DISEÑO DE UNA PLATAFORMA PORTÁTIL PARA LA ELEVACIÓN DE ...
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DISEÑO DE UNA PLATAFORMA PORTÁTIL PARA LA ELEVACIÓN DE TANQUES PATRÓN DE 200 GAL Y 50 GAL PARA EL AFORO DE CARROS CISTERNA. LUIS FELIPE GONZÁLEZ GRAJALES MIGUEL ÁNGEL JIMÉNEZ VARGAS UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ 2016
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DISEÑO DE UNA PLATAFORMA PORTÁTIL PARA LA ELEVACIÓN DE
TANQUES PATRÓN DE 200 GAL Y 50 GAL PARA EL AFORO DE CARROS
CISTERNA.
LUIS FELIPE GONZÁLEZ GRAJALES
MIGUEL ÁNGEL JIMÉNEZ VARGAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ
2016
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DISEÑO DE UNA PLATAFORMA PORTÁTIL PARA LA ELEVACIÓN DE
TANQUES PATRÓN DE 200 GAL Y 50 GAL PARA EL AFORO DE CARROS
CISTERNA.
LUIS FELIPE GONZÁLEZ GRAJALES
MIGUEL ÁNGEL JIMÉNEZ VARGAS
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL
TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
TUTOR
MAURICIO GONZÁLEZ COLMENARES
INGENIERO MECÁNICO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ
2016
3
NOTA DE ACEPTACIÓN
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
_____________________________
Presidente Jurado
_____________________________
Firma del Jurado
_____________________________
Firma del Jurado
4
1. TABLA DE CONTENIDO
1. TABLA DE CONTENIDO .............................................................................. 4
2. RESUMEN ................................................................................................. 14
3. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 15
4. OBJETIVOS ............................................................................................... 16
4.1. OBJETIVO GENERAL ......................................................................... 16
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................ 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 TEÓRICO ..................................................................................... 20
8.1. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN ......................................................... 20
8.2. SISTEMA HIDRÁULICO ...................................................................... 21
8.3. CILINDRO HIDRÁULICO ..................................................................... 23
8.4. BOMBA HIDRÁULICA. ........................................................................ 23
8.5. AFORO DE TANQUES ........................................................................ 25
9. METODOLOGÍA ......................................................................................... 27
10. DESARROLLO........................................................................................ 28
10.1. ¿QUIÉN? ............................................................................................. 28
10.2. ¿QUÉ Y PARA QUÉ? .......................................................................... 28
10.3. ¿POR QUÉ? ........................................................................................ 28
10.4. ¿DÓNDE Y CUÁNDO? ........................................................................ 28
5
10.5. ¿COSTOS? ......................................................................................... 28
11. DEFINICIÓN DE LA NECESIDAD .......................................................... 29
12. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE ....................................................... 30
12.1. PLANITUD: .......................................................................................... 30
12.2. PORTABILIDAD: ................................................................................. 30
12.3. TRANSITO LIBRE: .............................................................................. 30
12.4. FÁCIL OPERACIÓN: ........................................................................... 31
12.5. SEGURIDAD: ...................................................................................... 31
12.6. FÁCIL MANTENIMIENTO: ................................................................... 31
12.7. FÁCIL INSTALACIÓN: ......................................................................... 31
12.8. ECONOMÍA: ........................................................................................ 31
13. MATRIZ QUÉ VS QUÉ ........................................................................... 32
14. REQUERIMIENTOS DE INGENIERÍA .................................................... 33
14.1. CARGA MÍNIMA 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. REVISIÓN DE LA TECNOLOGÍA DISPONIBLE ..................................... 35
15.1. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN HIDRÁULICA SINOLIFTER: ........... 35
15.2. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN HIDRÁULICA XUNTE. .................... 36
15.3. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN EN VEHÍCULO DE LA MARCA
SINOLIFTER. .................................................................................................... 37
15.4. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN ARTICULADA DIMAI....................... 37
15.5. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN TELESCÓPICA DIMAI .................... 38
6
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 TELESCÓPICO ....................................................................... 46
17. DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL ......................................................... 49
18. GENERACIÓN DE CONCEPTOS .......................................................... 50
18.1. TORMENTA DE IDEAS ....................................................................... 50
18.2. TÉCNICA DE COMBINACIÓN ............................................................ 50
18.3. LISTA DE COMPROBACIÓN .............................................................. 50
19. CONCEPTO GLOBAL #1. ...................................................................... 51
20. CONCEPTO GLOBAL #2 ....................................................................... 53
21. CONCEPTO GLOBAL #3 ....................................................................... 55
22. EVALUACIÓN DE CONCEPTOS ........................................................... 57
22.1. APLICACIÓN DE JUICIOS DE FACTIBILIDAD ................................... 57
22.2. REVISIÓN SOBRE LA TECNOLOGÍA NECESARIA. .......................... 57
22.2.1. ¿ES POSIBLE FABRICARSE EN EL PAÍS? ........................................ 57
22.2.2. ¿HAN SIDO IDENTIFICADOS PARÁMETROS CRÍTICOS? ............... 58
22.2.3. ¿SE CONOCEN LOS VALORES LÍMITES PARA LOS PARÁMETROS
CRÍTICOS? ....................................................................................................... 58
22.2.4. ¿HAN SIDO IDENTIFICADOS LOS MODOS DE FALLA? .................. 58
22.2.5. ¿ES CONTROLABLE LA TECNOLOGÍA DURANTE EL CICLO DE
VIDA DE PRODUCTO? .................................................................................... 58
22.3. MATRIZ DE REVISIÓN DE CUMPLIMIENTO DE LAS FUNCIONES. 58
7
22.4. MATRIZ DE REVISIÓN DE CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE. ................................................................ 59
23. DISEÑO DETALLADO ............................................................................ 60
23.1. CÁLCULOS ANALÍTICOS ................................................................... 60
23.2. CARGA NOMINAL: .............................................................................. 60
23.3. CARGA POR VIENTOS: ...................................................................... 61
23.4. LONGITUD DE TIJERAS ..................................................................... 61
23.5. CÁLCULO DE REACCIONES POSICIÓN DE TRABAJO ................... 63
23.6. CÁLCULO DE REACCIONES POSICIÓN 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. SUSPENSIÓN DE BALLESTAS: ......................................................... 74
23.9.5. ENGANCHE TIPO BOLA: .................................................................... 75
23.9.6. ESCALERAS. ...................................................................................... 75
24. MECANISMO DE TIJERA. ...................................................................... 77
25. GRUPO HIDRÁLICO .............................................................................. 79
25.1. CILINDRO HIDRÁULICO ..................................................................... 79
25.2. BOMBA HIDRÁULICA ......................................................................... 81
26. ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA ................................................................ 84
27. SOLDADURA .......................................................................................... 85
28. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS ................................................. 85
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 POSICIÓN DE TRABAJO .................................................. 106
28.12. BRAZO ESTABILIZADOR ................................................................. 109
28.13. SOPORTE GATO HIDRÁULICO ....................................................... 111
29. ANÁLISIS DE COSTOS ........................................................................ 114
30. USO Y CUIDADOS DE LA PLATAFORMA .......................................... 120
31. PLANOS ............................................................................................... 122
32. CONCLUSIONES ................................................................................. 123
33. Bibliografía ............................................................................................ 125
9
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. PARTES DE UN CILINDRO NEUMÁTICO .................................... 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 TELESCÓPICA DIMAI. ......................................... 39
FIGURA 7. DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN 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 POSICIÓN DE TRABAJO.62
FIGURA 12. DIMENSIONAMIENTO DE TIJERAS POSICIÓN DE
TRANSPORTE ........................................................................................... 62
FIGURA 13. DIAGRAMA CUERPO LIBRE POSICIÓN DE TRABAJO ............. 63
FIGURA 14. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE POSICIÓN DE TRANSPORTE
................................................................................................................... 66
FIGURA 15. REJILLA METÁLICA 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. SUSPENSIÓN DE MUELLE ......................................................... 75
10
FIGURA 22. MECANISMO DE ENGANCHE Y FRENO DE INERCIA. ............ 75
FIGURA 23. ESCALERAS DE ACCESO A LA PLATAFORMA. ....................... 76
FIGURA 24. ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN DE TIJERAS. ........................... 77
FIGURA 25. EJE Y RODAMIENTO PARA CORREDERAS ............................ 78
FIGURA 26. GRÁFICA PARA SELECCIÓN DE DIÁMETRO DE VÁSTAGO. . 80
FIGURA 27. SELECCIÓN DE DIÁMETRO DE CAMISA. ................................ 80
FIGURA 28. VERIFICACIÓN Y GEOMETRÍA DE CILINDRO. ........................ 81
FIGURA 29. TABLA PARA LA VERIFICACIÓN DE CILINDRADA DE LA
BOMBA ...................................................................................................... 82
FIGURA 30. DIAGRAMA DEL SISTEMA HIDRÁULICO. .................................. 83
FIGURA 31. DIAGRAMA CAJA ELÉCTRICA.. ................................................ 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 DISEÑO 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
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
12
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
13
FIGURA 71. RESULTADO DE FACTOR DE SEGURIDAD PARA APOYO
GATOS ..................................................................................................... 113
14
2. RESUMEN
El siguiente documento muestra el proceso de diseño de un mecanismo para
ejecutar las acciones encaminadas al aforo de carros cisterna, con el fin de
mejorar el proceso de calibración de los mismos y lograr de esta manera que las
labores se puedan realizar fuera de las instalaciones del laboratorio; claro está,
cumpliendo con los parámetros establecidos en dichos procesos. El proceso, los
análisis y los resultados obtenidos están apoyados en herramientas informáticas
tipo Solid Edge.1
1 Las licencias de dichas herramientas son propiedad de la Universidad Distrital.
15
3. INTRODUCCIÓN
En la actualidad los sistemas de elevación 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 algún tipo de equipo
o elemento sobre el nivel del suelo, se encuentra bastante limitado por
características propias de cada trabajo, por ejemplo, las plataformas para
trabajos en alturas están diseñadas bajo parámetros específicos de espacio, los
elementos tipo manlift poseen limitación en cuanto a altura y capacidad máxima
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 búsqueda de un diseño que cumpla
a cabalidad los requerimientos específicos de la tarea se convierte en un
problema, por dos razones típicas, económico o diseños sobredimensionados
para las labores.
El desarrollo de la ingeniería mecánica y sus herramientas ha facilitado y
aportado significativamente a la solución de problemas como los anteriormente
mencionados en el área de elevación de cargas, en el caso puntual para la
empresa Volumed S.A.S se genera la necesidad de contar con un diseño que
logre cumplir a cabalidad una serie de requisitos para el aforo de carros cisterna.
Dicho esto se decide estudiar y diseñar una plataforma portátil para la elevación
de tanques patrón de 200gal y 50gal para el aforo de los mismos.
16
4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar una plataforma de elevación para la manipulación de tanques
patrón de 200gal y 50gal, con el fin de realizar el aforo de tanques cisterna
en lugares ajenos al laboratorio.
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Definir las necesidades específicas del cliente VOLUMED S.A.S.
Evaluar los diseños existentes bajo la necesidad puntual de la empresa
VOLUMED S.A.S.
Proponer y evaluar las diferentes alternativas para dar solución a la
problemática de diseño.
Diseñar el modelo detallado de la solución escogida.
Realizar un análisis de elementos finitos, para verificar sus factores de
seguridad.
Realizar un análisis de costos para la fabricación 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,
además un costo y tiempo extra para dicho procedimiento.
Debido a esto se genera un problema que mediante las técnicas de diseño en
ingeniería se desea resolver y una pregunta clave para este proyecto.
¿Cómo diseñar una plataforma que nos permita realizar las tareas propias del
aforo de tanques manteniendo la calidad del trabajo?
18
6. ALCANCES Y LIMITACIONES
6.1. ALCANCES
Este proyecto estará desarrollado en dos grandes fases, diseño conceptual y
modelado, estará enfocado al diseño específico de una plataforma de elevación
portátil; entendiendo por Portátil, 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 diseño 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 aplicación
específica, de este modo algunas de las dimensiones necesarias para el diseño
de la plataforma serán obtenidas o proporcionadas por la empresa y los equipos
que se utilizan en su labor.
19
7. MARCO LEGAL
Existe una serie de especificaciones y restricciones que se deben cumplir,
plasmadas en la Resolución 004100 del 28 de Diciembre de 2004, por la cual se
adoptan los límites de pesos y dimensiones en los vehículos de transporte
terrestre automotor de carga por carretera, para su operación normal en la red
vial a nivel nacional. Resolución que se acoge a la Norma Técnica Colombiana
NTC 4788, que dispone la tipología para vehículos de transporte de carga
terrestre.
Una de las normatividades con las cuales debemos resolución 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.
20
8. MARCO TEÓRICO
8.1. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN
Las plataformas de elevación como herramienta de trabajo o apoyo para el
mismo son muy utilizadas en la industria, generalmente para elevación de
personal, dichas plataformas cuentan con diferentes características 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 elevación tipo manlift utilizan una serie de brazos articulados
accionados por actuadores hidráulicos 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 elevación del personal
de trabajo, cuenta con los diferentes mandos electrónicos para realizar la
manipulación de la máquina 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 transportará mediante ruedas los
elementos que permiten la acción hidráulica en os elementos.
La ventaja más sobresaliente de esta plataforma es su facilidad de operación, su
alto nivel de seguridad y versatilidad para el trabajo, la desventaja más evidente
es su capacidad de carga, encontrándose en un promedio de 300Kg.
PLATAFORMA TIPO TIJERA
También conocidas como mesas tijera, son consideras como los elementos
elevadores líderes en el sector de las diferentes técnicas de elevación, se
caracterizan por poseer brazos tipo tijera que ejecutarán los movimientos y
soportarán las cargas mediante actuadores hidráulicos o neumáticos, su gran
21
versatilidad los hace convertirse en un elemento destacado en las áreas de
trabajo destinadas a la manipulación de cargas en alturas o áreas de difícil
acceso.
En la actualidad se trabajan con plataformas de mecanismos "scissor" también
conocidas como mecanismo de tijera, en su gran mayoría con funcionamiento
hidráulico, el diseño de este tipo de plataformas está pensado en aplicaciones
de poco espacio y fácil movilidad.
PLATAFORMA TELESCÓPICA
Después de realizar la búsqueda de dicha tecnología se evidencia claramente
que cuenta ventajas como ser de fácil manipulación, no presenta mayor
problema para su transporte o movilización, pero existe una desventaja clara y
es que la gran mayoría de diseños compactos no supera un valor de 1Ton
aproximadamente de carga máxima.
Las grúas telescópicas son utilizadas cuando se precisa un aparato de elevación
para un corto espacio de tiempo. Suelen ir siempre montadas sobre un vehículo
por lo que también reciben el nombre de grúas automóviles. Su desplazamiento
es pues muy rápido. El tiempo de montaje es muy corto ya que basta con
desplegar la pluma telescópica. Su principal inconveniente es el espacio de giro
que ocupa al trabajar la pluma en una posición inclinada. Se usa principalmente
para montar naves industriales. (CENTENA, 2004).
8.2. SISTEMA HIDRÁULICO
Uno de los elementos en común y quizá uno de los más importantes en el diseño
y aplicaciones de este tipo son los cilindros hidráulicos o neumáticos, elementos
que utilizan fluidos para transmitir fuerzas, generalmente aire (neumáticos) y
aceite (hidráulicos), a continuación se pueden observar los principios físicos que
intervienen en dichos elementos: (SCP, 2016)
22
Propiedades de los fluidos:
- Densidad: d = m/v (masa/volumen) los gases son poco densos y los
líquidos mucho más.
- Viscosidad: mide la dificultad de los fluidos a pasar por orificios y tuberías.
Los líquidos son mucho más viscosos que los gases.
- Compresibilidad: capacidad de los fluidos de disminuir su volumen cuando
aumenta la presión ejercida por ellos. Los líquidos son poco compresibles
(las partículas que los forman están en contacto y es difícil acercarlas
más), los gases son muy compresibles (el espacio entre sus partículas es
grande).
La presión 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 presión que es igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la
superficie. P = F/S. La unidad de presión en el SI es el Pascal (Pa). Los gases
en equilibrio ejercen la misma presión sobre cualquier punto del recipiente que
los contiene.
En los líquidos, la presión sobre las paredes va aumentando con la profundidad
o la distancia a la superficie libre del líquido. La presión dentro de un líquido en
equilibrio de densidad d a una profundidad h es: P = d g h Los sistemas
neumáticos e hidráulicos transmiten fuerzas a distancia mediante variaciones en
la presión producidas en los fluidos que utilizan.
El caudal de una tubería.
El caudal volumétrico Q de una tubería que transporta un fluido es el volumen
de fluido, V, que pasa por una sección de la tubería en la unidad de tiempo. Q =
V/t. Si la tubería es cilíndrica de sección A y longitud L: Q = AL/t = A.v siendo v
la velocidad del fluido.
23
8.3. CILINDRO HIDRÁULICO
Actuadores Son elementos que realizan un trabajo utilizando un fluido de trabajo
comprimido.
Clasificación:
Lineales. Por ejemplo el cilindro neumático en el que la energía del fluido se
transforma en trabajo mecánico al desplazar objetos.
Figura 1. Partes de un cilindro neumático. Fuente: (tecnologiascp.wordpress.com, 2014)
Pueden ser:
De simple efecto: El fluido desplaza el vástago en un solo sentido. Su retroceso
se realiza mediante un muelle. Dispone de una sola toma de fluido.
De doble efecto: El vástago se desplaza en los dos sentidos. Dispone de una
toma de fluido en cada cámara. Cuando el fluido entre en una, la otra se pone a
la presión atmosférica.
8.4. BOMBA HIDRÁULICA.
Es un generador hidráulico, convierte la energía mecánica en energía hidráulica.
Entre las características funcionales de cualquier bomba volumétrica está la
cilindrada, caudal, potencia, presión, velocidad de rotación, rendimientos,
duración, las más utilizadas para este tipo de aplicación son las bombas
engranajes y pistones. (MORÁN, 2007)
24
El caudal teórico erogado por una bomba es igual al producto de la cilindrada y
la velocidad de rotación del eje.
Qt = C x rpm [ 1]
Dónde:
Qt= Caudal teórico
C=Cilindrada.
Generalmente el rendimiento volumétrico varía entre las 0,8 y 0,9 por lo general
este rendimiento provee los constructores de las bombas, depende también de
las condiciones de trabajo.
Se debe considerar el rendimiento mecánico producto del rozamiento de sus
partes mecánicas, el producto del rendimiento mecánico y volumétrico definen el
rendimiento total o global de una bomba volumétrica. El rendimiento total se
puede considerar entre 0,8 y 0,9.
Potencia: En las implantaciones hidrostáticas industriales, la potencia del fluido
corresponde prácticamente a su potencia hidrostática, producto del caudal real
por la presión que presenta el sistema.
Ph= Q x P
[ 2]
Donde:
Ph = Potencia hidráulica.
Q= Caudal
P = Presión
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 determinación de las dimensiones de un tanque exige un grado de exactitud
lo más 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 medición posibles, ya que esto incurrirá en errores
de medición en el tiempo que sea utilizado el mismo.
Las fallas de cuantificación a través del tiempo generará inconvenientes en el
registro de aforo, esto traerá como consecuencia errores sistemáticos de
cálculos de las cantidades, ya sea de entrada o salida del tanque, los problemas
causados generalmente son imposibles de resolver sin que haya pérdidas
significativas para la empresa.
Debido a esto es importante emplear un proceso de aforo lo más preciso posible,
ya que las dimensiones de diseño de un tanque son significativamente diferentes
a las dimensiones después de su fabricación y posterior uso, por lo tanto no es
conveniente utilizar las medidas de diseño ingenieril para realizar este proceso.
(Luz Russi, 2006)
Existen diferentes procedimientos de aforo que veremos a continuación:
- Método geométrico.
- Método volumétrico.
- Método gravimétrico.
Nos centraremos principalmente en el método volumétrico ya que es el
procedimiento que utilizará el diseño de la plataforma.
8.5.1. Método volumétrico.
El método volumétrico puede ser aplicado en cualquier tipo de tanques, existe
una recomendación de volumen para tanques entre 1000L y 20000L o 8m3 a
80m3 de capacidad. Consiste en realizar un llenado con tanques calibrados de
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 Técnica
Colombiana NTC 5545 CALIBRACION DE TANQUES. CALIBRACION DE
TANQUES UTILIZANDO EL MÉTODO LÍQUIDO.
27
9. METODOLOGÍA
Para el desarrollo del proyecto y analizando el problema se decide recurrir al
método de investigación mixta, realizando diferentes cálculos y aproximaciones
mediante técnicas tanto básicas como avanzadas para dar respuesta a las
incógnitas que surgirán 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, diseñar y modelar el prototipo de la plataforma de
elevación.
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. ¿QUIÉN?
El usuario potencial para el diseño, se encuentra centralizado en los laboratorios
que encargados de realizar los procesos de aforo de carros cisterna.
10.2. ¿QUÉ Y PARA QUÉ?
Se busca suplir una necesidad existente para facilitar las labores de la empresa.
10.3. ¿POR QUÉ?
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. ¿DÓNDE Y CUÁNDO?
En las empresas transportadoras de líquidos mediante carros cisterna, cada uno
de estos vehículos debe contar con un aforo para garantizar que la
comercialización de los líquidos 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 ingeniería para dar solución a los requerimientos, entre ellos asegurar y
proteger los equipos de medición. Además de ello se buscará que el diseño este
entre los precios promedio del mercado, sin que ello afecte la calidad del trabajo
que este hará.
29
11. DEFINICIÓN 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
vehículo, se desea diseñar 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 más importantes en el desarrollo de este proyecto, es suplir
la necesidad específica 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 locación actual sin necesidad de
generar grandes cambios a la infraestructura existente, lo cual generaría costos
adicionales, para los cuales ninguna empresa está preparada para costear.
Además de los beneficios otorgados a la empresa VOLUMED S.A.S., también
se genera un agregado a la industria en general, ya que se está gestando un
proyecto, con el cual se puede garantizar la calidad en el servicio en una rama
tan importante como lo es OIL-GAS.
30
12. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Mediante una visita al laboratorio Volumed S.A e información 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 diseño que se generara, se ven a continuación:
12.1. PLANITUD:
Para no generar fallas en las lecturas de los tanques patrón, que a su vez
incrementaran la incertidumbre de la calibración 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 (Vía 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 mayoría de las veces carreteras
destapadas.
La razón principal de este requerimiento se fundamenta en los tiempos muertos
que debe tener el vehículo en su desplazamiento hasta las instalaciones del
laboratorio, en donde se ve afectado significativamente la labor y los procesos
en los cuales está involucrado dicho vehículo, así 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
movilización por las vías del país.
31
12.4. FÁCIL OPERACIÓN:
Se debe manipular de la manera más sencilla posible para no entorpecer las
labores propias del aforo y que no sea necesario personal especializado para su
operación.
12.5. SEGURIDAD:
Se requiere que el elemento a diseñar cumpla con los estándares 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. FÁCIL MANTENIMIENTO:
Ya que los ambientes de trabajo pueden resultar bastante bruscos para los
elementos se busca que su mantenimiento sea fácil 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. FÁCIL INSTALACIÓN:
Ya que no se conoce el lugar de trabajo del mismo se necesita que el diseño sea
fácil de instalar y posea la versatilidad necesaria para adaptarse a la mayor
cantidad de superficies posibles.
12.8. ECONOMÍA:
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 inversión se encontraría proyectado a un plano mediano.
32
13. MATRIZ QUÉ VS QUÉ
Una vez obtenida dicha información se realiza la matriz de relación, o matriz QUÉ
Vs QUÉ, con el fin de identificar el nivel de importancia para dichos
requerimientos. De esta relación 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 QUÉ Vs QUÉ. 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. Economía 4,8%
6. Fácil mantenimiento 4,8%
7. Fácil instalación 4,8%
33
14. REQUERIMIENTOS DE INGENIERÍA
De la misma manera en que existen los requerimientos del cliente, se generan
una serie de especificaciones de ingeniería que se deben cumplir para el que
diseño de la plataforma sea funcional y logre cumplir a cabalidad la serie de
requerimientos del cliente.
14.1. CARGA MÍNIMA A SOPORTAR:
Uno de los requerimientos de mayor importancia que la plataforma debe cumplir
corresponde a la carga mínima a soportar, se define su magnitud de acuerdo al
peso de los elementos que intervienen en la labor, como tanques patrón de 200
galones y 50 galones, el agua que será 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 mínima 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 mínimo 4m, está
definida por la máxima altura que se encuentra en los carros cisterna.
14.3. ANCHO DE EJES
Debido a que la plataforma se debe transportar vía terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con un ancho de eje de máximo 2,60m.
14.4. ALTURA EN TRASPORTE
Debido a que la plataforma se debe transportar vía terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con una altura de máximo 4,40m. Esta altura se
determinara con el mecanismo en modo de transporte (retraído o
desensamblado) y no en modo de trabajo.
34
14.5. LARGO DE PLATAFORMA
Debido a que la plataforma se debe transportar vía terrestre por el territorio
nacional, se debe cumplir con un largo de plataforma de máximo 6m.
35
15. REVISIÓN DE LA TECNOLOGÍA DISPONIBLE
Es necesario conocer e identificar plenamente la tecnología disponible para
aplicaciones similares en las que sea necesario alcanzar un desnivel
determinado, por ello se realiza una revisión del uso de las plataformas de
elevación, para esto establecemos tres grandes grupos clasificados según su
sistema de elevación, tipo tijera, articulada y telescópica.
Las plataformas de elevación portátil 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 características que se ven a continuación:
i. Pueden trabajar en espacios reducidos.
ii. Portabilidad o fácil desplazamiento en interiores.
iii. Estabilidad.
En una revisión que se llevó a cabo de la tecnología y equipos que pudiesen ser
utilizados para la aplicación se encontró lo siguiente:
15.1. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN HIDRÁULICA SINOLIFTER:
Con las siguientes características.
Modelo --- SSL1060
Capacidad Kg 1000
Altura Maxima mm 6000
Tamaño de plataforma mm 1800*1100
Tiempo de elevacion s 50
Motor KW 1
Peso Neto Kg 1200
Tabla 2. Características plataforma SINOLIFTER. Fuente: El autor
Con fuente de energía de 220V.
Plataformas construidas en China, en acero, presentando variedad de
aplicaciones en la industria en general.
36
Figura 2. Plataforma SINOLIFTER. Fuente: (MORN, 2016)
15.2. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN HIDRÁULICA XUNTE.
Esta cuenta con las siguientes características:
Modelo --- GTWY12-200
Capacidad Kg 200
Altura Maxima mm 12000
Tamaño de plataforma mm 1380*620
Tiempo de elevacion s 50
Motor KW 1,1
Peso Neto Kg 650
Tabla 3. Características plataforma XUNTE.
Con fuente de energía de 220V, 380V o batería recargable.
Figura 3. Plataforma XUNTE. Fuente: (Xunte, 2016)
37
15.3. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN EN VEHÍCULO DE LA MARCA
SINOLIFTER.
Esta plataforma cuenta con diferentes características que permiten lograr un
trabajo a diferentes desniveles, el diseño de la misma en un vehículo logra que
sea fácil de utilizar y transportar vía terrestre sin ninguna restricción.
Altura de
trabajoCarga
Tamaño 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. Características plataforma SINOLIFTER + VEHÍCULO. Fuente: (MORN, 2016)
Figura 4. Plataforma SINOLIFTER + VEHÍCULO. Fuente: (MORN, 2016)
15.4. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN ARTICULADA DIMAI
Son elementos que cuentan con plataformas tipo Z, brazos hidráulicos con
articulación, autopropulsados, pueden ser utilizados para trabajos horizontales y
verticales a diferentes desniveles.
38
Figura 5. Plataforma articulada DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
La utilización de este tipo de plataformas generalmente es para trabajo liviano o
elevación de personal, no cuentan con una carga máxima de mayor magnitud
debido a su diseño ya que una carga mayor pondría en riesgo la estabilidad de
todo el sistema.
A continuación se pueden visualizar una descripción de las plataformas de la
firma DIMAI, de fabricación mexicana y líderes en el mercado de plataformas de
elevación.
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. Características plataforma articulada DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
15.5. PLATAFORMA DE ELEVACIÓN TELESCÓPICA DIMAI
Las plataformas de elevación telescópicas son usadas generalmente en la
construcción y aplicaciones industriales, están diseñadas 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 líder en el mercado de este de tipo de maquinaria, a continuación se
pueden visualizar las características principales de este tipo de plataformas.
39
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. Características plataforma telescópica DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004).
Una de las características que se observan en este tipo de plataformas es gran
altura de trabajo pero su baja carga de trabajo, en un análisis sencillo de la tabla
anterior se observa que la plataforma que posee la carga más 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 están destinados únicamente
para el ascenso del personal a los diferentes desniveles, una carga de 1500Kg
no la soportaría.
Figura 6 Plataforma telescópica DIMAI. Fuente: (CENTENA, 2004)
40
16. CASA DE LA CALIDAD QFD
La casa de la calidad o despliegue de la función de la calidad es una herramienta
que nos permite focalizar los esfuerzos y trabajos de diseño en satisfacer las
necesidades puntales del cliente utilizando las herramientas de ingeniería,
mejorando y evaluando continuamente los procesos.
En el QFD realizamos y estudiamos las relaciones existentes entre los
requerimientos de ingeniería 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 también nos permite realizar una calificación de los
requerimientos tanto del cliente como de ingeniería de los diseños existentes en
el mercado, potenciales competidores del diseño en el mercado.
A continuación se genera la calificación 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 diseño 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 estándares 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 vehículo automotor, por lo que
adquiere la característica de portabilidad necesaria para el solución al
problema de diseño. Se le da una calificación de 5.
iii. Transito libre: Al cumplir con las dimensiones establecidas por el
ministerio de transporte no presenta limitaciones en cuanto al tránsito libre
41
en las carreteras a nivel nacional. Por lo que se le da una calificación de
5.
iv. Economía: Si bien no es un requerimiento de mayor importancia hay que
tener en cuenta que es un equipo de fabricación mexicana, por lo que los
costos se elevan generosamente. Por este motivo se le da una calificación
de 1.
v. Fácil mantenimiento: Al poseer un gran número de partes móviles los
mantenimientos se demanda son numerosos, aunque no son de mayor
complicación para realizarlos en cualquier locación. Por esto se le entrega
una calificación 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 calificación de 1.
vii. Fácil Instalación: Cuenta con una facilidad moderada para su instalación,
no es necesario maquinaria ni personal especializado para el uso del
mismo, por esto recibe una calificación de 3.
17.1.2 Requerimientos de ingeniería:
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 calificación 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 calificación de 1.
iii. Altura de transporte: El cumplimiento de la altura de transporte se cumple
satisfactoriamente recibiendo una calificación de 5.
iv. Longitud de transporte: Las dimensiones de la plataforma retraída
cumplen con la longitud de transporte exigida por el ministerio de
transporte. Se le da una calificación de 5.
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 calificación 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 estándares de seguridad necesarios para el trabajo en alturas, por
esto recibe una calificación de 5.
ii. Portabilidad: Si bien es un diseño que cuenta con llantas puede presentar
problemas para transportarse por terrenos difíciles del territorio nacional.
Por esto recibe una calificación 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 vía terrestre. Se le da una calificación de 5.
iv. Economía: Al ser un elemento de fabricación extranjera se le da una
calificación de 1.
v. Fácil mantenimiento: Este diseño cuenta con bastantes elementos
móviles por lo que el mantenimiento que debe realizarse se incrementa
un poco, por otro lado cuenta con cilindros y sistema hidráulico lo cual
incrementa la dificultad de los mantenimientos necesarios, por este motivo
recibe una calificación de 3.
vi. Planitud: la Planitud de la plataforma depende del terreno y la inclinación
en donde se despliegue su mecanismo, por este motivo recibe una
calificación de 1.
vii. Fácil Instalación: Cuenta con un proceso de instalación sencilla, No es
necesario personal especializado para realizar la labor. Recibe una
calificación de 3.
43
16.2.2. Requerimientos de ingeniería:
i. Altura de trabajo: Estas plataformas de elevación alcanzan con gran
facilidad la altura de trabajo necesaria para el procedimiento de interés,
por este motivo recibe una calificación de 5.
ii. Capacidad de carga: La capacidad de carga de la plataforma
SINOLIFTER es significativamente baja, debido a su diseño pensado en
el ascenso de personal y no en ascenso de carga, la carga máxima
soportada por dicha plataforma es de 1000 Kg, recibe una calificación de
1.
iii. Altura de transporte: La altura de la plataforma en modo de transporte
cumple a satisfacción con las exigencias del ministerio de transporte en
Colombia, se le da una calificación de 5 en el cumplimiento de este
requerimiento.
iv. Longitud de transporte: La longitud de la plataforma en modo retraída no
supera los límites establecidos por el ministerio de transporte, se da una
calificación de 5.
v. Ancho de transporte: El ancho de dicha plataforma cumple con el ancho
máximo exigido para el cumplimiento de este requerimiento por esto
recibe una calificación de 5.
16.3. DIMAI ARTICULADO
16.3.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: La calificación obtenida en seguridad corresponde a 5, debido
a ser un diseño pensado en trabajo de personal cumple con los
estándares de seguridad necesarios para trabajo en alturas.
ii. Portabilidad: El diseño de este tipo de plataforma permite una portabilidad
y transporte un poco limitado por sus dimensiones. Recibe una calificación
de 3.
44
iii. Transito libre: Al cumplir con las dimensiones exigidas por el ministerio de
transporte cumple con dicho requerimiento. Recibe una calificación de 3
para el cumplimiento de este requerimiento.
iv. Economía: Los costos de este tipo de plataformas son un tanto elevados
por lo que recibe una calificación de 1.
v. Fácil mantenimiento: Debido a los diferentes cilindros hidráulicos y
componentes especiales que contiene esta plataforma se le otorga una
calificación de 1 en este requerimiento.
vi. Planitud: Debido a el diseño propio de la plataforma de elevación
articulado y los contrapesos que se deben generar para garantizar la
estabilidad, se sacrifica en buena medida la planitud en el momento de su
operación, por este motivo recibe una calificación de 3.
vii. Fácil Instalación: El funcionamiento de esta maquinaria no requiere mayor
trabajo de instalación, aseguramiento ni ensamble de ningún
componente, se le otorga una calificación de 5.
16.3.2. Requerimientos de ingeniería:
i. Altura de trabajo: Este requerimiento lo cumple sin ningún problema,
sobrepasando fácilmente la altura de trabajo necesaria, se obtiene una
calificación de 5 en el cumplimiento de este requerimiento.
ii. Capacidad de carga: El diseño propio de este tipo de plataforma limita
significativamente la capacidad de carga, no cumple el mínimo valor para
este requerimiento por lo que se le otorga una calificación de 1.
iii. Altura de transporte: Las dimensiones de la plataforma en modo
transporte cumple con la altura máxima permitida para su transporte,
recibe una calificación de 5 para el cumplimiento de este requerimiento.
iv. Longitud de transporte: Las dimensiones alcanzadas por las plataformas
articuladas sobrepasa el límite establecido por lo que se le otorga una
calificación de 1.
45
v. Ancho de transporte: Las dimensiones en términos de ancho en modo
transporte de esta plataforma cumplen con los límites permitidos, por este
motivo se le da una calificación de 5.
16.4. SINOLIFTER + CAMIONETA
16.4.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Pensado en trabajo para elevación de personal cumple con
los estándares de seguridad necesarios para el desarrollo de las labores,
por este motivo recibe una calificación de 5.
ii. Portabilidad: Debido a su diseño incorporado en un vehículo automotor
tipo camioneta es una plataforma bastante portable, diseñada para poder
ser utilizada y transportada sin mayor complicación por cualquier tipo de
terreno, por esta característica recibe una calificación de 5.
iii. Transito libre: No es necesario ningún tipo de permiso para el traslado por
vía terrestre ya que su carga no sobrepasa los límites exigidos por el
ministerio de transporte. Debido a esto recibe un calificación de 5.
iv. Economía: Teniendo en cuenta los costos de adquisición y mantenimiento
no solo de la plataforma sino también del vehículo los costos se elevan
considerablemente, por esto recibe la calificación de 1.
v. Fácil mantenimiento: Debido a que además de los mantenimientos
necesarios de la plataforma es necesario adicionar los mantenimientos
del vehículo tipo camioneta recibe la más baja calificación de 1.
vi. Planitud: la característica principal de este vehículo 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
vehículo y de su suspensión, por este motivo se le otorga una calificación
de 1 en el cumplimiento de este requerimiento.
vii. Fácil Instalación: Ya que la instalación de esta plataforma consiste
básicamente en ubicar el vehículo en el lugar de trabajo recibe una
calificación de 5.
46
16.4.2. Requerimientos de ingeniería:
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 calificación de 5.
ii. Capacidad de carga: Este es uno de los requerimientos que no se cumple
para el modelo de sinolifter + vehículo, con una capacidad máxima de
500Kg, pensado únicamente en ascenso de personal sin carga o cargas
leves, por este motivo recibe una calificación de 1.
iii. Altura de transporte: Ya que su diseño inicial cuenta con el vehículo
cumple sin ningún tipo de restricción las dimensiones establecidas para el
tráfico por vía terrestre, se le otorga una calificación de 5.
iv. Longitud de transporte: Al estar inmersa su plataforma en el platón del
vehículo, cumple la longitud para poder ser transportado por vía terrestre,
se le da una calificación de 5.
v. Ancho de transporte: El ancho máximo de la plataforma no supera el
ancho entre ejes del vehículo por lo que está cumpliendo con los
requerimientos dimensionales para su transporte. Recibe una calificación
de 5.
16.5. DAMAI TELESCÓPICO
16.5.1. Requerimientos del cliente:
i. Seguridad: Este diseño cuenta con los estándares de seguridad
necesarios para sus diferentes aplicaciones en levantamiento de
personal. Recibe una calificación 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 calificación de 3.
47
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
movilización. Por este motivo recibe una calificación de 3.
iv. Economía: Debido a la tecnología y maquinaria que tiene este tipo de
plataformas los costos son generosamente elevados por lo que recibe una
calificación de 1.
v. Fácil mantenimiento: Al poseer cilindros neumáticos el mantenimiento que
requiere esta máquina es de herramienta y personal especializado por lo
que recibe una calificación de 1.
vi. Planitud: Debido al diseño de los brazos telescópicos mantener la planitud
de la plataforma se dificulta un poco cuando aparecen movimientos en la
misma, por esta razón recibe una calificación de 3.
vii. Fácil Instalación: Ya que la instalación del equipo consiste básicamente
en ubicar el mismo en la zona de trabajo recibe una calificación máxima
de 5.
16.5.2. Requerimientos de ingeniería:
i. Altura de trabajo: Para el cumplimiento de este requerimiento se le otorga
una calificación 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
máxima se ve limitada y no cumple a cabalidad la carga mínima exigida
por nuestra necesidad, por esto se le da una calificación de 1.
iii. Altura de transporte: El cumplimiento de este requerimiento dimensional
se cumple a cabalidad por lo cual se le otorga una calificación de 5.
iv. Longitud de transporte: El modo de transporte de este tipo de plataformas
se encuentra en los límites con tendencia a superar nuestro target, por
este motivo se le da una calificación de 1.
v. Ancho de transporte: El cumplimiento de este requerimiento se cumple
totalmente por ende se le otorga una calificación de 5.
48
Esta calificación y comparación se puede visualizar en la matriz desarrollada que
se encuentra a continuación:
Figura 7. Despliegue de la función de calidad. Fuente: El autor.
49
17. DESCOMPOSICIÓN 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
características que el mismo debe poseer, es la descomposición 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 energía 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 energía en movimiento.
o Posicionar a final de carrera.
o Asegurar mecanismo.
50
18. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
Esta etapa del proceso se diseño es de gran importancia, para ello es necesario
utilizar las técnicas disponibles para levar a cabo el proceso correctamente, a
continuación se ven las utilizadas en el proceso de diseño de la plataforma de
elevación portátil, que también son conocidas como técnicas de creatividad:
18.1. TORMENTA DE IDEAS
Lanzando ideas al papel de manera aleatoria y quizá un poco “loca” se recolectan
ideas que al ser analizadas y organizadas se puede lograr un diseño apto para
dar respuesta a la necesidad existente.
18.2. TÉCNICA DE COMBINACIÓN
Revisando la tecnología existente y maquinaria similar o la utilizada para el
cumplimiento de funciones específicas del diseño, se toman ideas y principios
de funcionamiento que al ser combinados correctamente con elementos y
tecnologías diferentes se pueden generar conceptos que cumplen la totalidad o
la gran mayoría de los requerimientos vistos anteriormente.
18.3. LISTA DE COMPROBACIÓN
Una vez efectuadas las dos técnicas anteriores se realiza una lista de
comprobación del cumplimiento de las funciones y requerimientos del diseño
específico de la plataforma de elevación portátil.
Después de desarrollar las técnicas anteriormente mencionadas se generan tres
diferentes diseños conceptuales denominados también conceptos globales, que
serán evaluados para dar paso al diseño de detalle del que predomine.
51
19. CONCEPTO GLOBAL #1.
Figura 8. Concepto global #1. Fuente: (Pozo, 2012)
El concepto número 1 tiene como principio de funcionamiento el uso de un
mecanismo de tijera de barras paralelas para su desplazamiento y elevación
correspondiente.
Ventajas:
Como mecanismo de elevación a bajas alturas ofrece excelente
estabilidad.
No es necesario que elementos de carácter externo guíen su proceder o
movimientos, su reacción se remite siempre a la barra de apoyo con la
que cuente.
Reducción de altura de transporte debido a la articulación de sus partes
móviles.
Desventajas:
Únicamente permite cambio de nivel en el plano vertical.
No se puede generar un alcance horizontal mayor al permitido por su
plataforma.
Se propone la combinación de este mecanismo con actuadores hidráulicos
ubicados estratégicamente, para la generación de los movimientos y ascenso de
la misma, la plataforma está equipada con los elementos necesarios para
garantizar la seguridad del trabajador y de los equipos, tales como guardapiés y
barandas certificadas.
52
Para garantizar la portabilidad de toda la plataforma se propone que sea
diseñada utilizando un remolque como su base o soporte, para ser más
específicos un semirremolque de un eje para que se acople a cualquier vehículo
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 ubicación de los equipos que realizarán trabajo hidráulico, como la bomba de
agua y la bomba correspondiente a los actuadores hidráulicos, estarán
dispuestos en la parte inferior de la plataforma, con el fin de disminuir la carga
en ésta y mantener lo más abajo posible el centro de gravedad de equipo en
modo de trabajo.
Una de las características claves para el trabajo con esta plataforma será el
anclaje fijo del tanque patrón de 200 galones, apoyado en tornillos de nivelación
para poder garantizar la planitud necesaria para el desarrollo normal de las
labores. La ubicación del tanque patrón de 50 galones se propone desmontable,
pero con sus correspondientes tornillos de nivelación, 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 nivelación individual de los
tanques nos facilita y permite trabajar en terrenos que posiblemente dificulten
una nivelación de la plataforma completa, por ejemplo en parqueaderos de tierra
o vías destapadas (rellenas de piedra).
Si bien una característica que favorece este diseño es la estabilidad del mismo,
se propone la instalación de argollas de sujeción en los vértices de la plataforma,
para que en caso de tener que mejorar su estabilidad se pueda realizar tensión
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.
53
20. CONCEPTO GLOBAL #2
Figura 9. Concepto global #3. Fuente: (SKF, 2016)
El principio de funcionamiento del concepto global dominante número 2, está
basado en el uso de un cilindro hidráulico telescópico, el uso de este tipo de
elementos logra alcanzar una larga carrera y por ende mucha longitud de trabajo.
Ventajas:
Amplia longitud de trabajo.
Disminución de mecanismos móviles.
Desventajas:
Costos elevados por compra y mantenimientos.
Es necesario contar con un espacio suficiente para la ubicación vertical
del cilindro retraído.
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
vehículo que cuente con esta característica.
Se propone una estructura de 4 soportes en las esquinas de la plataforma
(también telescópicos) para que se guíen los movimientos de ascenso y se
pueda generar un bloqueo en la altura deseada, para éste 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.
54
Debido a que el cilindro telescópico necesita de un espacio de instalación igual
o mayor que su longitud total en modo retraído, la ubicación de las bombas y
equipo adicional para el proceso serán ubicados en dicho espacio.
El diseño de la plataforma cuenta con un bastidor o armazón lo suficientemente
robusto para soportar las distintas cargas sin que se generen fallas en el mismo.
La aplicación y acople con el cilindro se genera en su centro de masa.
La instalación de los tanques patrón se propone de manera fija y con tornillos de
nivel individuales ya que lograr el nivel de la plataforma se complica debido a su
diseño y superficies de trabajo.
La plataforma de trabajo cuenta con los estándares de seguridad para trabajo en
alturas, tales como guardapiés y barandas certificadas.
55
21. CONCEPTO GLOBAL #3
Figura 10. Concepto global #3.
Para el concepto global número 3 se utiliza el principio de funcionamiento de las
plataformas colgantes o de cremallera, uno de los usos más frecuentes de este
tipo de plataformas se encuentra en la construcción.
Ventajas:
Soporta grandes cargas.
Fácil mantenimiento.
Instalación sencilla.
Desventajas:
No favorece a la estabilidad del remolque en modo transporte ya que los
mástil 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 diseño
soportado en un semirremolque de un eje, con el fin de garantizar la portabilidad.
Cuenta con un par de mástil conformado por módulos de estructura tubular
equipados de una cremallera, para la transmisión de potencia y movimiento; la
56
parte superior del mástil cuenta con un tope y no posee cremallera para evitar
que la plataforma se salga de la estructura.
Este diseño contempla dos grupos elevadores, uno en cada mástil, encargados
de ejercer y transmitir la fuerza y movimiento para la elevación 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
instalación de venteos para estabilizar mientas se realicen las labores
correspondientes.
Los tanques cuentan con tornillos de ajuste o nivelación individual y serán
instalados de manera fija en su plataforma para evitar levantar grandes cargas
de manera manual a la misma.
57
22. EVALUACIÓN DE CONCEPTOS
El proceso de evaluación de conceptos se desarrolla mediante el uso de cuatro
elementos para su elección, a continuación se lleva a cabo esta evaluación:
22.1. APLICACIÓN DE JUICIOS DE FACTIBILIDAD
Para la aplicación de este método es necesario generar una serie de preguntas
de tipo check list que servirán como filtro y evaluación 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. Evaluación por juicios de factibilidad. Fuente: El autor.
Se observa que después 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 diseño y aplicación como
solución a la problemática de diseño, debido a esto es necesario pasar a otra
herramienta.
22.2. REVISIÓN SOBRE LA TECNOLOGÍA NECESARIA.
En el proceso de evaluación y la revisión de la tecnología necesaria para el
desarrollo de los conceptos es necesario responder varias preguntas:
22.2.1. ¿ES POSIBLE FABRICARSE EN EL PAÍS?
La fabricación de los diferentes conceptos planteados inicialmente es posible con
la tecnología y los procesos que existen en el país, se identifica una posible
falencia en cuanto a los actuadores hidráulicos y bomba correspondiente, para
éste caso se utilizan equipos importados con representantes de venta y post-
venta radicados en Colombia, con el respaldo suficiente durante su ciclo de vida
útil.
58
22.2.2. ¿HAN SIDO IDENTIFICADOS PARÁMETROS CRÍTICOS?
Los parámetros críticos en la implementación de los conceptos radican
específicamente en la carga mínima a soportar y la capacidad de garantizar el
nivel de la plataforma. Valores objetivo a estudiar con detenimiento en los
procesos que vienen más adelante.
22.2.3. ¿SE CONOCEN LOS VALORES LÍMITES PARA LOS
PARÁMETROS CRÍTICOS?
En caso de la carga mínima a soportar se conoce su valor límite y es de 1,5
Toneladas, y el nivel es fácilmente 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 diseño, 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 TECNOLOGÍA DURANTE EL CICLO
DE VIDA DE PRODUCTO?
Es fácilmente controlable, los procesos y tecnología utilizada en los conceptos
garantizan su disposición y obtención durante todo el ciclo de vida del producto,
en el caso de la tecnología o equipos importados como se aclaró anteriormente
cuentan con representación en el país y un excelente servicio postventa.
22.3. MATRIZ DE REVISIÓN DE CUMPLIMIENTO DE LAS FUNCIONES.
Se lleva a cabo la calificación de los conceptos de acuerdo al cumplimiento de
las funciones del mismo, en una escala de calificación del 0 a 10, donde 10 es el
cumplimiento satisfactorio y eficiente de la función y 0 el no cumplimiento de la
función.
59
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. Evaluación 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 REVISIÓN DE CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE.
De igual manera se realiza una evaluación del cumplimiento de las funciones
mediante una matriz de revisión, en donde se le da una importancia a las
funciones de 1 a 100 y la puntuación del cumplimiento se evalúa 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.
Después de realizar las evaluaciones correspondientes y analizar cada uno de
los conceptos propuestos se decide trabajar con el concepto global #1.
60
23. DISEÑO DETALLADO
Para la realización del diseño detallado se ha trabajado por medio de
subconjuntos o subsistemas para su desarrollo, divididos en plataforma, sistema
de elevación tipo tijera y tráiler o remolque
23.1. CÁLCULOS ANALÍTICOS
Los cálculos que se realizan para el diseño de la plataforma dependen de las
dimensiones principales de la plataforma de elevación, largo, ancho, y alto.
Partiendo de la definición de estas establecemos las dimensiones y elecciones
de la misma.
El dimensionado de la plataforma se da por el espacio necesario por los tanques
patrón 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, más 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 trabajará únicamente una persona para el diseño 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 está diseñado para trabajar en campo, es necesario establecer
las posibles fuerzas que se soporten debido a los vientos, para este caso se
analiza el caso más crítico, en el cual la dirección del viento es perpendicular a
la mayor área superficial de la plataforma, de acuerdo a esto tenemos:
- Área 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 medición del menisco de los tanques
patrón se decide instalar orejas de venteo para generar la estabilización de la
plataforma en modo de trabajo.
23.4. LONGITUD DE TIJERAS
Para la determinación 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 válvula 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 continuación:
62
Figura 11. Dimensionamiento de tijeras posición 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 posición de trabajo quede en voladizo la menor cantidad de
espacio posible y a su vez se gane un espacio en el chasis para la instalación
del gato hidráulico.
A su vez se define la altura de la estructura en la posición de transporte, limitada
por el espacio necesario para que no exista interferencia de cuerpos entre los
brazos de las tijeras, en dicha posición se realizarán los cálculos de reacciones
y fuerzas necesarias para garantizar la elevación del mismo.
Figura 12. Dimensionamiento de tijeras posición de transporte. Dimensiones en mm.
Fuente: El autor.
63
23.5. CÁLCULO DE REACCIONES POSICIÓN DE TRABAJO
Figura 13. Diagrama cuerpo libre posición de trabajo. Fuente: El autor.
∑ 𝐹𝑦 = −8800 − 5200 − 2400 − 1600 + 𝐴𝑦 + 𝐵𝑦 = 0
−18000 + 𝐴𝑦 + 𝐵𝑦 = 0
∑ 𝑀𝐵 = (8800𝑥0.8) + (5200𝑥1.5) + (2400𝑥1.95) + (1600𝑥2.6) − 2.01𝐴𝑦 + 𝐵𝑦
= 0
23680 − 2.01𝐴𝑦 = 0
𝐴𝑦 = 11781.09
𝐵𝑦 = 6218.90
64
∑ 𝐹𝑦 = −8800 − 5200 − 2400 − 1600 + 𝐺𝑦 + 𝐻𝑦 = 0
−18000 + 𝐴𝑦 + 𝐵𝑦 = 0
∑ 𝑀𝐵 = (8800𝑥0.8) + (5200𝑥1.5) + (24001.95) + (1600𝑥2.6) − 2.01𝐺𝑦 + 𝐻𝑦
= 0
23680 − 2.01𝐺𝑦 = 0
𝐺𝑦 = 11781.09
𝐻𝑦 = 6218.90
Elemento A – E
∑ 𝐹𝑦 = 𝐶𝑦 + 𝐸𝑦 − 11781.09 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐶𝑥 + 𝐸𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐸 = (11781.09𝑥2.01) − 1.005𝐶𝑦 − 0.825𝐶𝑥 = 0
Elemento B- D
∑ 𝐹𝑦 = 𝐷𝑦 − 𝐶𝑦 − 6218.90 = 0
∑ 𝐹𝑥 = −𝐶𝑥 − 𝐷𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐷 = −(6218.90𝑥2.01) + (0.825𝑥𝐶𝑥) − (1.005𝐶𝑦) = 0
Elemento D - H
∑ 𝐹𝑦 = 𝐶6218.90 − 𝐷𝑦 + 𝐹𝑦 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐷𝑥 + 𝐹𝑥 − 𝐻𝑥 = 0
65
∑ 𝑀𝐻 = −(1.65𝐷𝑥) − (1.005𝐹𝑦) − (0.825𝑥𝐹𝑥) = 0
∑ 𝑀𝐷 = (1.005𝑥𝐹𝑦) + (0.825𝑥𝐹𝑥) + (6218.90𝑥2.01) − (1.65𝑥𝐻𝑥) = 0
Elemento E - G
∑ 𝐹𝑦 = −11781.09 − 𝐹𝑦 − 𝐸𝑦 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐺𝑥 − 𝐹𝑥 − 𝐸𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐺 = (1.65𝑥𝐸𝑥) − (2.01𝑥𝐸𝑦) + (0.825𝑥𝐹𝑥) − (1.005𝑥𝐹𝑦) = 0
∑ 𝑀𝐸 = (1.005𝑥𝐹𝑦) − (0.825𝑥𝐹𝑥) + (2.01𝑥11781.09) + (1.65𝑥𝐺𝑥) = 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. CÁLCULO DE REACCIONES POSICIÓN DE TRANSPORTE
Figura 14. Diagrama de cuerpo libre posición de transporte. Fuente: El autor.
∑ 𝐹𝑦 = −1380 − 5200 − 500 − 1600 + 𝐴𝑦 + 𝐵𝑦 = 0
−8680 + 𝐵𝑦 + 𝐴𝑦 = 0
∑ 𝑀𝐵 = (1380𝑥0.8) + (5200𝑥1.5) + (500𝑥1.95) + (1600𝑥2.6) − 2.275𝐴𝑦 + 𝐵𝑦
= 0
14039 − 2.575𝐴𝑦 = 0
𝐴𝑦 = 5452.03
𝐵𝑦 = 3227.97
∑ 𝐹𝑦 = −1380 − 5200 − 500 − 1600 + 𝐺𝑦 + 𝐻𝑦 = 0
−8680 + 𝐺𝑦 + 𝐻𝑦 = 0
∑ 𝑀𝐵 = (1380𝑥0.8) + (5200𝑥1.5) + (500𝑥1.95) + (1600𝑥2.6) − 2.275𝐺𝑦 + 𝐻𝑦
= 0
14039 − 2.575𝐺𝑦 = 0
𝐺𝑦 = 5452.03
67
𝐻𝑦 = 3227.97
Elemento A – E
∑ 𝐹𝑦 = 𝐶𝑦 + 𝐸𝑦 − 5452.03 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐶𝑥 + 𝐸𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐸 = (5452.03𝑥2.575) − 1.287𝐶𝑦 − 0.1825𝐶𝑥 = 0
Elemento B- D
∑ 𝐹𝑦 = 𝐷𝑦 − 𝐶𝑦 − 3227.97 = 0
∑ 𝐹𝑥 = −𝐶𝑥 − 𝐷𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐷 = −(3227.97𝑥2.575) + (0.1825𝑥𝐶𝑥) − (1.287𝐶𝑦) = 0
Elemento D - H
∑ 𝐹𝑦 = 3227.97 − 𝐷𝑦 + 𝐹𝑦 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐷𝑥 + 𝐹𝑥 − 𝐻𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐻 = −(0.365𝐷𝑥) − (1.287𝐹𝑦) − (0.1825𝑥𝐹𝑥) + (2.575𝑥𝐷𝑦) = 0
∑ 𝑀𝐷 = (1.287𝑥𝐹𝑦) + (0.1825𝑥𝐹𝑥) + (2.575𝑥3227.97) − (0.365𝑥𝐻𝑥) = 0
Elemento E - G
∑ 𝐹𝑦 = 5452.03 − 𝐹𝑦 − 𝐸𝑦 = 0
∑ 𝐹𝑥 = 𝐺𝑥 − 𝐹𝑥 − 𝐸𝑥 = 0
∑ 𝑀𝐺 = (0.365𝑥𝐸𝑥) − (2.575𝑥𝐸𝑦) + (0.1825𝑥𝐹𝑥) − (1.287𝑥𝐹𝑦) = 0
68
∑ 𝑀𝐸 = (1.287𝑥𝐹𝑦 − (0.365𝑥𝐹𝑥) − (5452.03𝑥2.575) + (0.365𝑥0.1825)
Resolviendo:
Punto/Componente X Y
A 0 5452,03
B 0 3227,97
C 61235,65 2224,95
D -61235,65 5452,92
E -61235,65 3227,08
F 183694 2224,95
G 122458,35 5452,03
H 122458,35 3227,97
Tabla 11. Resultados reacciones con carga. Unidades en N. Fuente: El autor.
23.7. CALCULO DE PASADORES Y APOYOS
Una vez determinadas las cargas a las cuales están sometidos los puntos de
unión de la estructura es necesario realizar el cálculo de los pasadores, un
análisis de las cargas en los puntos permite evidenciar que en el momento en
que la plataforma inicia su carrera de ascenso es donde más sufre esfuerzos
debido al ángulo de las barras y sus componentes, de acuerdo a esto se calculan
los espesores de los pasadores y apoyos adecuados para el diseño.
El cálculo de los espesores están dados por las siguientes formulas:
Esfuerzo cortante:
𝜏 =𝜏𝑦
𝐹𝑆 [ 3]
Área del pasador:
𝐴 =𝐹
𝜏 [ 4]
Diámetro del pasador:
𝑑 = √𝐴 ∗ 4
𝜋 [ 5]
69
Para el cálculo de los apoyos nos basamos en las siguientes formulas:
Espesor del apoyo:
𝑡 =𝐹
𝜎 ∗ 𝑑 [ 6]
Para el cálculo de los ítems anteriormente mencionados se tiene en cuenta la
respectiva distribución de cargas y el número de apoyos por cada uno de los
nodos, así como el factor de seguridad con el que se trabaja correspondiente a
2 y las propiedades del material, de acuerdo a esto tenemos.
NodoFuerza
[N]
Diametro
[mm]
Diametro
Elegido [in]
Espesor
minimo
[mm]
Espesor
Elegido [in]
A 5890,55 7,22 2" 3,26 1/2"
B 3109,45 5,24 1" 2,37 1/2"
C 7540,58 11,55 3/4" 5,22 1/2"
D 12446,00 10,49 3/4" 4,75 1/2"
E 11395,78 10,04 3/4" 4,54 1/2"
F 22004,94 19,73 1 1/2" 8,92 5/8"
G 22703,96 14,17 2" 6,41 1/2"
H 22145,88 13,99 1" 6,33 1/2"
Tabla 12. Resultados en posición de trabajo. Fuente: El autor.
NodoFuerza
[N]
Diametro
[mm]
Diametro
Elegido [in]
Espesor
minimo
[mm]
Espesor
Elegido [in]
A 2726,02 4,91 2" 2,22 1/2"
B 1613,99 3,78 1" 1,71 1/2"
C 20425,35 19,01 3/4" 8,60 1/2"
D 30738,98 16,49 3/4" 7,46 1/2"
E 30660,31 16,47 3/4" 7,45 1/2"
F 61235,82 32,91 1 1/2" 14,89 5/8"
G 61289,83 23,28 2" 10,53 1/2"
H 61250,44 23,27 1" 10,53 1/2"
Tabla 13. Resultados en posición de inicio. Fuente: El autor.
Se definen diámetros y espesores de acuerdo dimensiones comerciales.
70
23.8. PLATAFORMA.
Su diseño estructural está realizado en tubo cuadrado de acero A-36 travesaños
horizontales intermedios deben ser ubicados a máximo 48cm entre sí, para el
caso de los travesaños verticales no existe distancia requerida, solo se debe
garantizar la resistencia mínima solicitada anteriormente. Este tipo de
plataformas debe contar con un elemento de seguridad llamado rodapiés, cuya
altura debe ser de mínimo 9 cm medido desde la superficie en donde se camina
o trabaja. Estas disposiciones se encuentran en el Articulo 16 (Tabla 1) de la
Resolución 1409 de Julio de 2012.
El perfil estructural de las barandas corresponde a tubo cuadrado de acero A-36
de 40x40x1/8”, la elección de este perfil se realizó mediante pruebas de
resistencia de las mismas ante las cargas laterales mediante análisis por
elementos finitos, correspondiente a una carga de 200lbf (90,8Kg) de carga
puntual en el punto medio del travesaño en cualquier dirección. El rodapiés está
diseñado en lamina calibre 12 (2,66mm).
El suelo de la plataforma está construido rejilla metálica, platina tipo S, calibre 12
de 30x100mm en hierro galvanizado, distribuida por ICOMALLAS, una de las
características principales que nos ofrece este suelo es su diseño antideslizante
utilizado principalmente para pisos y plataformas de muy poco tráfico.
Figura 15. Rejilla metálica distribuida por ICOMALLAS. Fuente: (ICOMALLAS, 2016)
71
Las puertas ubicadas en la parte lateral y posterior de la plataforma están
aseguradas por bisagras diseñadas con tubo estructural de ¾” SCH 40 y pasador
en tubo de ¾” de acero con una altura total de 150mm cada una, se utilizan dos
bisagras por puerta, el pasador que asegura la baranda está diseñado en los
mismos perfiles, cuenta con un agujero para la instalación de un pin de aletas de
3/16” en el momento en que se está en el desarrollo de labores, pensando en
asegurar el pasador y evitar que se desasegure generando riesgos al trabajador.
Figura 16. Bisagra y pasadores de la puerta. Fuente: El autor.
Las orejas de venteo están diseñadas en platina de acero de 3/16” de espesor
para soportar la tensión necesaria, con un agujero de 1” de diámetro para el
acople o enganche de las guayas o cadenas para su venteo.
Figura 17. Orejas de venteo. Fuente: El autor.
La plataforma cuenta con bases de apoyo (diseñadas en perfil estructural de
3”x3”x1/4”) entre el bastidor de la misma y chasis para que se soporte en modo
de transporte y se eviten movimientos que puedan perjudicar los acoples de las
tijeras. Así mismo cuenta con una escalera para darle acceso a la plataforma de
72
una manera segura, cumple con las normas estipuladas en la resolución debido
al trabajo en alturas que se desempeña después de los 1.5m de desnivel. El
acceso a las escaleras se realiza mediante un travesaño flotante ubicado en el
remolque.
Figura 18. Bases de apoyo y escalera. Fuente: El autor.
23.9. REMOLQUE.
El remolque está diseñado, utilizando llantas direccionales referencia 215-75
R17.5, utilizada generalmente por vehículos de este tipo y vehículos NPR,
suspensión tipo ballesta de ¼”x3”, enganche tipo dona, con gato estabilizador y
freno de inercia.
23.9.1. LLANTAS DIRECCIONALES
Referencia 215-75 R17.5 de la marca MICHELLIN
Compuestos de labrado resistente a cortes y penetraciones con un excelente
manejo de la fricción para mayor kilometraje. Posee deflectores piramidales en
los surcos circunferenciales, que evitan la retención de piedras protegiendo su
carcasa. Diseño innovador que otorga excelente desempeño en piso seco y
mojado. Económica. multi-costados radiales, diseñados para el desgaste, la
tracción y la humedad para largos kilometrajes Diseño de hombros sólidos que
reducen el ruido y proporciona menor desgaste.
73
Indice de Carga 126/124 - 1700/1600kg
Indice de velocidad M - 130Km/h
Lonas 12
Rines 17,5
Ancho 215
Perfil 75
Marca Michellin
Tabla 14. Características de las llantas seleccionadas. Fuente: (MICHELLIN, 2016)
23.9.2. GATO REMOLQUE CON RUEDA:
Este gato cuenta con capacidad de 7000lb, nivelación mediante manivela
superior en alturas de 40 a 65cm, ubicado en la parte delantera del remolque,
utilizada para soportar la carga y estabilizar el remolque en el momento en que
se desenganche del vehículo de tracción. El uso de la rueda está pensado en
que se pueda generar un movimiento del remolque sin la utilización del acople al
vehículo en caso de ser necesario. Este gato es fabricado y distribuido por
TONIMO en el país.
Figura 19. Gato remolque con rueda. Fuente: (TONIMO, 2016)
23.9.3. BRAZOS ESTABILIZADORES CON GATO
Debido a las exigencias propias del diseño de lograr planitud en la superficie de
la plataforma se diseñan una serie de brazos estabilizadores con el fin de generar
el nivel y estabilizar la estructura en general. Se diseñan 4 brazos estabilizadores
de acero estructural y perfil redondo de 3 ½” SCH 40, distribuidos
estratégicamente para soportar la carga de la mejor manera, ubicados bajo los
apoyos del mecanismo de tijera.
74
Cuentan con el uso de gatos niveladores, uno por cada brazo, instalados en el
extremo del mismo, unidos mediante soldadura, los gatos utilizados para el
diseño son distribuidos por TONIMO en Bogotá, se utiliza la referencia GRLD35-
C con capacidad de 3500lb y altura de 50cm y manivela lateral. En modo
transporte serán retraídos dentro de sus soportes diseñados en tubo de acero
estructural y perfil redondo de 4” SCH 40.
Este sistema cuenta con 4 longitudes de trabajo y una posición de transporte,
pensando en los diferentes terrenos y espacios en los que se trabaja. Su fijación
y bloqueo se lleva a cabo mediante un pin de seguridad de ½” de diámetro.
Figura 20. Gato nivelador de cara plana TONIMO. Fuente: (TONIMO, 2016)
23.9.4. SUSPENSIÓN DE BALLESTAS:
Se utilizara una suspensión de tipo ballestas fabricada y comercializada por
Muelles PLT LTDA, fabricadas en acero SAE 5160 H, con un tratamiento térmico
de temple y revenido (Dureza=44HRC).
Este tipo de muelles cuentan con 10 hojas por cada muelle, con una capacidad
de carga teórica de 5000Kg por muelle, adjunto a este documento se adjunta la
ficha técnica de los mismos.
75
Figura 21. Suspensión de muelle. Fuente: (Famac, s.f.)
23.9.5. ENGANCHE TIPO BOLA:
El enganche al vehículo de tracción se realiza mediante un enganche tipo bola
con freno de inercia, debido a las características que poseen en términos de
seguridad y versatilidad, pudiendo ser instalados en una variedad amplia de
vehículos, estos elementos son distribuidos por el proveedor TONIMO en
Bogotá.
Figura 22. Mecanismo de enganche y freno de inercia. Fuente: (TONIMO, 2016)
23.9.6. ESCALERAS.
Uno de los elementos en los que también se debe garantizar la seguridad del
personal, y como respuesta al requerimiento por parte del personal de Volumed
S.A.S, se dimensionan escaleras de acceso a la plataforma de acuerdo a la
normatividad, están diseñadas en perfiles cuadrados de 3x3” en sus barandas,
perfil de PHR 220x80x1,5mm para los soportes de los pasos y lamina doblada
de 3/8” de espesor.
A continuación se ven las medidas mínimas para huella y contrahuella según el
ángulo de inclinación de la misma.
76
Angulo /
Horizontal
Medida de
contrahuella en
centímetros
Medida huella
centímetros
30 16,51 27,94
32 17,14 27,3
33 17,78 26,67
35 18,41 26,03
36 19,05 25,4
38 19,68 24,76
40 20,32 24,13
41 20,95 23,49
43 21,59 22,86
45 22,22 22,22
46 22,86 21,59
48 23,49 20,95
49 24,13 20,32
Tabla 15. Dimensionamiento de escaleras. Fuente: (Trans, 2012)
De acuerdo a dichas especificaciones tenemos:
Figura 23. Escaleras de acceso a la plataforma. Fuente: El autor.
Los planos se encuentran adjuntos a este documento.
77
24. MECANISMO DE TIJERA.
El mecanismo de tijera es quizá uno de los subsistemas más importantes de todo
el diseño, para el diseño del mismo se ha definido trabajar con perfil cuadrado
de 4”x1/4” en acero estructural A-36, la utilización de este tipo de perfil favorece
el proceso de una posible construcción ya que es un perfil comercial
estandarizado, por otro lado los costos asociados a su proceso de manufactura
son menores en comparación con un perfil particular para el diseño. Este perfil
lo provee la empresa AGOFER ubicados en la ciudad de Bogotá.
Su disposición geométrica y dimensional depende de la altura de trabajo a la
cual queremos llegar, la determinación de las longitudes de las barras paralelas
se determinó acuerdo a la longitud de la plataforma, una de las características
en la cual se pensó fue en que la carga de toda la plataforma y los tanques
quedará distribuida lo mejor posible dentro de la longitud de las barras en la
posición de trabajo.
Figura 24. Esquema de distribución de tijeras. Fuente: El autor.
La decisión de utilizar dos niveles de tijeras corresponde a la necesidad de
alcanzar la altura de trabajo con el menor recorrido posible de la tijera sobre el
eje X del chasis y la plataforma para que la carga de los tanques no sobresalga
de las mismas.
Ya que el diseño de las tijeras necesita un deslizador se ha diseñado un
elemento para este fin, que soporte las cargas del mismo, compuesto por un eje
en el punto final de la tijera. En los ejes del elemento deslizante se ubican 2
78
rodamientos SKF 308 para cada brazo, la carga que soporta cada rodamiento
es de 36KN de carga estática y 47,5KN de carga dinámica, la ficha técnica se
adjunta a este documento. Para mantener el rodamiento en su posición y evitar
desplazamientos axiales del mismo se ubica una tuerca en el tope del eje de ¾”
de diámetro.
La altura del hombro para la ubicación de dicho rodamiento se definido teniendo
en cuenta las recomendaciones del fabricante, donde la medida recomendada
debe ser de mínimo 4,5mm, la altura del hombro está definido en 5mm.
Figura 25. Eje y rodamiento para correderas. Fuente: El autor.
Las correderas en donde deslizará nuestra plataforma está diseñada en perfil
tipo C de (100x50x3) mm, con el fin de establecer una superficie de contacto
indirecta con el chasis y que a su vez establezca una serie de restricciones de
movimiento sobre dos de sus ejes, permitiendo únicamente un movimiento
longitudinal en el mismo. Estos rieles descansan en una placa de ½” de espesor
soldada al chasis con el fin de realizar una distribución de las cargas y permitir
que durante un futuro un mantenimiento correctivo o remplazo de los rieles se
pueda realizar el desmonte de estos sin comprometer la estructura del chasis.
79
25. GRUPO HIDRÁLICO
Para la elección del grupo hidráulico que se implementa en el diseño de la
plataforma es necesario tener en cuenta las reacciones determinadas
anteriormente y la posición del mismo en la plataforma, de acuerdo a esto se
lleva a cabo la elección del cilindro de acuerdo a longitudes y la bomba hidráulica
que utiliza el grupo de acuerdo a la carga.
La ubicación que se determinó para el cilindro hidráulico se realiza teniendo en
cuenta dos restricciones en específico, primero el espacio disponible para su
instalación y segundo las dimensiones del mismo en modo transporte (retraído)
y en modo de trabajo (expandido).
25.1. CILINDRO HIDRÁULICO
En la figura que se muestra a continuación se observa la ubicación espacial del
mismo, si bien la posición elegida no favorece la entrega de su fuerza neta
debido a trabajar únicamente con una de las componentes que generan los
brazos de la tijera, esta ubicación favorece la instalación de los mismos así como
el mantenimiento preventivo y correctivo que será necesario a través del tiempo,
por otro lado el recorrido que genera esta ubicación es el menor para alcanzar la
altura deseada.
En búsqueda de la distribución uniforme de las cargas se define trabajar con
dos gatos hidráulicos realizando la aplicación de fuerzas sobre el punto G de las
tijeras. De acuerdo con la carga generada en este punto se selecciona el cilindro.
Cilindro hidráulico de doble efecto SERIE HH de la marca Parker.
Para la elección del cilindro hidráulico es necesario ingresar a la siguiente figura
con la carrera deseada por el pistón y la fuerza que va a ejercer el mismo, de
acuerdo a esto se selecciona un diámetro de pistón de 36mm.
80
Figura 26. Grafica para selección de diámetro de vástago. Fuente: (Parker, 2011)
Posteriormente se selecciona el diámetro de la camisa de acuerdo a la presión
de trabajo y la fuerza que se va a generar, se obtiene un diámetro de camisa de
80mm a 125bar de presión.
Figura 27. Selección de diámetro de camisa. Fuente: (Parker, 2011)
De acuerdo a esta configuración es necesario comprobar que la existencia de
esta se encuentre disponible y se obtiene la geometría del cilindro hidráulico.
81
Figura 28. Verificación y geometría de cilindro. Fuente: (Parker, 2011)
25.2. BOMBA HIDRÁULICA
Para la selección de la bomba hidráulica es necesario conocer el volumen del
cilindro en su carrera máxima. Se trabaja con una bomba de piñones de la marca
Roquet.
𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ [ 7]
𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ = 3015𝑐𝑚3
Del catálogo se selecciona el desplazamiento de la bomba, definido en 18cm3
por revolución. Debido a que el motor eléctrico estándar funciona a 1800rev/min
se obtiene que la bomba tiene un desplazamiento de 540cm3/s.
82
Figura 29. Tabla para la verificación de cilindrada de la bomba. Fuente: (Roquet, 2016)
De acuerdo a este volumen la carrera de los pistones se realiza en
aproximadamente en 11.16s para los dos cilindros.
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎𝑥𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
1714=
8𝑔𝑎𝑙/ min 𝑥 1813𝑝𝑠𝑖
1714
De acuerdo a esto se determina que la potencia del motor debe ser igual o mayor
a 8.4HP.
El reservorio del tanque se determina con base en el consumo y está dado por
una relación de 1:3, de acuerdo a esto se necesita un reservorio de 24gal de
aceite hidráulico.
El control del grupo hidráulico se realiza mediante una válvula 3x2 de
accionamiento mecánico, con muelle de retorno. Y se debe instalar una unidad
de mantenimiento a grupo hidráulico.
83
Figura 30. Diagrama del sistema hidráulico. Fuente: El autor.
84
26. ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA
Es necesario que la plataforma cuente con una acometida eléctrica para el
funcionamiento de los equipos, tales como bomba de agua y bomba del grupo
hidráulico. Debido a que la plataforma puede llegar a trabajar en entornos donde
la seguridad eléctrica debe ser bastante elevada se decide trabajar bajo la norma
NEMA 7.
Dicho esto se define trabajar con un cable AWG No. 6, 55Amp, la caja eléctrica
debe ser anti explosión (definida por la norma NEMA 7) cuya composición
química consta de 97% de aluminio y 3% de hierro. De dimensiones (40*50*25)
cm. El cableado se maneja con coraza americana o tubería galvanizada más
cortafuego y prensa estopa.
La caja cuenta con 5 barrajes para cada linea electrica, 3 fases, 1 neutro y 1
tierra, dos totalizadores de 30 A y 20 A, y dos arrancadores de 25 A y 15 A. El
control de la bomba de agua se diseña mediante un START-STOP, asi como el
encendido de la bomba del grupo hidraulico. A continuacion se visualiza el
diagrama propuesto para la caja electrica.
Figura 31. Diagrama caja eléctrica. Fuente: El autor.
Es necesario que para la conexión de entrada de la energía se maneje un
conector universal presente en casi todas las industrias, por lo que se debe
contar con conector hembra y macho para dicha conexión. La ubicación de la
caja eléctrica se encuentra bajo las escaleras de acceso a la plataforma.
85
27. SOLDADURA
Uno de los elementos claves para el diseño y posible fabricación de la plataforma
de elevación portátil es la elección de los elementos de unión entre
componentes, específicamente la elección de la soldadura a utilizar en armado
y soldado del producto final, por esta razón se ha decidido trabajar con soldadura
E7018 (Según calificación AWS – Código de Soldadura Estructural) de la marca
West Arco con referencia WIZ 18 S.
Se utiliza para soldaduras de acero al carbono de hasta 70.000 Ib./pulg² de
resistencia a la tensión, en aplicaciones en estructuras, tuberías y tanques a
presión, calderas, vagones de ferrocarril, etc. (Arco, Catalogo West Arco, 2016).
La ficha técnica de este producto se encuentra anexo a este documento.
28. ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS
Para el análisis por elementos finitos que se realiza a los elementos críticos del
diseño de la plataforma, se ha de tener en cuenta que el elemento de unión entre
los diferentes elementos estructurales es mediante la realización de soldadura,
cuyas propiedades se ven a continuación:
Soldadura E7018 WIZ 8 S
Resistencia a la traccion [psi] 72000-94000
Limite de fluencia [psi] 62000-72000
Elongacion [%] 24-36
Posicion para soldar Todas
Tipo de corriente AC o DCEP
Amperios [A] 3/32" 7-100
Amperios [A] 1/8" 100-145
Amperios [A] 5/32" 135-200
Amperios [A] 3/16" 170-270
Tabla 16. Propiedades soldadura E7018. Fuente: (Arco, 2016)
28.1. BARANDA
Para el análisis por elementos finitos de la baranda se estudian dos casos en
específico, la baranda de mayor longitud y una de las puertas, de acuerdo a
esto se obtiene lo siguiente:
Para poder realizar un análisis de estos elementos es necesario definir las
propiedades del material a utilizar como vemos a continuación, material
utilizado acero estructural.
86
Propiedad Valor
Densidad 7833,000 kg/m^3
Coeficiente de expansión térmica 0,000013 /C
Conductividad térmica 0,032 kW/m-C
Calor específico 481,000 J/kg-C
Módulo de elasticidad 199947,953 MPa
Coeficiente de Poisson 0,290
Límite elástico 262,001 MPa
Tensión de rotura 358,527 MPa
% de elongación 0,000
Tabla 17. Propiedades del material. Fuente:
Por otra parte se definen las propiedades del enmallado como se ven a
continuación:
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 6
Número total de elementos 3.437
Número total de nodos 6.939
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 18. Propiedades de enmallado para la baranda. Fuente: El autor.
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 10
Número total de elementos 4.545
Número total de nodos 9.729
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 4
Tabla 19. Propiedades de enmallado para la puerta. Fuente: El autor.
28.2. BARANDA DE MAYOR LONGITUD
En este caso se analizan los resultados de Tensión de Von Mises, deslazamiento
y factores de seguridad. Para una carga de 200lbf aplicada en el punto más
crítico que es en el paral superior de la baranda, se determinan puntos fijos en
87
las patas de la baranda donde se encuentran soldadas con la estructura de la
plataforma.
El mayor desplazamiento que se presenta en la baranda es en el punto más
lejano a sus anclajes, su valor es de 6,8mm, distancia que no genera
problemas de diseño.
Figura 32. Resultados de desplazamientos baranda. Fuente: El autor.
El esfuerzo maximo del elemento se enceuntra en el punto de anclaje
alcanzando los 66,9MPa, el limite de elasticidad del material es de 262MPa por
lo que el diseño soporta la carga sin ningun problema sin afectar el material.
Figura 33. Resultados de esfuerzo de Von Mises baranda. Fuente: El autor.
Se pueden corroborar los resultados anteriores haciendo una lectura de los
factores de seguridad del diseño en donde el valor mas alto encontrado en el
diseño corresponde a 178 y el mas bajo es de 3,92 valor aceptable para
88
determinar que la eleccion de la geometria los materiales escogidos para el
diseño de las barandas en la plataforma cumplen a cabalidad con las cargas
que van a soportar.
Figura 34. Factores de seguridad para el diseño de la baranda. Fuente: El autor.
28.3. BARANDA USADA EN LA PUERTA DE ACCESO:
En este caso se analizan los resultados de Tensión de Von Mises, deslazamiento
y factores de seguridad. Para una carga de 200lbf aplicada en el punto más
crítico que es en el paral superior de la baranda, se determinan puntos fijos en
las bisagras y en el cilindro del pasador ubicado en la parte inferior de la
plataforma.
El desplazamiento máximo que se registra en el análisis de este elemento se
encuentra en la baranda superior de la puerta con un valor de 11.2mm, valor que
no afecta el diseño de la misma.
89
.
Figura 35. Resultados de desplazamientos puerta. Fuente: El autor.
Observando los esfuerzos de Von mises en los resultados del análisis, se
puede evidenciar que la mayor cantidad de puerta se encuentra soportando un
esfuerzo cercano a los 30MPa.
Figura 36. Resultados de esfuerzo de Von Mises puerta. Fuente: El autor.
El valor máximo registrado por el análisis se encuentra en un valor de 312MPa,
pero se encuentra localizado en los puntos de unión de la bisagra con la puerta,
para este punto la soldadura soporta una tensión de 482MPa aproximadamente.
Teniendo en cuentra esto la puerta soporta los esfuerzos a los que esta expuesta
sin presantar ninguna deformacion permanente o falla del material. Este caso
se puede ver acontinuacion:
90
Figura 37. Resultados de Von Mises para la bisagra de la puerta. Fuente: El autor.
En la revisión de los factores de seguridad se evidencia lo que se presentó
anteriormente, existe un factor de seguridad por debajo de 1 en los nodos de
unión entre bisagra y barandas, por lo que no se va a tener en cuenta para los
resultados. El valor general para la estructura se encuentra en 10.
Figura 38. Resultados de factor de seguridad para puerta. Fuente: El autor.
28.4. PLATAFORMA:
Los análisis realizados a la estructura de la plataforma poseen las mismas
propiedades de material que las barandas (acero estructural), la carga aplicada
para el análisis tiene un valor de 2 Ton distribuidas en las caras superiores del
bastidor, las propiedades de enmallado son las siguientes.
91
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 41
Número total de elementos 153.589
Número total de nodos 276.155
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 20. Propiedades de enmallado para la plataforma. Fuente: El autor.
Los desplazamientos que se generan para esta carga tienen un valor máximo de
1,08mm ubicado en la parte central de la misma. Estos valores no generan
problemas de diseño de la plataforma, los resultados se pueden ver a
continuación:
Figura 39. Resultados de desplazamiento para la plataforma. Fuente: El autor.
Los resultados de esfuerzos de Von Mises tienen un valor máximo de 137MPa
ubicado en el acople entre el Angulo de refuerzo y el bastidor principal, ya que
este valor no supera la resistencia del material por lo que nuestro diseño no
presentara fallas.
92
Figura 40. Resultados de esfuerzos de Von Mises para plataforma. Fuente: El autor.
Los resultados para los factores de seguridad confirman los vistos en el anterior
análisis ya que el valor mínimo encontrado es de 1.92, los valores generales
sobrepasan el valor de 5, siendo seguro nuestro diseño.
Figura 41. Resultados de factor de seguridad para plataforma. Fuente: El autor.
28.5. CHASIS REMOLQUE (MODO TRABAJO)
En los análisis realizados para comprobar los factores de seguridad del chasis
del remolque se definen cargas distribuidas en los puntos de apoyo de las tijeras
con las respectivas fijaciones en los brazos estabilizadores, este análisis
corresponde al momento en que la plataforma está en modo trabajo, con carga
de 2Ton (Teniendo en cuenta los resultados de las reacciones obtenidas en los
cálculos analíticos y el peso de los elementos), momento crítico para la
estructura del chasis y sus respectivas uniones con los brazos estabilizadores.
93
El material utilizado para el diseño del chasis es acero estructural A-36 con un
perfil cuadrado de 4”x4” y un espesor de ¼”, las propiedades mecánicas de este
material se encuentran definidas anteriormente. Una vez realizados los análisis
del chasis se observan los siguientes resultados.
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 45
Número total de elementos 66.144
Número total de nodos 138.504
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 21. Propiedades de enmallado para chasis. Fuente: El autor.
Los desplazamients que se generaron en la estructura del chasis despues de
realizar el analisis por elementos finitos y las cargas correspondientes para la
posicion de trabajo nos entregan un valor maximo de 0.34mm, valores
significativamente bajos que no alteran el diseño en general.
Figura 42. Resultados de desplazamiento para el chasis. Fuente: El autor.
Los resultados obtenidos de los esfuerzos a los cuales está sometido el chasis,
nos entregan un valor máximo de 61.3MPa, ubicado en la unión entre el soporte
de las barras estabilizadoras y el bastidor. El valor del esfuerzo en este punto
garantiza que el diseño soporta las cargas sin presentar fallas.
94
Figura 43. Resultados de esfuerzos de Von Mises para chasis. Fuente: El autor.
De acuerdo a los resultados de los esfuerzos de Von Mises se verifica el factor
de seguridad para este elemento, el valor mínimo de este se encuentra en 4.27,
ubicado en el nodo de mayor esfuerzo. Los valores generales del factor de
seguridad para el bastidor del chasis se encuentran por encima de 6.
Figura 44. Resultados de factor de seguridad para chasis. Fuente: El autor.
De acuerdo a los resultados obtenidos después del análisis por elementos finitos
de este elemento sometido a cargas de trabajo, se evidencia que la elección de
la geometría y los materiales correspondientes soportan dichas cargas sin
ningún problema. Los factores de seguridad nos garantizan que en el momento
en que el diseño se vea sobrecargado no fallara fácilmente.
28.6. CHASIS REMOLQUE (MODO TRANSPORTE)
Se debe garantizar que el elemento en modo de transporte soporte las cargas
generadas por los pesos de la plataforma y la carga que pueda llevar consigo,
para esto se realiza un nuevo análisis por elementos finitos distribuyendo en las
caras de los soportes la carga generada por el peso de la plataforma, el peso del
mecanismo de tijeras y demás elementos que los componen.
95
Los elementos de fijación que se definen para este análisis corresponden a los
soportes de las ballestas y el perfil en el cual se pretende instalar el enganche
de bola, elementos que soportaras las cargas.
Las propiedades del enmallado se pueden ver a continuación:
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 45
Número total de elementos 66.144
Número total de nodos 138.504
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 22. Propiedades de enmallado para chasis modo transporte. Fuente: El autor.
Los resultados que se obtienen para esfuerzos de Von Mises registran un valor
máximo de 190MPa, el valor obtenido en la estructura del chasis no supera los
valores de esfuerzo permisibles, verificando la ubicación del nodo se observa
que este valor se encuentra en la unión de del soporte de las barras
estabilizadoras y el chasis, elemento que está unido mediante soldadura.
Figura 45. Resultados de esfuerzos de Von Mises para Chasis en modo transporte. Fuente: El autor.
Los resultados de factor de seguridad que se observan para este elemento
registra un valor minimo de 1.38, correspondiente al nodo existente en la junta
entre los soportes de los brazos etabilizadores y el chasis, debido a que este
elemento esta unido mediante soldadura no se tiene en cuenta este valor minimo
para el diseño, el valor promedio de factor de seguridad para el chasis en modo
96
transporte supera 5 unidades, este resultado nos garantizaque la estructura no
presentara fallas cuando sea sometida a las cargas anteriormente mencionadas.
A continuacion se visualiza el nodo en donde se encuentra el valor minimo de
este item.
Figura 46. Resultados para factores de seguridad para chasis. Fuente: El autor.
En la siguiente figura se visualizan los resultados para el analisis de
desplazamientos del chasis en modo transporte, cuyo valor maximo es de
2.49mm, distancias que no comprometen el diseño del chasis y la plataforma en
general.
Figura 47. Resultados para desplazamientos de chasis en modo transporte. Fuente: El autor.
28.7. ESTRUCTURA TIJERAS
Es necesario verificar el diseño y comportamiento de la estructura de las tijeras
en las posiciones de trabajo y de inicio con las cargas correspondientes
calculadas anteriormente, para esto se plantean dos análisis por elementos
97
finitos de la estructura de la tijera que sufre la mayor carga (Tijera D-H), a
continuación se visualizan las propiedades de enmallado del cuerpo. Este
análisis de elementos finitos se realizó en el entorno cuadro simulando la
estructura como vigas.
Tipo de mallado Viga
Número total de vigas malladas 8
Número total de elementos 620
Número total de nodos 619
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 6
Tabla 23. Propiedades de enmallado para estructura de brazos. Fuente: El autor.
28.7.1. MODO INICIO
Los valores de desplazamiento para modo de inicio registran un valor de
7,48mm, desplazamiento que no genera interferencias en el modelo. El
desplazamiento máximo se encuentra en la parte más retirada de la estructura
en donde se generan las cargas.
Figura 48. Resultados de desplazamiento de estructura tijera en modo inicio. Fuente: El autor.
Los valores de esfuerzos de Von Mises obtenidos después del análisis por
elementos finitos generan un valor máximo de 139MPa, este valor de esfuerzo
es soportado por la estructura sin presentar fallas.
98
Figura 49. Resultados para esfuerzo de Von Mises en la tijera en modo de inicio. Fuente: El
autor.
Comprobando los factores de seguridad de la estructura se obtiene un valor
mínimo de 1,88 ubicado en el nodo donde se genera el mayor esfuerzo en este
caso el buje en donde se genera el punto de pivote con el otro juego de tijeras.
En este análisis por elementos finitos no se tuvo en cuenta el refuerzo que se
genera con la platina lateral de las mismas, de acuerdo a esto un valor de 1,88
es un valor sobresaliente para esta estructura.
Figura 50. Resultados de factor de seguridad para estructura de la tijera en modo inicio.
Fuente: El autor.
99
28.7.2. MODO TRABAJO
Los valores de desplazamiento en modo trabajo entregan un valor máximo de
6,72mm, este valor no genera interferencias en el modelo. El desplazamiento
máximo fue generado en el punto extremo en donde se generan las cargas.
Figura 51. Resultados de desplazamiento para estructura de tijera en modo trabajo. Fuente: El
autor.
Los valores de esfuerzos de Von Mises obtenidos después del análisis por
elementos finitos generan un valor máximo de 144MPa, este valor de esfuerzo
es soportado por la estructura sin presentar fallas.
Figura 52. Resultados de desplazamiento para estructura de tijera en modo trabajo. Fuente: El
autor.
100
Comprobando los factores de seguridad de la estructura se obtiene un valor
mínimo de 1,82 ubicado en el nodo donde se genera el mayor esfuerzo en este
caso el buje en donde se genera el punto de pivote con el otro juego de tijeras.
En este análisis por elementos finitos no se tuvo en cuenta el refuerzo que se
genera con la platina lateral de las mismas, de acuerdo a esto un valor de 1,82
es un valor sobresaliente para esta estructura.
Figura 53. Resultados de factores de seguridad en estructura de tijera en modo trabajo. Fuente:
El autor.
28.8. OREJAS BRAZOS NODO D - MACHO
Es necesario verificar el correcto comportamiento de las diferentes orejas de
conexión entre brazos, de acuerdo a esto se plantea análisis por elementos
finitos en los puntos deseados. Para este caso se analiza el nodo D siendo el
que está sometido a mayor carga con respecto al nodo E; el diseño de las
uniones en los dos nodos poseen la misma configuración geométrica de acuerdo
a los resultados de los cálculos analíticos. A continuación se visualizan las
propiedades de enmallado para este elemento.
101
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 3
Número total de elementos 26.955
Número total de nodos 43.680
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 24. Propiedades de enmallado para orejas. Fuente: El autor.
Este elemento está sometido a las cargas presentes en el nodo D
correspondiente a Dx=61235.65 N y Dy=5452.92N. De acuerdo a esta
configuración se obtienen los siguientes resultados:
Después de realizar la simulación con las cargas se registra un desplazamiento
máximo de 0,0373mm en la parte superior de la oreja, los valores de
desplazamiento obtenidos son significativamente bajos y no afecta el
comportamiento ni uso de la plataforma.
Tabla 25. Resultados de desplazamiento para las orejas de los brazos. Fuente: El autor.
Los resultados de esfuerzos de Von Mises entregan un resultado máximo de
85,7MPa en el nodo en donde se realiza la unión de soldadura con el perfil
cuadrado del brazo, este valor de esfuerzo no afecta el diseño de la misma
debido a que el material de la platina y la soldadura soporta esta carga sin
presentar fallas. La distribución de esfuerzos se registra con un incremento en
102
los concentradores de esfuerzos presentes en el modelo, comportamiento
esperado del diseño de los soportes.
Figura 54. Resultados de esfuerzo de Von Mises para orejas. Fuente: El autor.
A continuación se encuentra el resultado del análisis de los factores de seguridad
presentes en el diseño de este elemento, se registra un valor mínimo de 3.06,
valor máximo al factor de seguridad con el cual se diseñó el elemento en los
cálculos analíticos. Este factor de seguridad nos da la certeza que el diseño no
presentará fallas al ser sometido a las cargas de trabajo de la plataforma.
Figura 55. Resultados de factor de seguridad para la oreja. Fuente: El autor.
28.9. OREJA BRAZOS NODO D – HEMBRA
Es necesario verificar las dos partes de la unión de los brazos de la tijera en el
nodo D y E, para este caso se simula el comportamiento de las orejas para el
nodo D, debido a que este es quien soporta las mayores cargas como se vio
103
anteriormente. A continuación se visualizan las propiedades de enmallado, las
conexiones y restricciones se simulan de acuerdo a los puntos de unión con los
brazos.
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 3
Número total de elementos 10.994
Número total de nodos 19.167
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 26. Propiedades de enmallado para la oreja hembra. Fuente: El autor.
Este elemento está sometido a las cargas presentes en el nodo D
correspondiente a Dx=61235.65 N y Dy=5452.92N. De acuerdo a esta
configuración se obtienen los siguientes resultados:
Los desplazamientos presentes en el elemento sometido a las cargas de
ascenso de la plataforma son valores relativamente bajos, este desplazamiento
no compromete la funcionalidad del diseño ni colisiones con ningún otro
componente. Se encuentra un valor máximo de 0.083mm, ubicado en la parte
superior de las orejas.
Figura 56. Resultados de desplazamientos para oreja hembra. Fuente: El autor.
Después de realizar la simulación del elemento se obtiene un valor del esfuerzo
de Von Mises máximo de 136MPa, ubicado en el nodo de cambio de dirección
de la oreja, debido a este cambio se genera un concentrador de esfuerzos que
104
se ve reflejado en el aumento significativo de los valores del mismo. A pesar de
este concentrador los valores máximos obtenidos en el diseño del elemento no
suponen ningún riesgo de falla en el mismo. A continuación se visualiza el
comportamiento de los esfuerzos en el elemento:
Figura 57. Resultados para esfuerzos de Von Mises para oreja hembra. Fuente: El autor.
De acuerdo a los resultados obtenidos en los esfuerzos que soporta el elemento
es necesario verificar los factores de seguridad del diseño de este, para esto se
tiene encuentra las propiedades del material de construcción del mismo, a
continuación se visualiza el comportamiento de los factores de seguridad, donde
el valor mínimo obtenido es de 1,92 ubicado en el nodo en donde se presentó el
esfuerzo más grande, resultados esperados del mismo, los factores de seguridad
promedio para el diseño de las orejas se encuentra en promedio por encima de
3, valores que generan la confianza de la no falla del elemento.
Figura 58. Resultados de factores de seguridad para orejas hembra. Fuente: El autor.
105
28.10. PUNTO DE APOYO EN NODO B-H
Otro de los elementos a los cuales se le verifica los factores se seguridad y se
revisa el comportamiento sometido a las cargas de trabajo es el apoyo de orejas
en el punto H y B, estos dos apoyos se encuentran configurados
geométricamente iguales por lo que se decide trabajar con el nodo H y las cargas
mayores a las cuales estará sometido correspondientes a Hx=122458,35N y
Hy=3227,97N. A continuación se define las propiedades de enmallado para este
elemento.
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 3
Número total de elementos 5.401
Número total de nodos 10.058
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Figura 59. Propiedades de enmallado para orejas en punto H. Fuente: El autor.
En la siguiente figura se observan los desplazamientos obtenidos después de
realizar la simulación del elemento registran un valor de 0.0246mm en la parte
superior de la oreja, estos valores no afectan el diseño en sí, ni generan
interferencias entre los mismos.
Figura 60. Resultados de desplazamientos para las orejas. Fuente: El autor.
Los valores de esfuerzos de Von Mises registran un valor máximo de 102MPa
ubicadas en el nodo en donde se hace conexión mediante soldadura en la platina
106
de desgaste. En este punto tanto el material del elemento como la soldadura
soportan el esfuerzo sin presentar fallas, el valor obtenido no supone ninguna
falla en el momento de realizar los trabajos.
Figura 61. Resultados de esfuerzos de Von Mises para orejas del punto H. Fuente: El autor.
De acuerdo a esto se realiza la verificación de factores de seguridad para
verificar los resultados anteriormente obtenidos. Cuyo valor mínimo se encuentra
en 2,57, valor superior al factor de seguridad del diseño analítico. Este resultado
cumple a satisfacción con el comportamiento esperado del elemento.
Figura 62. Resultados de factor de seguridad para oreja H. Fuente: El autor.
28.11. OREJAS POSICIÓN DE TRABAJO
Uno de los elementos de mayor criticidad en el momento de realizar el trabajo
es el seguro en dicha posición, por ello es necesario verificar el comportamiento
de las orejas donde se ubicara el pin de seguridad para la posición de trabajo.
107
Las propiedades del enmallado se ven a continuación:
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 3
Número total de elementos 5.283
Número total de nodos 9.606
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 27. Propiedades de enmallado para orejas de trabajo. Fuente: El autor.
Después de realizar el análisis por elementos finitos se obtienen los siguientes
resultados para valores de desplazamiento. Registra un valor máximo de 0.111,
valor que no afecta el diseño ni presenta interferencias en el mismo.
Figura 63. Resultados de desplazamientos para orejas de trabajo. Fuente: El autor.
Los valores de los esfuerzos de Von Mises registran un valor máximo de
170MPa, ubicados en el nodo en donde se genera la unión mediante soldadura
108
con la latina de desgaste. Estos valores son soportados por el material del
elemento y la soldadura sin presentar fallas.
Figura 64. Resultados de esfuerzos de Von Mises para orejas de trabajo. Fuente: El autor.
De acuerdo a esto se verifican factores de seguridad del elemento, obteniendo
un valor mínimo de 1,54 ubicado en el nodo de mayor esfuerzo, los valores
promedio de factor de seguridad superan un valor de 2, factor usado en el diseño
analítico de estos elementos. Se genera el comportamiento deseado de las oreas
109
de trabajo y los resultados arrojan un resultado favorable y aceptable para el
mismo.
Figura 65. Resultados de factor de seguridad para orejas de trabajo. Fuente: El autor.
28.12. BRAZO ESTABILIZADOR
Es necesario verificar el comportamiento de los brazos estabilizadores en el
momento en que se genera el nivel de la plataforma, para esto se simula uno de
los brazos con una carga de 900Kg (8820N), correspondiente a la carga neta de
la plataforma y carga máxima de trabajo de 4,5 Toneladas, distribuida en 5
apoyos (Gatos niveladores y gato con rueda).
A continuación se visualiza las propiedades de enmallado de los cuerpos:
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 2
Número total de elementos 34.245
Número total de nodos 59.631
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 28. Propiedades de enmallado para el brazo estabilizador. Fuente: El autor.
Los valores de desplazamientos para el brazo estabilizador registran un valor
máximo de 2,79mm, en el extremo de los brazos, valores significativamente
bajos, no afectan ni presentan interferencias en el modelo.
110
Figura 66. Resultados de desplazamiento para brazos estabilizadores. Fuente: El autor.
Los resultados de los esfuerzos generados en el brazo estabilizador entregan un
valor máximo de 125MPa ubicados en el nodo en donde el brazo genera un
momento con respecto al soporte fijo. Este valor está por debajo del límite de
elasticidad del material, por lo que no presentara falla en el momento de ser
afectado por las cargas anteriormente definidas.
Figura 67. Resultados de esfuerzos para brazo estabilizador. Fuente: El autor.
Realizando la comprobación de factores de seguridad para el brazo
estabilizador, se registra un valor mínimo de 2,09. Ubicado en el nodo donde se
registra el mayor esfuerzo.
111
Figura 68. Resultados de factores de seguridad para brazo estabilizador. Fuente: El autor.
28.13. SOPORTE GATO HIDRÁULICO
Es necesario verificar los esfuerzos y el comportamiento en general del soporte
del gato hidráulico ya que este va a soportar esfuerzos, este elemento es
simulado con la carga de mayor capacidad del gato, es decir con 58800N, si bien
no es la carga que va a soportar este elemento se verifica su comportamiento en
caso extremo.
Tipo de mallado Tetraédrico
Número total de cuerpos mallados 4
Número total de elementos 4.987
Número total de nodos 9.225
Tamaño subjetivo de malla (1-10) 5
Tabla 29. Propiedades de enmallado para soporte de gato. Fuente: El autor.
Los resultados de desplazamiento registran un desplazamiento máximo de
0.04mm ubicados en el punto central de los dos apoyos de la platina que soporta
la carga. Este desplazamiento no afecta significativamente el diseño del
elemento ni presenta interferencias con el modelo en general.
112
Figura 69. Resultados de desplazamiento para soporte platina. Fuente: El autor.
Los resultados de la simulación, registran un esfuerzo máximo de 43,9MPa
ubicados en el nodo de unión entre los refuerzos y la platina que soporta la carga,
este valor de esfuerzo es soportado por el material sin presentar ninguna falla.
Figura 70. Resultados de esfuerzos de Von Mises para soporte del gato. Fuente: El autor.
De acuerdo a estos resultados se comprueban los valores de factor de seguridad
para el elemento en general, a continuación se visualiza el resultado de los
mismos, registrando un valor mínimo de 5,96 ubicado en el nodo donde se
presentó el mayor esfuerzo, el valor promedio en todo el elemento supera el valor
de 5, valor que supone no se presentaran fallas en el mismo.
113
Figura 71. Resultado de factor de seguridad para apoyo gatos. Fuente: El autor.
114
29. ANÁLISIS DE COSTOS
Es necesario revisar los costos asociados al proceso que se lleva actualmente
en el laboratorio (información obtenida por medio del personal) para el desarrollo
de las labores de aforo de carros cisterna, contemplando entre ellos los
siguientes:
Los costos que se muestran a continuación están calculados por servicio
prestado en Cundinamarca y sus alrededores, en caso de prestar servicios en
zonas más retiradas los costos se elevan proporcionalmente a la distancia
recorrida.
Costos directos:
Alquiler de andamios.
Transporte al sitio de trabajo.
Costos indirectos:
Tiempo de montaje del sitio de trabajo
Personal operativo para el montaje.
Los costos asociados al alquiler de andamios dependen directamente del
proveedor (Cimbra) y de las especificaciones del mismo, en este caso se utiliza
un andamio certificado de tres secciones con capacidad de 1,5Ton, dotado de
los accesorios necesarios para el ascenso del personal (escalera y compuerta).
El alquiler de los andamios durante 2 días genera un costo de $350.000, este
valor no contempla el transporte de los mismos al sitio de trabajo. Incluye el
apoyo de personal logístico para el armado de los mismos. En caso de querer
realizar la compra del andamio se genera un costo de $13’000.000,
adicionalmente $1’200.000 que genera la certificación necesaria de la persona
encargada del armado de la estructura.
El transporte de todo el montaje genera un costo significativo, hay que
contemplar el traslado de bombas de agua, tanques patrón, andamio (con
accesorios), acoples, mangueras, herramienta y el personal operativo (2
115
personas+1 operario de armado de andamios), dicho esto es necesario contar
con un vehículo de carga lo suficientemente grande para poder transportar los
equipos sin que sufran daños y adicionalmente un vehículo de transporte de
personal al sitio de trabajo.
Los trayectos que generan estos vehículos generan costos dependientes de la
distancia recorrida o día de trabajo de cada uno, teniendo en cuenta que se
pueden llegar a prestar servicios a nivel nacional los costos se elevan
significativamente debido a que los gastos de operación de los vehículos
(combustible, peajes).
El alquiler por día de un vehículo tipo camioneta de platón doble cabina es de
$400.000, el alquiler de un vehículo de carga tipo camioneta con estacas es de
$400.000. Estos valores no incluyen conductor, por lo que hay que contemplar
los costos adicionales por este personal. Valores entregados por la empresa
Sertrans turismo S.A.S.
Los tiempos de alistamiento y armado del sitio de trabajo conllevan costos
indirectos por ser catalogados como “tiempos muertos” en donde no se ejecuta
la labor específica de aforo de carros cisterna, estos lapsos son de
aproximadamente 3 horas para realizar el armado y 3 horas para realizar el
desmonte de los equipos del sitio de trabajo en buenas condiciones ambientales,
esto nos genera costos de aproximadamente $75.000 correspondientes a los
salarios devengados por el personal del laboratorio (2 operarios); más los
viáticos del personal de apoyo para el armado de los andamios,
aproximadamente $30.000.
En caso de no querer incurrir en estos costos asociados al desarrollo de las
labores, es necesario utilizar equipos de bombeo para realizar el llenado de los
carros cisterna desde el nivel del suelo, caso crítico para los resultados del aforo
debido al incremento de la incertidumbre de este proceso, generado por el uso
de líneas adicionales en el montaje causando posibles pérdidas y/o remanentes
de agua entre la salida del taque patrón y el carro cisterna. Esto afecta
directamente la calidad del trabajo prestado.
116
Dicho esto se observan las tablas de costos asociados al proceso de aforo:
Descripción Valor Observación
Alquiler andamio 350.000$ Mínimo dos días
Vehículo carga 400.000$
Costos operación vehículo 150.000$ Depende de la ubicación
Conductor vehiculo 50.000$ Por día
Tiempos muertos 75.000$
Viáticos 30.000$
TOTAL 1.055.000$
Tabla 30. Costos aproximados del proceso con alquiler andamios.
Esta tabla refleja los sobrecostos que se generan por el uso de andamios,
manteniendo la calidad del servicio sin sacrificar los valores de incertidumbre del
proceso, se genera un sobrecosto de $1’055.000 por operación.
Descripción Valor Observación
Vehículo carga 400.000$
Costos operación vehículo 150.000$ Depende de la ubicación
Conductor vehiculo 50.000$ Por día
Tiempos muertos 75.000$
TOTAL 675.000$ Tabla 31. Sobrecostos aproximados del proceso con compra de andamio.
En caso de generar la compra del mismo se realiza una inversión inicial de
$14.200.000 que contempla el andamio y el curso certificado para su armado,
reduciendo los costos de operación en $400.000 por servicio prestado. Aun así
se genera un sobrecosto de $675.000 por operación.
COSTOS DE FABRICACIÓN DEL DISEÑO PLANTEADO
Para realizar un análisis correcto de fabricación es necesario identificar y
clasificar los costos en tres grupos principales, materiales de fabricación, mano
de obra y otros gastos asociados a la misma.
A continuación se muestra la tabla de costos de acuerdo a materiales directos
de fabricación, aquí se contemplan los materiales utilizados para realizar la
fabricación de las diferentes piezas que componen la plataforma, las
117
características y proveedores de estos materiales se mostró anteriormente en el
documento:
Pieza Material Cant Unidad $ und $ totalBrazo estabilizador Tubo 3,5 SCH 40 1361 mm $ 142 $ 193.262
Tubo 1/2 SCH 40 101,6 mm $ 90 $ 9.144Tapa tubo 1 Uni $ 1.000 $ 1.000
Tijera DH Tubo Cuadrado 4x4x1/4" 9347,9 mm $ 150 $ 1.402.182Tubo 1 1/2 SCH 40 304,8 mm $ 120 $ 36.576Buje Oreja Macho 2 Uni $ 15.000 $ 30.000
Tijera EG Tubo Cuadrado 4x4x1/4" 8847,9 mm $ 150 $ 1.327.182Tubo 1 1/2 SCH 40 304,8 mm $ 120 $ 36.576Tubo 50x25mm 1055,4 mm $ 85 $ 89.712Rodamiento SKF 308 4 Uni $ 15.000 $ 60.000Buje Oreja Macho 2 Uni $ 15.000 $ 30.000
Tijera AE Tubo Cuadrado 4x4x1/4" 9347,9 mm $ 150 $ 1.402.182Tubo 3/4 SCH 40 304,8 mm $ 95 $ 28.956Buje Oreja Macho 2 Uni $ 15.000 $ 30.000
Tijera BD Tubo Cuadrado 4x4x1/4" 9347,9 mm $ 150 $ 1.402.182Tubo 3/4 SCH 40 304,8 mm $ 95 $ 28.956Buje Oreja Macho 2 Uni $ 15.000 $ 30.000Rodamiento SKF 308 4 Uni $ 15.000 $ 60.000
Escalera Gualdera Gualdera 150mm 3478,1 mm $ 21 $ 73.040Tubo ST 40 x 2mm 11056 mm $ 62 $ 685.493Tubo 100x50mm 1263,2 mm $ 75 $ 94.739Paso escalera 5 Uni $ 60.000 $ 300.000
Plataforma Tubo 100x100x3/16 19900 mm $ 150 $ 2.985.000Tubo Cuadrado 40x40x3/16 23686 mm $ 62 $ 1.468.557Malla 2 Uni $ 1.800.000 $ 3.600.000Tubo 3/4 SCH 40 760 mm $ 95 $ 72.200Tubo 3x3x1/4 8098,1 mm $ 86 $ 696.433Angulo 2 x 3/16 1280 mm $ 16 $ 20.480Perfil C 100x50x3 2600 mm $ 23 $ 59.800
Chasis Tubo 4x4x1/4 28004 mm $ 150 $ 4.200.570Tubo 4x2x1/4 2074 mm $ 120 $ 248.880Perfil C 100x50x3 2600 mm $ 23 $ 59.800Tubo 4 SCH 40 6106,4 mm $ 150 $ 915.960
Pasadores Pasador 3/4" 7 Uni $ 15.000 $ 105.000Pasador 1" 4 Uni $ 15.000 $ 60.000Pasador 1 1/2" 3 Uni $ 15.000 $ 45.000Pasador 2" 4 Uni $ 15.000 $ 60.000
Pin Seguridad Pin 1/2" 5 Uni $ 800 $ 4.000Pin 1" 3 Uni $ 800 $ 2.400
Platinas Varios NA NA $ 130.000 $ 130.000
COSTOSM
AT
ER
IALE
S D
E F
AB
RIC
AC
IÓN
Tabla 32. Costos asociados a materia prima de los elementos a fabricar.
Debido a que la mayoría de los elementos están fabricados en perfiles
estandarizados el costo se calcula de acuerdo al valor del metro de longitud de
cada uno.
Los elementos que son fabricados e involucran algún proceso en su manufactura
son cotizados con la empresa Trailers Hércules, que cuenta con la maquinaria
necesaria para estos procesos, específicamente la fabricación (corte plasma) de
las diferentes platinas que componen las orejas de venteo, las orejas de los
soportes de las tijeras y platinas de desgaste.
118
Una vez se establece el costo de la materia prima es necesario contabilizar los
costos asociados a las compras de elementos normalizados y equipos a terceras
personas, en este caso se realiza la cotización de los diferentes elementos con
los proveedores correspondientes.
Pieza Material Cant Unidad $ und $ totalCaja anti explosión 1 Uni $ 2.700.000 $ 2.700.000Totalizadores 2 Uni $ 90.000 $ 180.000Arrancadores 2 Uni $ 350.000 $ 700.000Cable 1 Uni $ 120.000 $ 120.000Conectores 2 Uni $ 60.000 $ 120.000STAR STOP 4 Uni $ 32.000 $ 128.000Barraje 5 Uni $ 30.000 $ 150.000Puesta a tierra 1 Uni $ 180.000 $ 180.000Accesorios 1 Uni $ 100.000 $ 100.000Gato nivelador 4 Uni $ 400.000 $ 1.600.000Gato nivelador con rueda 1 Uni $ 520.000 $ 520.000Enganche tipo bola y actuador de freno de inercia1 Uni $ 2.350.000 $ 2.350.000Llantas Michelin 4 Uni $ 600.000 $ 2.400.000Conjunto eje 1 Uni $ 1.200.000 $ 1.200.000Conjunto suspensión 1 Uni $ 1.200.000 $ 1.200.000Bomba Hidráulica y accesorios 1 Uni $ 2.500.000 $ 3.100.000Cilindros hidráulicos 2 Uni $ 1.400.000 $ 2.800.000
COSTOS
ELEMENTOS ESTÁNDAR
SISTEMA ELÉCTRICO
CO
MP
ON
EN
TE
S A
DQ
UIR
IDO
S
Tabla 33. Costos indirectos asociados a elementos normalizados y equipos a terceros.
Otro de los grandes grupos de costos se asocian directamente con mano de obra
y procesos de manufactura de la plataforma, para este caso se han de tener en
cuenta los costos de insumos para el proceso de sand blasting, insumos para el
proceso de pintura y la mano de obra para el ensamble de toda la estructura y la
instalación de elementos eléctricos.
ACPM 5 Gls $ 9.500 $ 47.500ALQUILER EQUIPO SAND 2 Dia (s) $ 50.000 $ 100.000Tonelada de arena 0,5 Ton $ 158.000 $ 79.000Anticorrosivo 2 GALON 53.000$ $ 106.000Pintura alquidica 3 GALON 53.000$ $ 159.000SIKACOR PRIMER FZ color blanco 1,00 Cuñete $382.500 $ 382.500Sika catalizador 0,50 Cuñete $212.000 $ 106.000IMPRIMANTE EPOXICO HS FZ SERIE 1,00 Cuñete $380.000 $ 380.000Catalizador 0,50 Cuñete $200.000 $ 100.000colmasolvente 1,00 GALON $32.000 $ 32.000Consumibles pintura (brocha, % 15% $ 39.750Sistema electrico 1 --- $ 300.000Ensamble 1 --- $ 2 $ 1.083.000Pintura 1 --- $ 150.000Sanblasting 1 --- $ 1 $ 488.500Contratista 1 --- $ 1 $ 486.000
Insumos sand blasting
MA
NO
FA
CT
UR
A
PINTURA
Mano de obra
Tabla 34. Costos asociados a mano de obra e insumos.
Los costos de mano de obra y los diferentes procesos de manofactura asociados
al proyecto incluyen los gastos indirectos de estos procesos tales como energia,
locaciones, tiempos operativos, nomina de personal y demas. Estos costos son
119
entregados por la empresa Trailers Hercules S.A.S. dedicada al diseño y
fabricacion de trailes y remolques ubicados en la sabana de Bogotá.
Realizando la contabilización de los costos anteriormente mencionados
obtenemos el costo neto de fabricación, para este proyecto se obtiene un valor
de $45’672.512, a este valor es necesario adicionarle un porcentaje definido en
el 5% destinado a los posibles imprevistos que puedan generar en el desarrollo
del proyecto, por ejemplo, desperdicios de material, procesos defectuosos de
corte o ensamble, etc.
La ganancia definida para este proyecto tiene un valor de 10% del valor neto de
fabricación, correspondiente a un valor de $4’567.251. El valor total de
fabricación del proyecto tiene un valor de $52’523.251.
Observando los valores calculados se evidencia que es posible recuperar la
inversión de la fabricación de la plataforma de elevación portátil utilizando los
sobrecostos generados para cubrir la inversión de la fabricación de la plataforma
de elevación portátil.
MODO INVERSION SOBRECOSTOS TIEMPO DE RETORNO
[Servicios]
Alquiler de andamio $ - $ 1.055.000 50
Compra de andamio $ 14.200.000 $ 675.000 99 Tabla 35. Tiempo aproximado de retorno de la inversión.
Una vez sea recuperada la inversión de la fabricación del equipo se pueden
llegar a generan ganancias percibidas en el momento en que los sobrecostos
por operación pasan a generar un margen de ganancia en la prestación de los
servicios. Hay que tener en cuenta que hay que destinar partes de este dinero
en el mantenimiento del equipo.
Adicionalmente a los beneficios económicos que se pueden llegar a percibir a
futuro, se genera un beneficio en la calidad del servicio disminuyendo la
incertidumbre del proceso con relación a cuando no es posible utilizar andamios
y se utilizan equipos de bombeo y se aumenta la eficiencia del proceso
disminuyendo los tiempos de operación significativamente.
120
30. USO Y CUIDADOS DE LA PLATAFORMA
A continuación se describe la manera en la cual se pretende manipular la
plataforma para la realización de los trabajos de aforo.
Inspeccionar y seleccionar el lugar de trabajo, preferiblemente suelos
nivelados y firmes.
Ubicar remolque en el lugar de trabajo, desenganchando acople con el
vehículo de tracción y soportando la carga en el gato frontal. El punto de
trabajo debe contar con alimentación eléctrica (110V y 220V) para la
alimentación de los equipos eléctricos.
Ubicar los tanques en la posición de trabajo, definida anteriormente,
verificar el bloqueo de las puertas mediante el pasador y pines de
seguridad.
Desplegar brazos de estabilización y ubicar en posición de trabajo, se debe
realizar la instalación del pin de seguridad en los mismos, se pueden
escoger 3 longitudes de trabajo para estos brazos, la elección dependerá
del espacio de trabajo disponible.
Nivelar la plataforma mediante los gatos instalados en los brazos de
estabilización, el nivel se debe verificar con los instrumentos de medición
con los que cuenta el laboratorio (Nivel de burbuja calibrado), la verificación
del mismo se puede realizar mediante la medición del suelo o las barandas
de la plataforma.
Realizar instalación de líneas de agua a la plataforma, cuando se encuentra
en el nivel inferior. Dichas líneas de agua las posee el laboratorio.
Un trabajador asciende a la plataforma, mediante las escaleras ubicadas en
la parte posterior del remolque.
Realizar el ascenso de la plataforma mediante los gatos hidráulicos, para el
ascenso es necesario que los tanques se encuentren totalmente
desocupados (sin cargas de agua).
Realizar el bloqueo en posición de trabajo mediante los pines de seguridad.
Verificar nivel de la plataforma en modo trabajo.
121
Realizar ajustes finos de nivel con el uso de las bases de nivelación de los
tanques.
Una vez realizados los pasos anteriores se inicia el procedimiento de aforo
definido por el laboratorio.
RECOMENDACIONES
NUNCA se debe realizar el ascenso de la plataforma con los tanques
cargados de agua.
Se recomienda realizar el bloqueo en modo trabajo mediante los pines de
seguridad una vez ascienda la plataforma, de lo contrario la vida útil de la
bomba y el cilindro hidráulico se verá reducida.
En caso de vientos fuertes se recomienda realizar venteo de la estructura.
Para realizar ajustes finos de nivelación es necesario que los tanques
cuenten con bases de nivelación.
Se recomienda verificar conexiones eléctricas antes de realizar las
conexiones de los equipos.
Es necesario que para realizar labores exista un mínimo de 2 personas en el
lugar de trabajo más el vigía de seguridad que exige el trabajo en alturas.
La ubicación de los tanques se debe mantener durante el desarrollo de las
labores.
122
31. PLANOS
Como resultado del proceso de diseño se generan los planos generales, de
despiece y armado de la plataforma, se propone que la fabricación de los
elementos en chapa se corte mediante plasma o cortadora de arena – agua, por
lo que se generan únicamente las medidas generales de los mismos y en caso
de querer ser fabricados se generaran los códigos de línea para las cortadoras
CNC.
Los planos en mención se adjuntan a este documento.
123
32. CONCLUSIONES
Como resultado del trabajo presentado, es posible concluir que existen
diferentes necesidades puntuales en los procesos de aforo de carros cisterna
según los procedimientos realizados por la empresa Volumed S.A.S, cuyas
soluciones se pueden presentar mediante estudios de ingenieria.
La tecnologia existente en el mercado no satisface completamente las
necesidades puntuales de la empresa Volumed S.A.S en sus procesos de
aforo de carros cisterna, la falencia mas grande que se encuentra radica en
la capacidad de carga de las maquinas y elementos que pueden llegar a ser
utilizados en el desarrollo de estas labores.
Es necesario utilizar las herramientas tecnologicas y realizar estudios de
ingenieria para lograr soluciones optimas a las problematicas presentes el
proceso de aforo de carros cisterna, de acuerdo a esto los mecanismos de
tijera y remolque resultan ser la opcion con mas viabilidad para solucionar la
mayor cantidad de necesidades de la empresa Volumed S.A.S en el
desarrollo de sus labores.
El uso de perfiles estandar para los procesos de diseño simplifican y facilitan
los procesos de manofactura en la posible fabricacion de los diferentes
productos, por otro lado los costos asociados a los mismos se reducen debido
a que son obtenidos listos para su uso.
Es necesario tener en cuenta todas las variables asociadas al proceso de
aforo de carros cisterana en el diseño detallado para dar solucion a los
requerimientos del cliente y requerimientos de ingenieria, mediente la
utilizacion de elementos estructurales y/o mecanicos.
El diseño generado cumple con la normatividad vigente respecto a la
resolucion 1409 de 2012 que establece los requerimientos para realizar
trabajos en altura.
El diseño generado cumple con la normatividad vigente respecto a la
resolución 004100 del 28 de Diciembre de 2004 del ministerio de transporte.
Como resultado de los analsis por elementos finitos se puede concluir que el
diseño de la solucion a la necesidad de la empresa Volumed S.A.S cuenta
con un factor de seguridad promedio por encima de 2, valor que genera
124
confiabilidad en el mismo y supone la no aparicion de fallas en el desarrollo
de las labores para las cuales fue diseñado.
El costo de fabricacion de la solucion obtenida ronda el valor de $52’500.000.
Valor que puede ser recuperado con los gastos asociados a alquiler de
equipos para el desarrollo de las labores fuera del laboratorio.
La realización de planos generales, de despiece y armado es necesaria para
visualizar de manera detallada la solucion escogida y de ser posible
materializar su fabricacion.
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33. BIBLIOGRAFÍA
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