El concepto nmero 1 tiene como principio de funcionamiento el uso de un
mecanismo de tijera de barras paralelas para su desplazamiento y elevacin
correspondiente.
Ventajas:
Como mecanismo de elevacin a bajas alturas ofrece excelente
estabilidad.
No es necesario que elementos de carcter externo guen su proceder o
movimientos, su reaccin se remite siempre a la barra de apoyo con la
que cuente.
Reduccin de altura de transporte debido a la articulacin de sus partes
mviles.
Desventajas:
nicamente permite cambio de nivel en el plano vertical.
No se puede generar un alcance horizontal mayor al permitido por su
plataforma.
Se propone la combinacin de este mecanismo con actuadores hidrulicos
ubicados estratgicamente, para la generacin de los movimientos y ascenso de
la misma, la plataforma est equipada con los elementos necesarios para
garantizar la seguridad del trabajador y de los equipos, tales como guardapis y
barandas certificadas.
-
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Para garantizar la portabilidad de toda la plataforma se propone que sea
diseada utilizando un remolque como su base o soporte, para ser ms
especficos un semirremolque de un eje para que se acople a cualquier vehculo
mediante enganche de bola o King pin.
Con el fin de estabilizar el montaje y despliegue del equipo se propone ubicar
bases o patas de apoyo que se extienden en su base.
La ubicacin de los equipos que realizarn trabajo hidrulico, como la bomba de
agua y la bomba correspondiente a los actuadores hidrulicos, estarn
dispuestos en la parte inferior de la plataforma, con el fin de disminuir la carga
en sta y mantener lo ms abajo posible el centro de gravedad de equipo en
modo de trabajo.
Una de las caractersticas claves para el trabajo con esta plataforma ser el
anclaje fijo del tanque patrn de 200 galones, apoyado en tornillos de nivelacin
para poder garantizar la planitud necesaria para el desarrollo normal de las
labores. La ubicacin del tanque patrn de 50 galones se propone desmontable,
pero con sus correspondientes tornillos de nivelacin, esto con el fin de que la
planitud se genere en nuestro elemento de trabajo para la lectura del menisco y
no en la plataforma completa, limitar o llevar la nivelacin individual de los
tanques nos facilita y permite trabajar en terrenos que posiblemente dificulten
una nivelacin de la plataforma completa, por ejemplo en parqueaderos de tierra
o vas destapadas (rellenas de piedra).
Si bien una caracterstica que favorece este diseo es la estabilidad del mismo,
se propone la instalacin de argollas de sujecin en los vrtices de la plataforma,
para que en caso de tener que mejorar su estabilidad se pueda realizar tensin
y ajustar mediante vientos todo el mecanismo en los terrenos en donde se
permita.
Con el determinar la altura de trabajo en el ascenso se propone instalar un
sensor de final de carrera a los 4m.
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20. CONCEPTO GLOBAL #2
Figura 9. Concepto global #3. Fuente: (SKF, 2016)
El principio de funcionamiento del concepto global dominante nmero 2, est
basado en el uso de un cilindro hidrulico telescpico, el uso de este tipo de
elementos logra alcanzar una larga carrera y por ende mucha longitud de trabajo.
Ventajas:
Amplia longitud de trabajo.
Disminucin de mecanismos mviles.
Desventajas:
Costos elevados por compra y mantenimientos.
Es necesario contar con un espacio suficiente para la ubicacin vertical
del cilindro retrado.
Poca estabilidad.
Con el fin de garantizar portabilidad este concepto se propone soportado en un
semirremolque de un eje con enganche de bola, para ser acoplado a cualquier
vehculo que cuente con esta caracterstica.
Se propone una estructura de 4 soportes en las esquinas de la plataforma
(tambin telescpicos) para que se guen los movimientos de ascenso y se
pueda generar un bloqueo en la altura deseada, para ste caso puntual 4m. Esta
misma estructura cuenta con patas o bases de apoyo que se extienden hasta el
suelo con el fin de generar mayor soporte en la superficie de trabajo
incrementando la estabilidad de la misma.
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Debido a que el cilindro telescpico necesita de un espacio de instalacin igual
o mayor que su longitud total en modo retrado, la ubicacin de las bombas y
equipo adicional para el proceso sern ubicados en dicho espacio.
El diseo de la plataforma cuenta con un bastidor o armazn lo suficientemente
robusto para soportar las distintas cargas sin que se generen fallas en el mismo.
La aplicacin y acople con el cilindro se genera en su centro de masa.
La instalacin de los tanques patrn se propone de manera fija y con tornillos de
nivel individuales ya que lograr el nivel de la plataforma se complica debido a su
diseo y superficies de trabajo.
La plataforma de trabajo cuenta con los estndares de seguridad para trabajo en
alturas, tales como guardapis y barandas certificadas.
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21. CONCEPTO GLOBAL #3
Figura 10. Concepto global #3.
Para el concepto global nmero 3 se utiliza el principio de funcionamiento de las
plataformas colgantes o de cremallera, uno de los usos ms frecuentes de este
tipo de plataformas se encuentra en la construccin.
Ventajas:
Soporta grandes cargas.
Fcil mantenimiento.
Instalacin sencilla.
Desventajas:
No favorece a la estabilidad del remolque en modo transporte ya que los
mstil deben permaneces erguidos subiendo el centro de gravedad del
remolque.
Puede dificultar el ingreso a diferentes instalaciones ya que su altura de
transporte supera los 4m.
Pueden depender de venteos para estabilizar su estructura.
Se propone que al igual que los anteriores conceptos se genere el diseo
soportado en un semirremolque de un eje, con el fin de garantizar la portabilidad.
Cuenta con un par de mstil conformado por mdulos de estructura tubular
equipados de una cremallera, para la transmisin de potencia y movimiento; la
-
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parte superior del mstil cuenta con un tope y no posee cremallera para evitar
que la plataforma se salga de la estructura.
Este diseo contempla dos grupos elevadores, uno en cada mstil, encargados
de ejercer y transmitir la fuerza y movimiento para la elevacin de la plataforma;
sobre estos se propone instalar la plataforma equipada de todos los elementos
de seguridad para cumplir el requerimiento asociado a este.
Se instalan los soportes o patas de apoyo del remolque para ampliar la superficie
del mismo y mejorar la estabilidad de este, de igual modo se propone la
instalacin de venteos para estabilizar mientas se realicen las labores
correspondientes.
Los tanques cuentan con tornillos de ajuste o nivelacin individual y sern
instalados de manera fija en su plataforma para evitar levantar grandes cargas
de manera manual a la misma.
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22. EVALUACIN DE CONCEPTOS
El proceso de evaluacin de conceptos se desarrolla mediante el uso de cuatro
elementos para su eleccin, a continuacin se lleva a cabo esta evaluacin:
22.1. APLICACIN DE JUICIOS DE FACTIBILIDAD
Para la aplicacin de este mtodo es necesario generar una serie de preguntas
de tipo check list que servirn como filtro y evaluacin de los diferentes
conceptos globales.
CG1 CG2 CG3
Alguna norma impide el uso del concepto? C C C
Es atractivo el concepto? C NC C
El concepto afecta el medio ambiente? C C C
Mejora las condiciones de trabajo? C C C
Es posible que funcione el concepto? C C C
Tabla 7. Evaluacin por juicios de factibilidad. Fuente: El autor.
Se observa que despus de aplicar el check list de juicios de factibilidad, (donde
C corresponde CUMPLE y NC corresponde a NO CUMPLE) no es posible
descartar ninguno de los conceptos propuestos para el diseo y aplicacin como
solucin a la problemtica de diseo, debido a esto es necesario pasar a otra
herramienta.
22.2. REVISIN SOBRE LA TECNOLOGA NECESARIA.
En el proceso de evaluacin y la revisin de la tecnologa necesaria para el
desarrollo de los conceptos es necesario responder varias preguntas:
22.2.1. ES POSIBLE FABRICARSE EN EL PAS?
La fabricacin de los diferentes conceptos planteados inicialmente es posible con
la tecnologa y los procesos que existen en el pas, se identifica una posible
falencia en cuanto a los actuadores hidrulicos y bomba correspondiente, para
ste caso se utilizan equipos importados con representantes de venta y post-
venta radicados en Colombia, con el respaldo suficiente durante su ciclo de vida
til.
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22.2.2. HAN SIDO IDENTIFICADOS PARMETROS CRTICOS?
Los parmetros crticos en la implementacin de los conceptos radican
especficamente en la carga mnima a soportar y la capacidad de garantizar el
nivel de la plataforma. Valores objetivo a estudiar con detenimiento en los
procesos que vienen ms adelante.
22.2.3. SE CONOCEN LOS VALORES LMITES PARA LOS
PARMETROS CRTICOS?
En caso de la carga mnima a soportar se conoce su valor lmite y es de 1,5
Toneladas, y el nivel es fcilmente verificable mediante medidores de gota.
22.2.4. HAN SIDO IDENTIFICADOS LOS MODOS DE FALLA?
En el caso de los conceptos #2 y #3 se identifican plenamente modos de falla
del diseo, puntualmente la facilidad para garantizar la estabilidad y nivel para el
concepto #2 y el modo de transporte que utiliza el concepto #3 no favorece este
requerimiento.
22.2.5. ES CONTROLABLE LA TECNOLOGA DURANTE EL CICLO
DE VIDA DE PRODUCTO?
Es fcilmente controlable, los procesos y tecnologa utilizada en los conceptos
garantizan su disposicin y obtencin durante todo el ciclo de vida del producto,
en el caso de la tecnologa o equipos importados como se aclar anteriormente
cuentan con representacin en el pas y un excelente servicio postventa.
22.3. MATRIZ DE REVISIN DE CUMPLIMIENTO DE LAS FUNCIONES.
Se lleva a cabo la calificacin de los conceptos de acuerdo al cumplimiento de
las funciones del mismo, en una escala de calificacin del 0 a 10, donde 10 es el
cumplimiento satisfactorio y eficiente de la funcin y 0 el no cumplimiento de la
funcin.
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CG1 CG2 CG3
Asegurar el terreno 10 7 8
Elevar carga 9 8 10
Posicionar carga 10 5 8
Nivelar tanques 8 6 8
Descender carga 10 9 7
PUNTUACION TOTAL 47 35 41
Tabla 8. Evaluacin del cumplimiento de las funciones. Fuente: El autor.
De esta manera descartamos el concepto #2, por el bajo puntaje obtenido en
este punto.
22.4. MATRIZ DE REVISIN DE CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE.
De igual manera se realiza una evaluacin del cumplimiento de las funciones
mediante una matriz de revisin, en donde se le da una importancia a las
funciones de 1 a 100 y la puntuacin del cumplimiento se evala de 5 a -5.
Importancia CG1 CG3
Seguridad 100 5 4
Portabilidad 90 5 3
Transito libre 70 4 4
Economia 60 3 4
Facil mantenimiento 70 4 3
Garantizar plenitud 90 5 4
Facil Instalacion 70 5 5
Puntuacion TOTAL 31 27
Puntuacion POSITIVA 31 27
Puntuacion NEGATIVA 0 0
Puntuacion PONDERADA 80,323 78,148
Tabla 9. Matriz de cumplimiento de las funciones. Fuente: El autor.
Despus de realizar las evaluaciones correspondientes y analizar cada uno de
los conceptos propuestos se decide trabajar con el concepto global #1.
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23. DISEO DETALLADO
Para la realizacin del diseo detallado se ha trabajado por medio de
subconjuntos o subsistemas para su desarrollo, divididos en plataforma, sistema
de elevacin tipo tijera y triler o remolque
23.1. CLCULOS ANALTICOS
Los clculos que se realizan para el diseo de la plataforma dependen de las
dimensiones principales de la plataforma de elevacin, largo, ancho, y alto.
Partiendo de la definicin de estas establecemos las dimensiones y elecciones
de la misma.
El dimensionado de la plataforma se da por el espacio necesario por los tanques
patrn y el personal de trabajo, de acuerdo a esto establecemos un largo de 3m
y un ancho de 2m. La altura de las barandas es de 1,1m.
23.2. CARGA NOMINAL:
Se entiende por carga nominal la suma del peso de las personas que trabajaran
sobre la plataforma, ms el peso de los elementos y herramientas que involucra
la propia labor, de acuerdo a esto tenemos:
- N de Personas 2: Peso por persona= 160Kg
- Peso tanques en seco= 190Kg
- Agua de trabajo (250Galones Peso critico)= 950Kg
- Herramienta y accesorios= 20Kg
Carga nominal total= 1320 Kg
Si bien en la plataforma trabajar nicamente una persona para el diseo se
tiene en cuenta el peso de una segunda persona por si en caso de emergencia
deba ascender a la plataforma.
-
61
23.3. CARGA POR VIENTOS:
Ya que el equipo est diseado para trabajar en campo, es necesario establecer
las posibles fuerzas que se soporten debido a los vientos, para este caso se
analiza el caso ms crtico, en el cual la direccin del viento es perpendicular a
la mayor rea superficial de la plataforma, de acuerdo a esto tenemos:
- rea Superficial en el plazo frontal=5,19m2
- Fuerza del viento (Para una velocidad de 12,5m/s)= 100N/m2
- Factor de forma= 1,2
Carga del viento= 5,19m2 x 100N/m2*1,2= 622,8 N
Debido a que la carga obtenida debida a los vientos puede generar
interferencias, movimientos y errores en la medicin del menisco de los tanques
patrn se decide instalar orejas de venteo para generar la estabilizacin de la
plataforma en modo de trabajo.
23.4. LONGITUD DE TIJERAS
Para la determinacin de la longitud de tijeras es necesario establecer la altura
a la cual debemos llegar, para nuestro caso 4,40m. Dicho esto es necesario tener
en cuenta las alturas adicionales que se ganan con las llantas y las estructuras
de la plataforma.
- 756mm de altura de llantas.
- 100mm de altura de estructura de chasis.
- 125mm de altura de piso de plataforma.
- 300mm de altura de vlvula de descarga de los tanques.
Altura total= 1281mm, esta altura se gana con los elementos adicionales, para
sobrepasar los 4400mm establecemos que la altura de apertura de las tijeras es
de 3300mm, entonces se dimensionan las tijeras como se ve a continuacin:
-
62
Figura 11. Dimensionamiento de tijeras posicin de trabajo. Dimensiones en mm.
Fuente: El autor.
Se definen los brazos de las tijeras con una longitud de 2600mm con el fin de
que al alcanzar la posicin de trabajo quede en voladizo la menor cantidad de
espacio posible y a su vez se gane un espacio en el chasis para la instalacin
del gato hidrulico.
A su vez se define la altura de la estructura en la posicin de transporte, limitada
por el espacio necesario para que no exista interferencia de cuerpos entre los
brazos de las tijeras, en dicha posicin se realizarn los clculos de reacciones
y fuerzas necesarias para garantizar la elevacin del mismo.
Figura 12. Dimensionamiento de tijeras posicin de transporte. Dimensiones en mm.
Fuente: El autor.
-
63
23.5. CLCULO DE REACCIONES POSICIN DE TRABAJO
Figura 13. Diagrama cuerpo libre posicin de trabajo. Fuente: El autor.
= 8800 5200 2400 1600 + + = 0
18000 + + = 0
= (88000.8) + (52001.5) + (24001.95) + (16002.6) 2.01 +
= 0
23680 2.01 = 0
= 11781.09
= 6218.90
-
64
= 8800 5200 2400 1600 + + = 0
18000 + + = 0
= (88000.8) + (52001.5) + (24001.95) + (16002.6) 2.01 +
= 0
23680 2.01 = 0
= 11781.09
= 6218.90
Elemento A E
= + 11781.09 = 0
= + = 0
= (11781.092.01) 1.005 0.825 = 0
Elemento B- D
= 6218.90 = 0
= = 0
= (6218.902.01) + (0.825) (1.005) = 0
Elemento D - H
= 6218.90 + = 0
= + = 0
-
65
= (1.65) (1.005) (0.825) = 0
= (1.005) + (0.825) + (6218.902.01) (1.65) = 0
Elemento E - G
= 11781.09 = 0
= = 0
= (1.65) (2.01) + (0.825) (1.005) = 0
= (1.005) (0.825) + (2.0111781.09) + (1.65) = 0
Resolviendo:
Punto/Componente X Y
A 0 11781,09
B 0 6218,9
C 21927 5563,2
D -21927 11782,1
E -21927 6217,89
F 65780 5563,2
G 43853 11781,09
H 43853 6218,9
Tabla 10. Resultados reacciones con carga. Unidades en N. Fuente: El autor.
-
66
23.6. CLCULO DE REACCIONES POSICIN DE TRANSPORTE
Figura 14. Diagrama de cuerpo libre posicin de transporte. Fuente: El autor.
= 1380 5200 500 1600 + + = 0
8680 + + = 0
= (13800.8) + (52001.5) + (5001.95) + (16002.6) 2.275 +
= 0
14039 2.575 = 0
= 5452.03
= 322
