mecanica y resistencia de materiales
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AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION
DISEÑO DE U NA GRUA VERTICAL
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial2015CARRERA : Ingeniería Industrial
CURSO : Mecánica y Resistencia de Materiales
PROFESOR : Durand Porras, Juan Carlos
ASESORES : Rosa Elena Inocente Cotrina
Heinrich Manuel Rodriguez Álvarez
2015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015201520152015
Dedicatoria:A todas aquellas personas que, de cualquier forma o manera, comprenden y aceptan el tiempo que no compartimos con ellos los fines de semana y que saben que al culminar esta aventura universitaria, serán quienes disfruten de los maravillosos frutos que nos dará este periodo corto de mucho esfuerzo. A ellos nuestros más sinceros agradecimientos por tan maravilloso gesto de amor hacia nosotros.
Índice
Introducción.………………………………………………………... pág. 6
Objetivo del proyecto.……………………………………………………… pág. 7
Objetivo general
Objetivos específicos
Antecedentes….……………………………………………………… pág. 8
Calculando el diseño……………………………………………… pág. 12
Calculando centro de masa de la estructura
Calculando cuando el peso se encuentra en el punto extremo
Calculando cuando el peso se encuentra en el punto medio
Calculando cortante y momento flotante
Conclusiones…….………………………………………………… pág. 20
Recomendaciones.………………………………………………… pág. 21
Bibliografía……….………………………………………………… pág. 22
PRESENTACION DE LA EMPRESA
Somos una empresa dedicada a la fabricación, reparación, comercialización, distribución de
repuestos de máquinas industriales y otras actividades relacionadas a la industria metal
mecánica. Ofreciendo a nuestra clientela productos de la más alta tecnología y calidad a
precios competitivos.
Nuestra vasta experiencia adquirida durante más de 10 años de actividad, permiten brindar
asesoría a clientes que requieren resolver sus problemas técnicos y productivos.
PLANTA DE PRODUCCION
Misión.-
Desarrollar productos y servicios de calidad en el área metal mecánica, aplicando tecnologías
de vanguardia, como maquinarias computarizadas CNC, para satisfacción de nuestros clientes
con personal altamente calificado, y manteniendo el respeto hacia el medio ambiente.
Visión.-
Mantener una fuerte presencia en el mercado nacional- Industrial, desarrollar nuevos métodos
de producción y fortalecer la relación con los actuales y futuros clientes nacionales e
internacionales.
Introducción
Los conocimientos de Física, Mecánica y Resistencia de materiales, son
herramientas de gran importancia para nuestro desarrollo, dotan al ser
humano con la capacidad de poder pensar, crear, establecer criterios y otorgar
confianza frente a muchas situaciones.
En el presente trabajo intentamos demostrar la importancia y la aplicabilidad
de conceptos para el diseño de una grúa vertical, para el transporte de equipos
mecánicos, este trabajo contribuirá a mejorar las condiciones en el área de
Fresadora y por ende incrementar la productividad de la empresa.
Objetivo Del Proyecto
Objetivo General.-
Diseñar una grúa vertical de tal forma que se pueda reducir el esfuerzo físico
de los técnicos del área de fresadora
Evitar lesiones físicos en el personal.
Objetivos Específicos.-
Identificar y seleccionar el sistema adecuado para cubrir la problemática del
proyecto.
Aplicar, adecuadamente, conceptos y fórmulas para el cálculo de momento y
fuerzas que se necesitará para la implementación de este equipo.
Afianzar y poner en práctica los conocimientos del curso.
Antecedentes:
En la empresa en el área de Fresadora, los equipos mecánicos o dispositivos de las
máquinas herramientas, normalmente se acostumbraba a levantarlos a mano de
forma individual o con la ayuda de otras personas para ser transportados asía la
bancada de la máquina. Conforme pasaba el tiempo, los técnicos del área
empezaron adolecer de dolores de espalda, columna y otras partes más del cuerpo,
ante estas anomalías hemos optado en diseñar para el área una grúa vertical y con
la ayuda de un tecle poder levantar los equipos y dispositivos de la maquina e
incluso levantar mecanismos pesados para su maquinado.
Tomaremos en cuenta el equipo más pesado que es de 170 Kg, seguido por los
mecanismos mecánicos con 140 Kg y los demás con 120 Kg.
Esta grúa se encontrara empotrada con dos apoyos en unas de las columnas y será
operado por los mismos técnicos.
MECANISMOS QUE SON LEVANTADOS CON LA GRUA:
Figura 1 Figura 2
Figura 3
Mecanismo de inversión = 14OKg 170 Kg
Mecanismos de Tapas y Sopladoras = 120kg c/c/u
ACCESORIOS PARA LEVANTAR LA CARGA:
Figura 4
Figura 5
Troller de 9Kg
Tecle de 0.5Tn = 8Kg
TABLA DE SELECCIÓN DEL MATERIAL:
Figura 6
Figura 7
Figura 8
Diseño cad estructura:Figura 9
Figura 10
Calculando el diseño:
Calculando del centro de masa de la estructura.
Figura 11
1
x
y
2.10 m
2
3
0.12 m
68.40 Kg
187 Kg0.82 m
0.75 m
Centro de Gravedad Estructurada
Tabla 1
FIG m (Kg) x y x.m y.m1 15.14 0 0.375 0 5.6782 7.26 1.05 0.375 7.623 2.7233 46 1.05 0 48.30 0
S 68.4 55.923 8.401
Finalmente:
x= xmm
=55,92368,40
=0.82
y= ymm
=8,40168,40
=0.12
C.G. (0.82 ; 0.12)
Cálculo cuando el peso se encuentra en el punto extremo.
Figura 12
By
68.40 Kg
187 Kg
0.82 m
0.75 m
A
B
C
Bx
Ax
MA
MB
Del equilibrio:
Fx=0 Ax=Bx … .. 1
Fy=0 By−68.4 Kg−187 Kg=0
By=255.4 kg
M=0−68.4 (0.82 )−187 (2.1 )+Bx (0.75 )=0
Bx=598.38 kg
En 1
Ax=B x=598.38 Kg
2.10 m
Ahora solo trabajemos en el nudo “C”.
Figura 13
En equilibrio:
x=0+FAC−FBC cos (16.5 )=0
+FAC=FBC cos (16.5 )
+F AC=631.31 Kg
y=0FBC Sen (16.5 )−187=0
FBC Sen (16.5 )=187
FBC=658.42 Kg
Ahora trabajamos en el nudo “A”.
16.5
187FBC Cos (16.5)
FBC Sen (16.5)
FAC A
B
C
Ax FACA
Se encuentran en equilibrio
x=0+ Ax−FAC=0
Ax=FAC
En 1
Ax=Bx=631.31 Kg
Ahora trabajamos en el nudo “B”.
Se encuentran en equilibrio
y=0−By+187+FAB=0
187=By−FAB
FAB=68.4 Kg
631.31 Kg
Bx FAC = 631.31B
FAB
187By
255.4
Compresión
Calculando cuando el peso se encuentra en el punto medio.
Figura 14
Se encuentran en equilibrio:
Fx=0 Ax=Bx
Fy=0 By=68.40+187 Kg
By=255.4 Kg
M=0−68.4 (0.82 )−187 (1.05 )+Bx (0.75 )
Bx=336.58 KgF
Ahora trabajamos en el nudo “B”.
Se encuentran en equilibrio
x=0+Bx=FBC cos16.5 …….2
68.40 Kg
187 Kg
0.82 m
0.75 m
A
B
C
Bx
Ax
MA
MB
1.05 1.05
C.G.
BxFBC Cos 16.5
16.51.31FBC Sen 16,5
FABBy
y=0 FAB=By+FBC Sen16.5 ……. 3
Para AC
Se encuentran en equilibrio:
Fx=0 Ax=FBC cos16.5
Fy=0 FBC Sen 16.5=68.40+187
FBC=899.25 KgF ……….4
4 en 2 y 3
Bx=862.22 KgF=Ax …………… ..5
FAB=510.8 KgF
También para la barra AC
Ax=FAC
FAC=862.22 KgF
AxMA
68.4 kg187 kg
FBC Cos 16.5
FBC Sen 16.5
Compresión
Compresión
Tracción
De los cálculos analizados tenemos que:
Peso en el extremo
Figura 15
Peso en el Centro
Figura 16
Compresión
FAB = 68.4 kg Tensión
A
B
CFAC = 631.31 Kg
187 kg
FBC =658.42 KgTracción
CompresiónFAB = 510.8 kg
A
B
C
FAC = 862.22 Kg
187 kg
FBC =899.25 Kg
Tracción
Tensión
Calculando Cortante y Momento Flectores.
Figura17
By
68.40 Kg 187 Kg
0.82 m
Bx
Ax
1
0.75
0.375118.30.375
-631.31
631.31
473.4825
(-)
M-
+
V-
+
Conclusiones:
De los cálculos realizados en la estructura, hemos podido hallar el C.G. con una coordenada en X e Y de (0.82; 0.12) y siendo su peso total de la estructura de 68.4KgF.
Para fines de cálculo de todos los mecanismos que son levantados con la grúa vertical, hemos utilizado un mecanismo que más peso tiene equivalente a 170Kg, adicionándole al peso total el peso del troller de 9Kg y el peso del tecle (0.5TON) de 8Kg, la cual los tres pesos hacen un equivalente a 187Kg utilizado para los cálculos correspondientes.
Además se calculó los momentos cuando el peso está en el extremo de la barra hallándose en 598.38KgF y cuando el peso está en el centro el momento se reduce en un 56% es decir 336.58KgF.
Hallándose el cálculo de los nudos, con el peso en el extremo se determina que la barra BC está sometida a 658.42KgF de tracción y la barra AC en 631.31KgF de compresión y la barra AB a una compresión mínima de 68.4Kff. Finalmente cuando el peso está en el centro se determina que las barras AB y BC se encuentran sometidas a compresión en 510.8KgF y 899.25KgF respectivamente.
Recomendaciones:
De los cálculos realizados se recomienda utilizar el izaje de los mecanismos en el punto extremo con la finalidad de reducir la tracción y compresión, de esta manera prolongar la vida útil de la grúa.
Es muy importante que para cada diseño de estructuras se utilicen estos cálculos, debido a que nos permite conocer los esfuerzos a que serán sometidos los materiales.
Un buen cálculo de estructuras nos asegura la vida útil del equipo y la seguridad de la persona que lo manipula.
REFERENCIAS:
https://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza http://www.fisicapractica.com/momento.php http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/nayive/Temario/
Tema6_Fuerza_cortante_momento_Flector.pdf
BIBLIOGRAFIA:
www.catalogoacerosarequipa.com.pe
https://books.google.com.pe/books? id=Vq3HdDHRsz8C&printsec=frontcover&dq=mecanica&hl=es&sa=X&ei=TJiVVPL0IsuhNs_egJgN&ved=0CFoQ6AEwCQ#v=onepage&q=mecanica&f=false.
http://es.slideshare.net/lorenzinofernandez/mecanica-vectorial-para-ingenieria-9-ed- beer-johnston
http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/e-s-t-t-i-c-definicion-y-terminos- fundamentales/e-s-t-t-i-c-definicion-y-terminos-fundamentales.shtml
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan Carlos Universidad Privada del Norte –Lima
2. Rodriguez Alvarez, Heinrich Manuel
Universidad Privada del Norte –Lima
3. Inocente Cotrina , Rosa Elena Universidad Privada del Norte –Lima