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UNIVERSIDAD DE MAGALLANES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA
PROYECTO DE APLICACION
“CARGADOR DE CONTENEDORES LATERAL”
PROYECTO DE APLICACIÓN PRESENTADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIERO MECÁNICO.
Integrantes: Karina Eyzaguirre Andrade.
Mario Garay Ampuero.
Daniel Muñoz Andrade.
Pablo Zamorano Aguilar.
Profesor guía: Ing. Mario Santana Calisto.
Ing. Pedro Jadrievic Kerber.
Punta Arenas, Chile.
2011
AGRADECIMIENTOS
Extendemos nuestros más sinceros agradecimientos a las personas e
instituciones que contribuyeron al desarrollo de este proyecto de ingeniería, a
través de la entrega de información bibliográfica y vivencias propias de su
labor. Ya que sin su valiosa y generosa colaboración no hubiera sido posible
el desarrollo del presente trabajo. Por ello, agradecemos a:
- ASMAR Magallanes, Astilleros y maestranzas de la armada.
- Küpfer Punta Arenas.
- Sr.Luis Bilbao, Standard Wool (chile) S.A
- Empresas- SAAM
- Sr. César Caro, Departamento de Ing. Mecánica.
- Sr. José Valenzuela, Departamento de Ing. Mecánica.
TABLA DE CONTENIDO
Página
INTRODUCCION…………………………………………………………….…..……1
OBJETIVOS……………………………………………………………………….......2
CAPITULO I: DESARROLLO TEORICO............................................................3
1.1 Levantador de contenedores, Generalidades……………………........3
1.1.1 Definición del proyecto……………………………………………........3
1.1.2 Posibles usos del proyecto…………………………………………….4
1.1.3 Principales usos del proyecto en Magallanes…………....................5
1.2 Otros métodos usados para un levantador de contenedores…..........5
CAPITULO II: DESCRIPCION DEL MODELO...................................................7
2.1 Características del brazo levantador de contenedores……………7
CAPITULO III: EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO......................10
3.1 Diagrama de Gantt………………………………………………......10
3.2 Asignación de costos……………………………………………......11
3.3 Costos………………………………………………………………....12
3.3.1 Costos de trazado y corte………………............................12
3.3.2 Pasos para determinar los costos de corte……………….12
3.3.3 Costos de mecanizado……………………………………..12
3.3.4. Cálculos de soldadura………………………………….….13
3.3.4.1 Clases de costos………………………………....14
3.3.4.2 Costos por soldadura por arco…………….…....14
3.3.5 Cotización de componentes……………………………......15
3.3.5.1 Componentes estructurales………………….....15
3.3.5.2 Componentes hidráulicos…………………...….16
3.3.5.3 otros componentes………………………………16
3.4 Desarrollo del proyecto en Microsoft Project……………………....17
CAPITULO IV: DESARROLLO DEL PROYECTO……………………………..18
4.1 Confección del plano de diseño………………………………………18
4.2 Confección de los planos de fabricación………………………….…18
4.2.1 Plano de trazado y corte...................................................19
4.2.2 Plano de mecanizado........................................................19
4.2.3 Plano de soldadura...........................................................19
4.2.4 Plano de montaje..............................................................19
4.3 Guía de fabricación…………………………………………….…..…..20
4.3.1 Trazado y corte……………………………………………….20
4.3.2 Mecanizado……………………………………………….…..21
4.3.3 Proceso de soldadura……………………………………….22
4.3.3.1 Procedimiento de soldadura………………….……23
4.3.3.2 Soldaduras en planchas gruesas…………….......23
4.4 Procesos de acabado superficial………………………………........24
4.4.1 Preparación de superficies…………………………….……24
4.4.2 Normas de preparación de superficies en acero…...........25
4.4.3 Arenado………………………………………………………..26
4.4.4 Pinturas utilizadas………………………………………........27
4.4.5 Esquemas de trabajo a seguir para el pintado……………28
4.4.6 Materiales a utilizar……………………………………….......29
4.4.7 Cálculos superficie a pintar……………………………….....29
4.5 Sistema oleohidráulico………………………………………………30
4.5.1 Simulación en el programa Automation Studio 5.0……...31
4.5.2 Mejora en el circuito hidráulico……………………………32
4.5.2.1 Funcionamiento del sistema hidráulico…………33
4.5.3 Selección de componentes oleohidráulicos…………….41
4.5.4 Elementos del sistema oleohidráulico……………….…..42
4.5.5 Componentes principales del sistema………………..….43
4.5.5.1 Bombas…………………………………………....43
4.5.5.2 Cilindros hidráulicos…………………………….43
4.5.5.3 Tuberías…………………………………………...44
4.5.5.4 Uniones de tubería……………………………….44
4.5.5.5 Tuberías flexibles………………………………...45
4.5.5.6 Accesorios para tuberías flexibles……………...45
4.6 Criterios de planificación……………………………………….…..46
4.6.1 Consideraciones importantes………………………….…47
4.7 Instalación…………………………………………………………....47
4.7.1 Precauciones para la instalación……………………......47
4.7.2 Instrucciones de montaje…………………………………49
4.7.3 Mantenimiento oleohidráulico, generalidades…….……50
4.8 Puntos de engrase…………………………………………………..53
CAPITULO V: ARMADO 60
5.1 Esquema de montaje estructural 60
5.1.1 Ensamble de la base 60
5.1.2 Ensamble pieza columna 62
5.1.3 Ensamble brazo elevador 63
5.1.4 Ensamble pieza cajón pata 64
5.1.5 Ensamble pieza pata de apoyo 65
5.1.6 Ensamble pieza base de apoyo 66
5.2 Montaje mecánico 66
5.2.1 Esquema de montaje mecánico 67
CAPITULO VI: ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL CARGADOR DE
CONTENEDORES 74
6.1 Dimensiones del equipo 74
6.1.1 Dimensiones longitudinales de rampa 74
6.1.2 Dimensiones longitudinales de carga 75
6.1.3 Dimensiones de altura 75
6.2 Pesos 75
CAPITULO VII: CONCLUSIONES 76
GLOSARIO 77
BIBLIOGRAFIA 81
ANEXOS
ANEXO A: RECOMENDACIONES PARA USO DEL EQUIPO
ANEXO B: MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA SOLDADURA
B.1: TIPO DE ELECTRODO
B.2: COSTOS DE SOLDADURA
ANEXO C: PINTURA
C.1: METODOS DE PREPARACION SUPERFICIES
C.2: PRIMERA FASE
C3: SEGUNDA FASE
ANEXO D: LUBRICANTES
D.1: GRASA
D.2: ACEITE PARA EL MOTOR
D.3: ACEITE HIDRAULICO
ANEXO E: REMOLQUE
ANEXO F: TABLAS
ANEXO G: MOTOR
ANEXO H: COTIZACIONES
ANEXO I: HIDRAULICA
ANEXO J: PLANOS
J.1: DISEÑO
J.2: TRAZADO Y CORTE
J.3: MECANIZADO
J.4: SOLDADURA
J.5: MONTAJE
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS
Página
Figura 1.1. Grúa de alcance………………………………………………………….5
Figura 1.2. Grúa de puerto……………………………………………………………6
Figura 1.3. Grúa de pórtico…………………………………………………………...6
Figura 2.1. Esquema gráfico de contenedor de 20 pies…………………………..8
Figura 2.2. Esquema gráfico de contenedor de 40 pies…………………………..8
Figura 2.3. Esquema gráfico de contenedor de 40 pies high cube………………9
Figura 3.1. Esquema de costos de soldadura…………………………………….13
Tabla 3.2. Cotización de componentes estructurales……………………………15
Tabla 3.3. Cotización de componentes hidráulicos………………………………16
Tabla 3.4. Cotización de otros componentes……………………………………..16
Tabla 3.5. Diagrama de Gantt mostrando tareas y sub-tareas principales del
proyecto……………………………………………………………………………….17
Figura 4.1. Imagen de cama de corte mediante CNC…………………………...20
Tabla 4.2. mecanizado de una pieza………………………………………………21
Tabla 4.3, Normas de preparación de superficie……………………………..…..25
Figura 4.4, Maquinaria para el proceso de arenado……………………..……...26
Figura 4.5, Código de colores en los diseños de los componentes y en las
líneas hidráulicas…………………………………………………………................31
Figura 4.6. Válvula direccional 4/3……………………………………..…………..32
Figura 4.7.Válvula direccional 4/3………………………………………………….32
Figura 4.8, Sistema oleohidráulico y sus componentes respectivos…..……….33
Figura 4.9, Posición inicial circuito hidráulico……………………………………..34
Figura 5.0, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (M, P)…………. .35
Figura 5.1, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (N, Q)…………..36
Figura 5.2, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (Ñ, R)…………..37
Figura 5.3, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (O, S)………......38
Figura 5.4, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (T, U)…………...39
Figura 5.5, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (T, U)…………...40
Figura 5.6. Puntos de engrase del los brazos…………………………………….54
Figura 5.7. Puntos de engrase del remolque……………………………………..54
Tabla 5.8, Características técnicas del motor…………………………………….57
Tabla 5.9, Dimensiones del motor………………………………………………….58
Figura 6.0. Esquema de montaje paso 3………………………………………….67
Figura 6.1. Esquema de montaje paso 6………………………………………….68
Figura 6.2. Esquema de montaje paso 7………………………………………….69
Figura 6.3. Esquema de montaje paso 10………………………………………...70
Figura 6.4. Esquema de montaje paso 11………………………………………...71
Figura 6.5. Esquema de montaje paso 14………………………………………...72
Figura 6.6. Brazo armado…………………………………………………………...73
Figura 6.7. Esquema de dimensiones del camión………………………………..74
Figura 6.8. Dimensiones longitudinales de la rampa…………………………….74
Tabla 6.9. Dimensiones longitudinales de carga…………………………………75
Tabla 7.0 Dimensiones de altura…………………………………………………..75
Tabla 7.1. Pesos……………………………………………………………………..75
RESUMEN
El presente proyecto está destinado a la fabricación de un par de grúas
hidráulicas para la carga y descarga de contenedores. Para ello se procedió a
la confección de los planos de fabricación del diseño, además se determinó el
periodo de duración del proyecto, el tipo y tiempo de mano de obra que se
utilizará, los materiales a utilizar y sus costos asociados.
Para la realización de este proyecto, nos apoyaremos en Softwares de
ingeniería. Para los dibujos de planos utilizaremos el AUSTODEK
MECHANICAL DESKTOP 2006. Para la simulación del sistema oleohidráulico
el AUTOMATION STUDIO 5.0. Además el MICROSOFT OFFICE PROJECT,
para la planificación de cada proceso a realizar y por último el MICROSOFT
OFFICE EXCEL utilizado para la memoria de cálculo final.
Por lo tanto teniendo los planos antes mencionados y el despiece de la
misma, además de los materiales y componentes hidráulicos de la estructura,
se está en condiciones de concretar dicho Proyecto Mecánico.
1
INTRODUCCION.
Con respecto a la gran demanda que existe en el mercado mundial del
transporte a grandes volúmenes, ya sea terrestre y principalmente marítimo, a
nacido este proyecto, que tiene como finalidad la fabricación de un par de
grúas hidráulicas, esto porque el principal modo de estiba es el de
contenedores. El concepto que dio carácter universal al contenedor, se apoya
en la indiscutible teoría de que, tratándose de una idéntica cantidad de carga,
resulta más conveniente manipular el menor número posible de bultos
facilitando así su movilización, haciéndola más rápida, segura y eficiente,
provocando una muy importante economía de embalaje marítimo para el
usuario. Además, reduce los riesgos por rotura, hurtos o pérdidas, todo lo cual
se traduce en beneficios para el dueño de la carga.
Si bien hay muchos medios para el transporte de cargas alrededor del
mundo, existe una, que es la más óptima, la cual es a través de los
contenedores, precisamente la implementación de las grúas hidráulicas vienen
a realizar un trabajo más eficiente; en cuanto a la carga y descarga de los
contenedores propiamente tal se realiza a través de comandos hidráulicos; por
lo tanto teniendo las grúas hidráulicas encargadas de la carga y descarga de
los contenedores y un chasis donde van montadas, se tiene un medio de
transporte que llega a cualquier tipo de destino.
El presente proyecto por lo tanto viene de gran ayuda para las empresas
dedicadas al rubro del transporte de carga, principalmente al de los
contenedores, ya que obtendrán a partir de este proyecto un método más ágil y
eficiente de transporte de contenedores, además se dispondrá la elaboración
de los planos de fabricación, la más apropiada selección de equipos y
materiales que cumplan con los estándares rigurosos.
Debido a lo anteriormente expuesto, lo que haremos será llevar a cabo
este proyecto a través de la elaboración de los planos de fabricación, la más
apropiada selección de equipos y materiales que cumplan con los estándares
requeridos.
2
OBJETIVOS.
Analizar y estudiar el diseño entregado de un cargador lateral de
contenedores.
Realizar los planos de diseño, trazado, mecanizado y montaje del
cargador de contenedores.
Implementar el proyecto recibido en un 100% de acuerdo con las
especificaciones técnicas originales, si no fuese posible, se pueden
realizar algunos cambios de piezas y/o componente, por alguna de
similares características.
Llevar a valores de mercado actual los componentes del proyecto, así
también los valores de la mano de obra requerida para este proyecto.
Realizar la carta Gantt para estimar el tiempo que demorará la
fabricación del cargador, personas que trabajarán en el proyecto y todos
los pasos que involucra el desarrollo de este proyecto.
Finalmente analizar el proyecto para estimar si es viable realizarlo en la
región de Magallanes.
3
CAPITULO I.
DESARROLLO TEORICO.
1.1 Levantador de contenedores, Generalidades.
1.1.1 Definición del proyecto.
El presente proyecto de aplicación se pone en marcha con la recepción
del diseño de un cargador de contenedores, el cual en un comienzo empieza
con un análisis, este análisis se enfoca a dirigir o desarrollar varias líneas para
su construcción.
En cuanto a la construcción propiamente tal del proyecto, se enfoca a
varios aspectos tales como: evaluación económica (cotizaciones de materiales,
recursos humanos), procesos de manufactura, selección de materiales, etc.
En conclusión, el presente proyecto sigue una lógica (una serie de
pasos) para poder llevarlo a cabo, entonces se pretende analizar cada uno de
los aspectos que lo llevan a su construcción. Además no se pretende alterar y/o
cambiar el diseño original, si es necesario realizar una modificación se
demostrará porque se hizo y como se hizo tal cambio.
En cuanto a la secuencia escogida para poder llevar a cabo este proyecto,
fue el siguiente:
Proceso de manufactura
Costos totales del proyecto
Planificación (Carta Gantt)
4
- Manufactura
El proceso de manufactura tiene relación con el proceso de fabricación
del proyecto, ver qué tipo de material se utilizará, para posteriormente realizar
el proceso de mecanizado, soldadura, sistema hidráulico, sistema mecánico y
sus montajes respectivos.
- Costos totales del proyecto
Una vez escogido y especificado el proceso de manufactura, se procede
al análisis económico, teniendo todos los parámetros posibles para así llegar al
costo más exacto posible. Esto se realizará a través de cotizaciones en el
mercado a la fecha.
- Planificación
Tiene como finalidad ver el detalle de las actividades realizadas, tomando
en cuenta el recurso humano, los procesos de fabricación y los materiales; todo
en un tiempo razonable, además de un costo mesurado para poder ser
competitivo en el mercado. Esto se apreciará en forma gráfica para poder ver el
detalle y para visualizar los puntos que se quieran optimizar.
1.1.2 Posibles usos del proyecto.
Al poseer un par de brazos hidráulicos movibles y al estar montados
sobre un chasis, la tarea del transporte es más versátil. Estos brazos actúan en
forma simultánea y paralela al chasis del camión, con esto se logra una menor
área de trabajo y por lo tanto es mucho más aceptable en la faena de trabajo,
en comparación a otros métodos de transporte de carga y descarga de
contenedores, que son muchos más robustos y fijos.
5
1.1.3 Principales usos del proyecto en Magallanes.
Al estar inmerso en una región extrema, donde la conectividad juega un
rol importante para la comunidad, es vital contar con medios eficientes de
transporte. Cabe destacar que la región de Magallanes al ser una zona extrema
y de una gran área superficial, se hace indispensable el transporte de los
recursos, de los cuales podemos mencionar, alimentos, materiales de
construcción, etc.;
En consecuencia esta región es un gran candidato para poner en
marcha este proyecto, por el gran potencial que posee y el constante
crecimiento. Además es de conocimiento que la región consta de varios lugares
aptos para el acopio, que es perfecto para el uso de un cargador de
contenedores.
1.2. Otros métodos usados para un levantador de contenedores.
- Grúa apiladora de alcance (Reacher-staker crane): Permiten alcanzar
con contenedores estibas de uno sobre tres y formar bloques de hasta
cuatro filas.
Figura 1.1. Grúa de alcance.
6
- Grúa de puerto (Quay crane o Portainer): Grúa con la que se introducen
los contenedores en un barco porta contenedores.
Figura 1.2. Grúa de puerto.
- Grúa pórtico (Gantry crane): Grúa que consta de un puente elevado o
pórtico soportado por dos patas a modo de un arco angulado, con
capacidad para desplazar los contenedores en los tres sentidos posibles
(vertical, horizontal y lateralmente), maniobrando sobre rieles (Rail
Gantry Crane o Trastainer) o sobre neumáticos (Rubber Tire Gantry,
RTG) en un espacio limitado.
Figura 1.3. Grúa de pórtico
7
CAPITULO II.
DESCRIPCION DEL MODELO.
2.1 Características del brazo levantador de contenedores.
Estos brazos levantadores, serán creados para ser utilizadas para la
carga y descarga de contenedores. Este sistema consiste en una rampa de
camión en donde ella van montadas estos dos brazos hidráulicos uno en cada
extremo del chasis, poseen la cualidad de desplazamiento en su posición
longitudinal de camada para adecuarse a cualesquiera de los tres tamaños de
contenedores que existe en el mercado.
Este proyecto posee varias características que lo hacen competitivo, en
primer lugar en la autonomía de operación en la carga y descarga de
contenedores, el espacio físico que ocupa en su operación, que es mucho
menor en comparación a un cargador fijo y robusto, en la versatilidad que
posee, esto se traduce en la configuración de varios tipos de contenedores y el
tiempo que ocupa cuando trabaja; y por ultimo en la reducción de los costos
asociados.
Cada brazo consta de 6 piezas construidas íntegramente en acero de
calidades ASTM A36 y ASTM A42, además de pasadores de acero AISI 4140 y
bujes de bronce, los cuales forman - junto a un set de 4 cilindros - un conjunto
articulado de cada brazo pluma y dos cilindros en la base, que accionan en
dirección horizontal y paralela a la rampa. En función de ajustarse a la
dimensión del contenedor a transportar, deberán considerarse las 3
dimensiones existentes de acuerdo a la norma ISO 6346. Estas son las
siguientes:
8
- El contenedor de 20 pies, es un contenedor cuya dimensión es: 20 pies
de largo por 8 pies de ancho y 8 pies con 6 pulgadas de alto.
Figura 2.1. Esquema gráfico de contenedor de 20 pies.
- El contenedor de 40 pies, es un contenedor que tiene las siguientes
dimensiones: 40 pies de largo por 8 pies de largo y 8 pies con 6
pulgadas de alto.
Figura 2.2. Esquema gráfico de contenedor de 40 pies.
9
- El contenedor de 40 pies high cube es igual al de 40 pies, pero varía su
altura, ésta es de 9 pies con 6 pulgadas.
Figura 2.3. Esquema gráfico de contenedor de 40 pies high cube.
10
CAPITULO III.
EVALUACION ECONOMICA DEL PROYECTO.
3.1 Diagrama de Gantt.
El diagrama de Gantt, gráfica de Gantt o carta Gantt es un método gráfico
de planificación y control en la que un proyecto se divide en distintas
actividades y se realizan estimaciones acerca de cuánto tiempo requiere cada
una de ellas, así como el total de tiempo necesario para finalizar el proyecto
totalmente o los recursos involucrados en el proyecto.
El diagrama de Gantt se compone de una hoja a la izquierda y de un gráfico
de barras a la derecha. Cada fila de la hoja muestra, de manera
predeterminada el nombre y la duración de una tarea del proyecto. En la parte
superior del gráfico existe una línea de tiempo. Debajo de ella hay barras que
representan las tareas correspondientes. La ubicación de una barra de tarea en
la línea de tiempo muestra cuándo comienza y finaliza la duración de la tarea.
Las tareas se listan de arriba hacia abajo en el orden en que se realizarán.
Desde su introducción los diagramas de Gantt se han convertido en una
herramienta básica en la gestión de proyectos de todo tipo, con la finalidad de
representar las diferentes fases, tareas y actividades programadas como parte
de un proyecto o para mostrar una línea de tiempo en las diferentes actividades
haciendo el método más eficiente. Este tipo de modelo es particularmente fácil
de implementar con una simple hoja de cálculo, pero también existen
herramientas especializadas, la más conocida es Microsoft Office Project.
11
3.2 Asignación de Costos a las tareas y a los recursos.
Los costos son un factor muy importante para poder llevar a cabo un
proyecto, eso lo tienen muy claro los administradores; el termino costo es un
aspecto de relevancia y de control. Por lo tanto se puede deducir que las
“consideraciones de costos” determinarán la rapidez con que se llevarán a
cabo las tareas y como se emplearán los recursos tanto de equipamiento como
trabajadores. Por lo general un proyecto, su éxito depende exclusivamente de
la diferencia entre los costos finales y los costos previstos, ya que con una cifra
negativa, el proyecto sería un fracaso; Con Microsoft Project, es posible seguir
la evolución de los costos a un nivel básico o avanzado. Por lo tanto es posible:
- Asignar salarios o tasas a los recursos.
- Contabilizar el costo de los materiales, estructural e hidráulico.
- Controlar la acumulación de costos.
- Consultar los costos del proyecto.
Mediante la asignación de costos a las tareas y a los recursos, puede
utilizar Microsoft Project para seguir la evolución del flujo de caja del proyecto.
Es posible determinar cuanto costará completar una tarea, así como desarrollar
un historial de costos para proyectos futuros. El costo de completar cada tarea
incluye el costo de todos los recursos que trabajan en una tarea y de todos los
gastos adicionales, como el costo de los materiales y los costos por uso. Si se
asignan costos a los recursos y tareas, será posible contestar también diversas
cuestiones relativas a los costos en cualquier punto del proyecto, como pueden
ser:
¿Cuál es el costo de los recursos de esta tarea?
¿Cuál es el costo de los recursos del proyecto?
¿Cuánto costará completar esta tarea?
¿Cuál es el costo total de esta fase del proyecto?
¿Cuál es el costo planificado del proyecto?
12
3.3. Costos
3.3.1. Costo de trazado y corte.
Este ítem el costo se asocia principalmente a dos áreas una para cada
tipo de proceso utilizado en el proyecto.
El proceso de corte será mediante el procedimiento de corte por plasma
en una cama de control numérico por esto se utiliza para el cálculo únicamente
el costo de kilo cama de corte.
El costo de trazado se considerará solo el valor del proyectista ya que él
determinará mediante el software Mechanical Desktop los aprovechamientos
de planchas, con dichos planos se especifican las dimensiones de planchas a
cortar en su contorno rectangular las cuales serán entregadas de la dimensión
requerida en el lugar de adquisición del material estructural.
3.3.2 Pasos para determinar los costos de corte:
1. Se identifican las piezas a cortar.
2. Se calcula el volumen de cada una de ellas, el que posteriormente se
multiplica por la densidad del material para obtener su peso.
3. Con esto se puede conocer el costo total del corte.
3.3.3. Costos de Mecanizado.
En este punto de costos de mecanizados, las variables serán las horas
de uso de máquina y de costo de material, las cuales se designan según el tipo
de mecanizado a realizar y la precisión. Existen diferentes procesos tales como
torneado, fresado, taladrado, y amolado, además de otros procesos empleados
13
en menor cantidad, los cuales poseerán una fluctuación de precio tasado en
unidades de fomento.
Además cabe destacar que el valor de la hora máquina asignada incluye
el consumo eléctrico, el consumo de herramienta, el desgaste y el costo de
operario especializado de dicha máquina.
En el presente proyecto se realizaron las estimaciones del tiempo de uso
para cada pieza a mecanizar, según datos consultados en ASMAR, esto se
tabuló de manera ordenada en el software Microsoft Project siguiendo una
estructura secuencial por tipo de mecanizado y asignándole un valor de tiempo
estimado anteriormente, con esto se procedió a incorporar a la base del
programa el valor por hora de uso de cada máquina cotizado en maestranzas
locales.los mecanizados utilizados, son taladrado, doblado, torneado, amolado.
Para más detalle sobre los cálculos, (ver anexo F)
- El costo total de mecanizado fue $ 1.009.207 (sin IVA)
- El costo total de mecanizado fue $ 1.200.956 (con IVA)
3.3.4. Cálculos de soldadura: costos, cantidades y espesores.
Bajo la denominación de costos de elaboración de soldadura, se
incluyen los valores de los materiales consumidos para su realización, servicios
ocupados y sus rendimientos con tablas adjuntas al final de este trabajo. Son
bienes utilizados y se trata de lograr, de un cierto capital, un rendimiento de
producción límite, el máximo beneficio y el producto más económico posible.
Figura 3.1. Esquema de costos de soldadura.
14
Las unidades que componen el cálculo del costo, son:
Cantidades – Tiempos – Importes.
En estos componentes las unidades según el sistema CGS son:
Cantidades: Número de piezas, suministros, Kg., etc.
Tiempos: minutos, horas, días, meses, años.
Importes. Valores metálicos, jornales, nuevas adquisiciones, etc.
3.3.4.1. Clases de costos.
- Costos de insumos y generalidades.
- Costos por piezas y por periodos de tiempo.
- Costos dependientes del grado de ocupación.
3.3.4.2. Costos por soldadura al arco.
En la soldadura al arco existen principalmente: costos por electrodos,
costos por mano de obra, costos por corrientes y costos por máquinas.
En este proceso lo más relevante al momento de calcular los costos
finales es la mano de obra, ya que es la que factura más inversión al
momento de realizar el proyecto, de allí los siguen los costos de electrodos que
son en general un 80% del costo de mano obra.
Además hay que incluir en los costos los rendimientos por electrodos de
soldadura no empleados, ya que nunca se aprovecha un 100% del depósito
de material fundente, según estimación práctica incluyendo la pulgada de
pérdida en la barra y pérdidas por chisporroteo por humedades ambientales,
las cuales hay que recordar que no necesariamente van a ser ideales, cuando
sean ejecutados dichos procedimientos.
Por lo tanto en los cálculos serán aproximadamente del volumen de
depósito del material un aporte 70% del ideal en estimaciones prácticas y
sugeridas por textos guías y manuales ocupados.
15
Los pasos seguidos para determinar dichos costos son los siguientes:
1.- Se calculó el volumen total a depositar para este proyecto.
2.- Experimentalmente se conoció cuánto tiempo se necesita para depositar un
volumen determinado el cual arrojó un valor.
3.- Con el valor conocido anteriormente se estimó el tiempo para realizar este
procedimiento en el proyecto, también se castigó con un porcentaje que
representa el ciclo de funcionamiento de la máquina y el tiempo entre cambio
de electrodos.
4.- Por lo tanto así fue posible establecer el valor total de soldadura utilizada.
3.3.5 Cotización de componentes
A continuación se mostrara la tabla de los elementos que se requirió para la
fabricación del proyecto.
3.3.5.1 Componentes estructurales
Tabla 3.2. Cotización de componentes estructurales
16
3.3.5.2 Componentes hidráulicos
Tabla 3.3. Cotización de componentes hidráulicos.
3.3.5.3 Otros componentes
Tabla.3.4 Cotización de otros componentes
17
3.4 Desarrollo del Proyecto en Microsoft Project.
Con este software realizaremos el Diagrama de Gantt. Esta herramienta
nos ayudará a estimar la duración del proyecto, además permite distribuir los
recursos, las horas hombre, los costos de fabricación, etc.
La primera parte consistirá en programar las tareas, especificando el
tiempo que tomará desarrollarla, también asignaremos los recursos como son
las personas y las máquinas con las que se trabajará.
A continuación se muestra una tabla con datos de duración total,
comienzo y fin del proyecto:
Tabla 3.5. Diagrama de Gantt mostrando tareas y sub-tareas principales del proyecto.
18
CAPITULO IV.
DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1 Confección del plano de diseño.
El software MECHANICAL DESKTOP, permite a través de la modelación
la creación de los planos de diseño con el fin de obtener las medidas de
embalaje, además de sus cotas respectivas de cada pieza que conforma el
modelo. Por último provee una lista más detallada de todos los materiales
requeridos a utilizar.
4.2 Confección de los planos de fabricación.
A partir de los planos de diseño, se deberá llevar a cabo una serie de
pasos, estos tienen la finalidad de llevar una estructura definida para la
construcción del diseño.
Estos planos se realizarán en el Software Mechanical Desktop, los
cuales serán confeccionados a partir del propio modelo simulado en este
software.
Estos planos indican un sin fin de características muy importantes a la
hora de fabricar el proyecto. De los cuales podemos nombrar: tolerancias,
procedimientos, acabado superficial. El proceso de fabricación de los brazos
grúas comprenderá desde el trazado y corte del material (corte por plasma), el
mecanizado de las piezas hasta el proceso de unión por soldadura de las
partes o segmentos.
19
4.2.1 Plano de trazado y corte.
Este plano se encarga de ver la mejor disposición de las piezas sobre
las planchas de acero estructural y así aprovecharlas al máximo, los cuales
serán trazados de manera tal de ahorrar material y exista una menor cantidad
de material de desecho. Las medidas están señaladas de tal manera que el
trabajador no tenga ninguna dificultad en trazar y cortar. (Ver anexo J.2)
4.2.2 Plano de mecanizado.
Este plano indica los procesos de mecanizado a realizar sobre las piezas
ya cortadas y esmeriladas. Además indica las dimensiones y distancias a las
cuales serán mecanizadas, todo para que el operario no tenga ningún
problema en ejecutar dicho proceso. Además están incorporadas las
tolerancias de ajustes. (Ver anexo J.3)
4.2.3 Plano de soldadura.
En este plano se indica los procesos y especificaciones de la soldadura,
posee información relevante en cuanto a que proceso de soldadura será
utilizado, además de que piezas serán sometidas a este proceso. (Ver anexo
J.4).
4.2.4 Plano de montaje.
Este plano indica la forma en que irán ensamblados los diferentes
componentes del brazo grúa, indicando cada paso con sus respectivas
tolerancias de ajuste y de forma. (Ver anexo J.5).
20
4.3 Guía de fabricación
4.3.1 Trazado y Corte.
Una vez trazados o simulados los cortes en las planchas mediante el
programa, se procede a realizar el corte en sí, el cual se realiza con una cama
de corte por plasma, esto debido a que por ser un proceso automático, el
material que se desperdicia es mucho menor; La ventaja principal de este
sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones debido a la
compactación calorífica de la zona de corte, para ello se utilizará como insumos
principales el oxígeno y el acetileno; ante cualquier imprevisto, este último
puede ser reemplazado por gas propano.
Figura 4.1. Imagen de cama de corte mediante CNC.
El corte se realiza colocando la plancha de acero estructural que se
desea cortar sobre la cama que posee la máquina. Las boquillas de corte son
sumamente pequeñas lo que concentra extraordinariamente la energía cinética
del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar.
Además son ajustables dependiendo del espesor de la plancha que se cortará.
La forma del corte se ingresa a la máquina a través de un programa de
Autocad, en el cual se bosqueja la forma de la pieza con sus medidas. Es
inevitable que las planchas sufran deformaciones en el proceso de corte, por
tratarse de planchas de gran envergadura, sin embargo, este proceso minimiza
21
al máximo las deformaciones que se puedan producir, en caso contrario es
posible enderezar las planchas, usando una comba y tacos de madera,
tratando de que la plancha no sufra abolladuras.
Una vez finalizado el proceso de corte de las planchas de acero, las
piezas resultantes son sometidas a un (proceso de esmerilado manual), esto
con el objetivo de eliminar las asperezas que se podrían generar con el corte,
para así, posteriormente pasar al siguiente proceso de fabricación.
4.3.2 Mecanizado
Tabla 4.2.Mecanizado de una pieza.
PRECIO MECANIZADO (hra)
ESMERADO FRESADO TORNEADO TALADRADO LIMADO ESCARIADO DOBLADO
MECANICA-
BANCO
$
12.000
$
15.000
$
12.000
$
10.000
$
10.000
$
10.000
$
13.000
$
6.000
TRABAJO (HRS) COSTO DE
PIEZAS ESMERADO FRESADO TORNEADO TALADRADO LIMADO ESCARIADO DOBLADO MECANICA-
BANCO MECANIZADO
PIEZA
BT4050 - - - - 2 - - -
$
20.000
BT4050 - - 0,25 - - - - -
$
3.000
BT4050 - - - 0,17 - - - - $
1.667
BT4050 - - - - - 0,25 - -
$
2.500
La siguiente tabla 4.2, muestra una pieza al ser mecanizada,
precisamente la BT4050; la tabla muestra los tipos de mecanizado a que se
sometió la pieza, el tiempo requerido y sus valores respectivos, estos valores
fueron obtenidos a través de la empresa ASMAR, para más detalle del
mecanizado de las restantes piezas (Ver anexo F).
22
4.3.3 Proceso de soldadura.
En el siguiente proyecto se utilizarán aceros de calidad A-42 y A-36 en
los cuales habrá una fluctuación de espesores desde los 5mm a los 113mm,
por esto se tendrá en cuenta el siguiente protocolo para la sección de
soldadura:
a-. Clasificación de procedimiento de soldadura WPS.
b-. Clasificación del soldador.
c-. Procedimiento de inspección.
Lo que tiene relación con la calificación del soldador, se regirá de
acuerdo a las normas AWS de la sección D 1.1, la cual trata la clasificación del
soldador en plancha y en toda posición.
De la inspección, respecto a la soldadura SMAW (soldadura al arco
manual), se debe considerar una inspección visual según la norma ASME V y
por medio de las partículas magnéticas que será inspección no destructiva,
siendo su prioridad el cordón raíz.
En este proyecto se ha tenido que incluir una gran sección de soldadura,
producto de que el ensamble está formado principalmente por planchas
soldadas. Para la elección de electrodos se utilizó las normas AWS y ASME II.
23
4.3.3.1. Procedimiento de soldadura.
Este procedimiento comprende soldadura al arco, y dependiendo del
espesor de plancha se realizarán 2 ó 3 cordones, se incluirá un cordón de raíz
que será realizado con un electrodo E-6011, debido a que es un electrodo de
alta penetración y sirve para soldar en toda posición; además es apto para
soldaduras con corrientes continuas y alternas. Posterior a esto, se utilizará un
electrodo de relleno que será un E-7018 ya que la escoria de este electrodo es
de fácil remoción y posee depósitos tersos, además de garantizar una muy
buena penetración, por esto es ideal para una fase de relleno y terminación.
Finalmente se terminara con un cordón de remate o terminación con un
electrodo E-6013 ya que éste es de fácil aplicación y genera un arco corto y un
bajo chisporroteo para un acabado superficial más fino.
4.3.3.2. Soldaduras en planchas gruesas.
Una plancha gruesa se considera a partir de más de 20mm de espesor,
por lo tanto, al soldar estas planchas debe hacerse con un cuidado especial,
por ello es que se ha utilizado prácticamente en todo el proceso electrodos
revestidos de 1/8”.
Además se ha propuesto que al comenzar el procedimiento de
soldadura, se realice un precalentamiento de la pieza a soldar, esto debido a
que en planchas gruesas se genera una contracción o dilatación condicionada
a la variación térmica que desarrolla en el arco a soldar.
24
4.4 Procesos de acabado superficial
4.4.1 Preparación de superficies
El factor más importante que influye directamente en la vida útil de un
esquema protector es la calidad de la preparación de la superficie a ser
pintada. Esta preparación considera la limpieza previa antes de aplicar la
pintura, con el objeto de eliminar todos los agentes contaminantes
pertenecientes o no a la superficie, dejándola apta para recibir la capa de
pintura.
El efecto de realizar una pobre o inadecuada limpieza de la superficie se
traduce en fallas prematuras de la pintura, aunque la aplicación se efectúe
correctamente.
La preparación de superficies de acero tiene los siguientes objetivos:
- Eliminar los residuos contaminantes como polvo, aceites, grasas y
suciedad, que impiden la adherencia entre pintura y acero.
- Remover todos los restos de sales solubles, que estimulan el inicio de la
corrosión.
- Eliminar la chapa de laminación, costra de óxidos y óxidos.
- Obtener una adecuada rugosidad del acero para mejorar la adherencia
de la pintura.
- Emparejar aristas, cantos, rebabas y salpicaduras de soldadura.
Por todo lo anterior descrito es que se utilizará el proceso de amolado que
tiene como objetivo eliminar las irregularidades que deja la soldadura por arco
eléctrico. La eliminación de estas irregularidades de cordón en la parte interior
es conveniente para no alterar las dimensión ya definidas, y en la parte externa
es eficaz por estética y seguridad, además es muy importante la etapa de
pulido ya que con esta se prepara la superficie para poder realizar el proceso
de arenado.
25
4.4.2 Normas de preparación de superficies en acero.
Las normas de calidad más comúnmente usadas en el mundo son las
correspondientes a las normas Suecas Swedish Standard Institute S.I.S.
05.50.00, las que también tienen sus equivalencias con otras normas como
Steel Structures Painting Council (SSPC) de U.S.A. e ICHA. Para más detalle
(ver anexo C).
Tabla 4.3, Normas de preparación de superficie
- El método empleado para el proceso de acabado superficial será:
1. SP-1 Limpieza con solvente
2. SP-6 Limpieza Comercial
26
4.4.3 Arenado.
Es el proceso de limpieza el cual están sometidas las planchas a limpiar,
este método es el más eficaz en la preparación de superficies de acero, dado
que además de eliminar eficientemente la suciedad, herrumbre, escamas,
escoria y otros contaminantes proporciona una superficie áspera de color gris
uniforme, excelente para promover una buena adherencia del recubrimiento,
para más detalle (ver anexo C).
Figura 4.4, Maquinaria para el proceso de arenado
27
4.4.4 Pinturas Utilizadas.
El siguiente proceso constará de varios pasos. El primer paso consiste
en limpiar la superficie a pintar, esto se hacer por medio del método del
arenado con chorreado abrasivo a metal casi blanco, de acuerdo a la norma
SP-6 (Limpieza Comercial), luego que este proceso finalice se superpondrá a la
plancha ya trabajada un Anticorrosivo cromiminio epoxil , marca Cerecita, este
anticorrosivo es a base de poliamida e alta resistencia mecánica, con
pigmentos inhibidores de la corrosión, posterior a ello aplicaremos una de 50
micrones en seco, su método de aplicación será por el equipo Airless, para
luego efectuar la segunda capa que será de un Esmalte Crypol, también de la
misma marca, y aplicado de igual manera, este esmalte es en base a poliéster
que es compatible con la primera capa; la cual se le aplicaran 2 manos de 125
micrones en seco, del color deseado por la empresa que lo solicite.
Las superficies de acero deben pintarse inmediatamente después de la
limpieza para evitar la re oxidación. Preferentemente todas las capas de pintura
deben aplicarse en rápida sucesión para prevenir la acumulación de suciedad.
Después del arenado (arena mediana 18 malla), este proceso deja la
superficie con una profundidad de anclaje de 2.5 mils (milésima de pulgada)
aproximadamente, para más detalle (ver anexo C); las temperaturas
ambientales para la aplicación de la primera capa van desde un mínimo de 5°C
sobre el punto de rocío, a un máximo de 36º C y temperatura de superficie de
3º C (mínimo), y de un máximo de 30º C, además, una humedad relativa
ambiental de 0% mínima y un máximo de 80%, estos mismos rangos de
temperaturas se utiliza para la 2° y 3° capa.
Se debe tener cuidado con el repintado entre capa y capa, para la 1°
capa del anticorrosivo es 18 horas a 10°C, y para la 2° y 3 del esmalte se debe
esperar 16 horas a 5°C.
28
4.4.5 Esquema de trabajo a seguir para el pintado:
La pintura del los brazos del cargador se realizara en una maestranza,
se contemplara que el tiempo a demorar para la realización del trabajo serán
de 5 días considerando los 3 días que se demoraran en secarse cada una de
las tres capas a utilizar, más el tiempo de secado de esta última.
El traslado de los brazos será por medio del transporte propio que
cuenta la maestranza y para la realización del trabajo se contemplará el trabajo
de dos obreros propios de la empresa para los cuales se les considerara el
siguiente esquema de trabajo:
Día 1. Retiro y traslado hacia la maestranza de los brazos.
Día 2. Eliminación de la superficie de materiales extraños que puedan
haberse adherido en el tiempo de espera del pintado. Aplicación de
una capa de anticorrosivo.
Día 3. Eliminación de la superficie de materiales extraños que puedan
haberse adherido en el tiempo de secado del anticorrosivo Aplicación
de una capa de esmalte.
Día 4. Eliminación de la superficie de materiales extraños que puedan
haberse adherido en el tiempo de secado del esmalte. Aplicación de
una segunda capa de esmalte.
Día 5. Inspección del trabajo por parte del encargado de la maestranza y
traslado desde la maestranza al lugar de origen.
29
4.4.6 Materiales a utilizar:
Los materiales que se utilizaran en el trabajo serán incluidos por parte de
la empresa que realizara el trabajo, sin contar la pintura y diluyente que tendrán
que ser comprados independientemente.
- Cálculo para la obtención de la cantidad de pintura.
Además la superficie a pintar será de un 25% más de m2 como respaldo.
4.4.7 Calculo m2 de superficie a pintar
Planchas Material A Utilizada (mm2)
N°1 ASTM A36 5.096.960
N°2 ASTM A36 1.738.440
N°3 ASTM A36 3.200.620
N°4 ASTM A36 8.456.790
N°5 ASTM A36 3.964.000
N°6 ASTM A36 2.364.150
N°7 ASTM A36 217.000
N°8 ASTM A36 63.971
N°9 ASTM A36 375.417
N°10 ASTM A36 203.640
N°11 ASTM A36 157.400
N°12 ASTM A36 82.676
N°13 ASTM A36 50.000
N°14 ASTM A36 52.500
N°15 ASTM A36 420.000
N°16 ASTM A42 801.000
N°17 ASTM A42 7.103.280
Total mm 2 34.347.844
m2 34,347844
Equivale (lt) Área (m2) + 25%
1 Galón 3,79 42,5
30
Pintura (m2/lt) Espesor por capa Necesario (lt)
Anti.cominio epoxil 11,21 50 micra 4,60
Es. Acrypol 11,21 40 micra 3,36
Manos de pintura Pintura Cant. Necesaria
1 Anti.Epomar B 2 Gal
2 Es. Epomar HB 2 Gal
Diluyente 1 Gal
4.5 Sistema oleohidráulico
Se entiende por sistema oleohidráulico el conjunto de elementos
necesarios para la transmisión de energía por medio de un fluido. Así los
componentes de un sistema son todos aquellos elementos que incorpora el
sistema para su correcto funcionamiento, mantenimiento y control.
Como estas grúas se están creando para favorecer las necesidades de
sus usuarios se realizará una modelación de todo el circuito oleohidráulico en el
software AUTOMATION STUDIO 5.0, con el fin de garantizar el óptimo
funcionamiento.
El circuito hidráulico de este proyecto consta de 10 cilindros, 8 que
componen los brazos hidráulicos y 2 encargados del desplazamiento de los
brazos a lo largo de la rampla, para poder modificar la distancia entre ellos, y
de esta manera poder cargar y descargar contenedores de 20 y 40 pies
respectivamente.
Cada brazo está compuesto de 4 cilindros, los cuales son los
encargados del movimiento de éste. El primer cilindro en desplazarse es el que
está ubicado en la base trasera (cilindro 2), el cual está encargado de mover el
cajón pata. Dentro del cajón pata se encuentra el cilindro 3, el encargado de
desplazar y retraer la pata de apoyo. El cilindro 4 es el encargado de mover la
31
columna. Y el cilindro 1 es el encargado de mover el brazo elevador. Esta
descripción corresponde al movimiento de los dos brazos.
4.5.1. Simulación en el programa Automation Studio 5.0.
AUTOMATION STUDIO 5.0, es una solución de software innovadora
para el diseño, la simulación y la documentación de proyectos.
Específicamente dedicado al diseño y al mantenimiento de sistemas
hidráulicos, neumáticos y automatizados; por lo tanto en este programa
podemos crear y simular el circuito hidráulico, al cual se debe añadir el
conocimiento previo de las variables en juego que son la presión, caudal de la
bomba, fuerzas de empuje y tracción de los cilindros, para crear de forma
virtual las diferentes cargas de trabajo.
Por otro lado es posible reducir costos ya que constantemente se puede
ir mejorando algunos componentes, así como la función de ellas, mejorando
notablemente el sistema.
Para entender bien los circuitos que se muestran a continuación, se
presenta la norma establecida por la ANSI para codificación de colores de
caudal y presión. (Figura 4.5)
Figura 4.5, Código de colores en los diseños de los componentes y en las líneas
hidráulicas
32
4.5.2 Mejoras en el circuito hidráulico.
Para ello, se analizó con cuidado cuál era el funcionamiento planteado,
pudiendo así advertir algunas anomalías en la instalación de componentes,
como la función que realizaban.
- El diseño errado de las válvulas direccionales. (Figura 4.6.)
Figura 4.6. Válvula direccional 4/3
En las válvulas direccionales manuales se pudo constatar, que tenían un
accionamiento poco apropiado para el diseño del brazo, complicando de esta
manera la operación de éste. Otro detalle que se pudo apreciar, es que no
contaban con retorno, es por estos motivos que se decidió cambiarla por una
válvula 4/3, accionada por palanca y con retorno por resorte. (Figura 4.7)
Figura 4.7.Válvula direccional 4/3
33
4.5.2.1. Funcionamiento del sistema hidráulico.
- Simulación en el programa Automation Studio 5.0.
En el siguiente diagrama se muestran los diversos componentes que posee el
sistema oleohidráulico.
Figura 4.8, Sistema oleohidráulico y sus componentes respectivos
El presente esquema muestra los diferentes componentes sin estar en
funcionamiento el sistema, para ponerlo en marcha se deberá presionar un
botón el cual da el inicio al sistema: motor, bomba y circuito eléctrico. De esta
manera se energiza el solenoide CC, permitiendo el paso del flujo hacia la
primera válvula direccional.
34
Descripción del funcionamiento hidráulico
Figura 4.9, Posición inicial circuito hidráulico
El fluido es bombeado desde el estanque(A), pasando por el filtro (B). El
caudal procedente de la bomba (G) es dirigido directamente hacia la válvula
(H), pasando por medio del solenoide3 (CC), teniendo la válvula direccional (H)
lista para su accionamiento.
35
Figura 5.0, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (M, P)
Ya accionada la válvula direccional (H), el fluido se dirige hacia los
primeros cilindros de cada brazo (M y P), llenando el pistón permitiendo de esta
manera que el vástago se desplace hasta el final de su carrera. Al llegar al final
de su carrera activa el sensor (V), el cual acciona el solenoide (AA),
permitiendo el paso del fluido a la siguiente válvula direccional (I).
36
Figura 5.1, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (N, Q)
Al accionar la válvula (I), el fluido de trabajo ingresa al espacio anular de
cada cilindro(N, Q) realizando así la salida total de los vástagos de estos, al
llegar al final de la carrera cada vástago acciona un sensor. El vástago del
cilindro(N) acciona el sensor(W), activando el solenoide(BB), permitiendo que
el flujo se dirija hacia la válvula(J), paralelamente el cilindro(Q) activa el
sensor(X), el cual bloquea el paso del flujo hacia la válvula(H) por medio del
solenoide(CC); esto se realiza a través del contacto normalmente cerrado(s3)
bloqueando el paso de corriente hacia la bobina 3 y por ende hacia el
solenoide(CC).
37
Figura 5.2, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (Ñ, R)
Al ser accionada la válvula (J), la presión del fluido se dirige hacia los
cilindros (Ñ,R); el vástago del cilindro (Ñ), acciona a su vez el sensor (Y), el
cual permite que el flujo se dirija hacia la válvula (K), a través del solenoide
(DD); paralelamente por medio de un contacto normalmente cerrado des
energiza el solenoide (AA), el que bloquea el paso del fluido hacia la válvula (I).
38
Figura 5.3, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (O, S)
Al ser accionada la válvula direccional (K), el fluido de trabajo llena el
espacio anular de los cilindros haciendo que los vástagos salgan hasta el final
de su carrera. El vástago del cilindro (O), acciona el sensor (Z), realizando el
bloqueo del solenoide (BB), el cual no permite el paso del fluido a la válvula (J).
Lo anterior se realiza por medio del contacto normalmente cerrado (s6), que no
permite el paso de corriente hacia el solenoide (BB).
39
Figura 5.4, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (T, U)
La válvula (L), puede ser activada en cualquier momento, siendo
independiente del resto del circuito, ya que corresponde a los cilindros
encargados del desplazar los brazos hidráulicos, dependiendo del tamaño del
contenedor a transportar, en este caso todos los cilindros están contraídos,
solo se realizo un desplazamiento de de ellos.
40
Figura 5.5, Accionamiento de salida del vástago de cilindros (T, U)
La válvula (L), puede ser activada en cualquier momento, siendo
independiente del resto del circuito, ya que corresponde a los cilindros
encargados del desplazar los brazos hidráulicos sobre el chasis, dependiendo
del tamaño del contenedor a transportar. En este caso todos los cilindros se
encuentran a su máxima longitud; por otro lado solo la válvula (K), tiene presión
ya que los brazos solo se pueden retraer siguiendo la secuencia
correspondiente.
41
4.5.3. Selección de componentes oleohidráulicos.
El sistema de brazos hidráulicos está conformado principalmente por un
conjunto de actuadores, los cuales son los encargados de hacer que el sistema
funcione correctamente.
En este conjunto de actuadores podemos observar como elementos
principales los cilindros hidráulicos y el cuerpo de válvulas, el cual es el
encargado del movimiento de cada brazo.
Son dos cuerpos de válvulas, los cuales controlan un brazo cada uno,
cada cuerpo cuenta con 5 válvulas direccionales, las cuales levantan, cierran y
deslizan el brazo según sea necesario.
El brazo levantador de contenedores, requiere de diversos sistemas
hidráulicos que ayuden al correcto funcionamiento de la máquina en sí, como
son los cilindros para trabajo pesado, los diferentes tipos de válvulas, filtros, en
general todas las partes necesarias para poder generar el circuito más
adecuado y con la mayor seguridad posible, debido a las cargas que se
manejarán.
Para ello se modelará y se simulará el circuito de la máquina en el
software Automation Studio 5.0. En este programa podemos observar de mejor
manera cual es el comportamiento que obedece el circuito en sí y, además
vemos el correcto funcionamiento de los accesorios que conforman el sistema.
Según el diseño confeccionado, el brazo necesita cuatro cilindros, los
cuales son los encargados de su funcionamiento, (ver plano diseño ANEXO
J.1), e igualmente se necesitan dos cilindros gemelos, los cuales están
ubicados en el chasis del camión, y cumplen la función de desplazar el brazo a
distintas posiciones sobre éste. Cabe destacar que son dos brazos los que se
deben fabricar, por lo tanto los materiales que se mencionan deben ser
doblemente considerados.
42
4.5.4 Elementos del sistema oleohidráulico
A. Estanque Hidráulico abierto a la atmósfera.
B. Filtro de succión. (Véase anexo I 5)
C. Motor de combustión interna. (Véase pag.55)
D. Bomba unidireccional. (Véase anexo I 2)
E. Manómetro. (Véase anexo I 4.2)
F. Válvula de seguridad. (Véase anexo I 3.1)
G. Termómetro. (Véase anexo I 4.1)
H. Válvula 4/3. N°1 (1°Parte de los brazos) (Véase anexo I 3.3)
I. Válvula 4/3. N°2 (2°Parte de los brazos) (Véase anexo I 3.3)
J. Válvula 4/3. N°3 (3°Parte de los brazos.) (Véase anexo I 3.3)
K. Válvula 4/3. N°4 (4°Parte de los brazos) (Véase anexo I 3.3)
L. Válvula 4/3. (Sistema de desplazamiento.) (Véase anexo I 3.3)
M. Cilindro de doble efecto N°1. (Brazo 1.) (Véase anexo I 1.2)
N. Cilindro de doble efecto N°2. (Brazo 1.) (Véase anexo I 1.3)
Ñ. Cilindro de doble efecto N°3. (Brazo 1.) (Véase anexo I 1.1)
O. Cilindro de doble efecto N°4. (Brazo 1.) (Véase anexo I 1.4)
P. Cilindro de doble efecto N°1. (Brazo 2.) (Véase anexo I 1.2)
Q. Cilindro de doble efecto N°2. (Brazo 2.) (Véase anexo I 1.3)
R. Cilindro de doble efecto N°3. (Brazo 2.) (Véase anexo I 1.1)
S. Cilindro de doble efecto N°4. (Brazo 2.) (Véase anexo I 1.4)
T. Cilindro de doble efecto telescópico N°5.1. (Sistema de desplazamiento.)
(Véase anexo I 1.5)
U. Cilindro de doble efecto telescópico N°5.2. (Sistema de desplazamiento.)
(Véase anexo I 1.5)
V. Final de carrera N°1.
W. Final de carrera N°2.
X. Final de carrera N°3.
Y. Final de carrera N°4.
Z. Final de carrera N°5.
AA. Solenoide N°1.
BB. Solenoide N°2.
CC. Solenoide N°3
43
DD. Solenoide N°4.
EE. Circuito eléctrico:
- Contactores normalmente abiertos, cantidad 4
- Contactores normalmente cerrados, cantidad
- Bobinas, cantidad 5
- Solenoides 5
- Fuente de poder de baja tensión
- Fuente de poder de alta tensión
4.5.5. Componentes principales del sistema.
4.5.5.1. Bomba.
La bomba consiste en una máquina generadora que transforma la
energía mecánica, proveniente de una fuerza externa, a energía hidráulica. Al
incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su
altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli.
En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un
líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una
zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
4.5.5.2. Cilindros hidráulicos.
Los cilindros hidráulicos son dispositivos que obtienen la energía de un
fluido hidráulico presurizado. Este dispositivo consiste principalmente en un
cilindro barril y un pistón móvil conectado a un vástago. El cilindro barril está
cerrado por los dos extremos, en uno está el fondo y en el otro la cabeza por
donde se introduce el pistón, que tiene una perforación por donde sale el
vástago. El pistón divide el interior del cilindro en dos cámaras: la cámara
44
inferior y la cámara del vástago. La presión hidráulica actúa en el pistón para
producir el movimiento lineal.
4.5.5.3. Tuberías.
Las tuberías son una parte importante del sistema hidráulico. A través de
ellas se transporta energía hidráulica en forma de caudal y presión, a veces, a
lo largo de grandes distancias. Las elevadas exigencias impuestas a los
sistemas hidráulicos naturalmente también se refieren a las tuberías. Estas
deben soportar altas presiones, la pulsación y las vibraciones a las que están
expuestas sin que se produzcan deterioros.
De acuerdo con el diámetro y el rango de presión en los sistemas
hidráulicos se emplean distintos tipos de tuberías.
Hay que seleccionar con gran cuidado los componentes que conforman
el sistema hidráulico, tanto para el dimensionamiento de las tuberías, como
para el tipo de uniones y trazado de los tubos. Para poder hacer la planificación
de las líneas de tuberías que se dispondrán en la máquina, hay que considerar,
el trazado, la accesibilidad y la seguridad como parámetros más importantes.
(Estos criterios influyen notablemente en el precio.) (Ver anexo I.6)
4.5.5.4. Uniones de tuberías.
Para acoplar las tuberías hidráulicas en la máquina, se pueden utilizar
dos clases de uniones, estas son:
1. Uniones fijas.
2. Uniones desmontables.
Las uniones fijas, se pueden considerar como uniones soldadas, en las
cuales los tubos están unidos entre sí. En estas uniones se sueldan conos de
soldar, bridas, rebordes, tubos, codos y otras piezas de forma (sin fin) entre sí.
45
En las uniones desmontables, en principio los tubos se unen mediante
racores o bridas. Esto puede llevarse a cabo de muchas maneras distintas. De
acuerdo con el tipo de unión se diferencian.
Uniones atornilladas.
Racores con casquillo de filo cortante.
Racores con casquillo opresor.
Racores bordelados.
4.5.5.5. Tuberías flexibles.
Las tuberías flexibles son elementos confiables para la transmisión de
energía en sistemas hidráulicos. Sirven para compensar movimientos o para
compensación de longitud en sistemas de tuberías muy largos.
Estas tuberías se componen del tubo propiamente dicho y de los
accesorios correspondientes. Los accesorios están adaptados al sistema de
conexiones de la tubería.
4.5.5.6. Accesorios para tuberías flexibles.
La elección del accesorio depende del sistema de tuberías previsto, por
ejemplo tubería rebordeada, con casquillo de filo cortante, con cono de soldar o
brida. En los sistemas hidráulicos se emplean accesorios de acero o, en casos
especiales, de acero fino.
Al elegir el tubo flexible por lo general habrá que partir del diámetro
nominal y de la presión nominal. Ambos factores están predeterminados por el
caudal y la presión de servicio con las que opera la bomba, además, al realizar
la selección, habrá que tener en cuenta la estabilidad del medio, la temperatura
de servicio y las influencias ambientales.
46
Otro aspecto a tener en cuenta es la velocidad del fluido en los
conductos de presión, la cual no debería superar los 2 a 3 m/s. En conductos
de retorno dicha velocidad tampoco debería superarse.
En tanto la presión de servicio no debería superar un cuarto de la
presión de reventón del tubo flexible. En los catálogos se ha considerado esto
como sobre presiones de servicio admisible.
Al seleccionar el material del tubo también habrá que considerar la
resistencia del material interno y externo frente al fluido y al medio ambiente.
En los tubos flexibles de uso comercial la goma interna es estable si se
emplean fluidos a base de aceite mineral y glicoles acuosos. Para esteres
fosfóricos deben preverse recubrimientos internos especiales. El recubrimiento
externo de los tubos comerciales debe ser resistente a los rayos ultravioleta.
4.6 Criterios de planificación:
El montaje de tuberías en el sistema hidráulico se encuentra casi al final
de una cadena de actividades (una serie de pasos) que sólo puede realizarse
dentro del plazo previsto y cualitativamente bien si la planificación es realizada
cuidadosamente. Para ello, se deben tener en cuenta muchas variables, tales
como:
- Presiones.
- Velocidades.
- Fuerzas extremas.
- Influencias del medio.
- Limpieza.
- Posibilidades de montaje y desmontaje.
- Seguridad contra daños.
- Disposición clara.
- Caída de presión admisible.
- Calidad el material.
47
4.6.1 Consideraciones importantes.
Cabe mencionar que, cada línea a utilizar tiene una función en el sistema
hidráulico de la máquina. Para ello hay que tener en cuenta los siguientes
aspectos:
- En una bomba, a no ser que esté especificado, el orificio mayor es
siempre la entrada y por lo tanto el de menor diámetro es la salida, por
esto es aconsejable mantener el mismo tamaño en toda la longitud de la
línea de entrada a la bomba y que esta sea lo más corta posible, esto
nos permite reducir considerablemente los accesorios en la entrada.
- Como generalmente existe un vacío a la entrada de la bomba, las
conexiones en la línea de entrada deben de ser estancas. De otra forma,
podría entrar aire en el sistema.
- Es recomendable reducir al máximo el accesorio y codos en la línea de
retorno, ya que se generan muchas pérdidas de energía en el sistema.
- Las líneas de retorno no estancas deben ser ubicadas debajo del nivel
de aceite para impedir que se genere turbulencia y que además entre
aire al sistema.
- Las líneas situadas entre los actuadores y las válvulas reguladoras de
velocidad deben ser cortas y rígidas para control preciso de caudal.
4.7 Instalación.
4.7.1 Precauciones para la instalación.
La instalación de la red debe ser llevada a cabo cuidadosamente. Para
ello es recomendable tener en cuenta los siguientes aspectos:
48
Limpieza durante el trabajo:
Durante la instalación debe evitarse que penetre suciedad al sistema
hidráulico. Esto implica que el lugar de montaje debe estar protegido contra
corrientes de aire que aportan suciedad nociva. Las tuberías, bloques y
componentes deben suministrarse cuidadosamente cerradas al lugar de
montaje.
Masa del sistema de tuberías:
De acuerdo con el nivel de presión de la red de tuberías, esta resulta
más pesada. Esto influye sobre el montaje y la construcción del apoyo.
Montaje recto, directo y claro de las tuberías:
Un transcurso recto de las tuberías resulta económico, facilita la
orientación y, por ende, el mantenimiento.
Para ello resulta conveniente:
- Trabajar según el contorno principal de la construcción.
- Liar con conductos.
- Evitar situaciones complejas.
- Diferenciar los distintos sistemas.
Montaje libre de tensiones.
Las tuberías deben ser instaladas libres de tensiones. En aquellos
lugares en que se esperan problemas en cuanto a tensiones por tolerancias,
influencias de temperatura o efectos de las construcciones de apoyo, deben
tomarse las medidas pertinentes para evitarlo, ya que pueden ocasionar un
gran daño.
49
Algunas recomendaciones:
- Empleo de tubos flexibles o compensadores.
- Empleo de medidas de expansión.
- Empleo de piezas de adaptación, que deberán ser medidas y elaboradas
cuando el montaje llegue ha dicho punto.
4.7.2 Instrucciones de montaje.
- Una vez determinado el trazado de la tubería comienzan los trabajos en
el lugar de obras con el armado de la construcción de apoyo y las
abrazaderas para tubos. De este modo queda determinado el desarrollo
definitivo de la tubería.
- Deberá tenerse en cuenta que los efectos de sacudidas pueden causar
grandes daños en el sistema hidráulico. El mismo sistema puede
producir vibraciones, por ejemplo por cavitación, movimientos del pistón,
pulsaciones de presión y movimientos mecánicos, que pueden traer
aparejado un deterioro de la construcción del apoyo.
- Mediante la correcta determinación de los puntos de apoyo y sujeción de
las tuberías pueden reducirse drásticamente las influencias de las
vibraciones.
- Es importante que las tuberías hayan sido montadas libres de tensión;
Tuberías que hayan sido colocadas bajo tensión deberán corregirse
inmediatamente.
- Tener en cuenta variaciones de posición condicionadas por las
temperaturas, ya sean altas o bajas, para ello habrá que prever lazos de
expansión, tubos flexibles o compensadores.
- A fin de facilitar el montaje y desmontaje en caso de reparaciones, las
conexiones deben colocarse en forma alternada.
50
Montaje del sistema hidráulico:
1. Una vez que los cilindros hayan sido montados en la estructura de la
máquina, se procederá a colocar las líneas de fluido desde la bomba
ubicada en el chasis del camión, hasta los cilindros montados en los
brazos, para ellos se utilizarán elementos como fittings, tuberías y
mangueras.
2. Las tuberías serán fijadas a la estructura de los brazos y a la de los
cilindros, en sus extremos se utilizarán elementos de unión, para
posteriormente, conectar el sistema a través de mangueras, así de esta
manera se evitara curvar innecesariamente las tuberías.
3. Las mangueras serán utilizadas en todos los puntos de unión donde sea
muy poco factible el uso de las tuberías de alta, un ejemplo de ésta es
que la salida de la bomba y el retorno, los cuales se harán con estos
elementos.
4.7.3 Mantenimiento oleohidráulico, generalidades.
Con la planificamos y la realización de actividades de mantenimiento de
rutina (horas, días, semanas, meses, etc.) cualesquiera sea, se podrán evitar
muchos problema en el sistema oleohidráulico. La prevención empieza con el
conocimiento del daño causado por la contaminación. En esta sección daremos
algunas recomendaciones básicas, para más detalle.
La contaminación es el enemigo número uno de los sistemas
oleohidráulicos.
Hay tres elementos a considerar en el mantenimiento de los sistemas
hidráulicos:
51
Prevención.
La contaminación, puede ser evitada. Los componentes están expuestos
al polvo, arena y agua que, por consiguiente, pueden entrar en el sistema
hidráulico y causar un desgaste prematuro. Si puede controlar esta
contaminación podrá mantener la eficiencia del sistema.
Detección.
Como los sistemas hidráulicos son sistemas cerrados, lo que quiere
decir que la mayor parte del desgaste de los componentes se produce
internamente. Para detectar el desgaste y otros problemas dentro del sistema
no hay más herramienta disponible que el analizar el aceite periódicamente.
Inspección.
La observación diaria de la máquina, la búsqueda de fugas y el control
de las prestaciones de la máquina, pueden detectar muchos problemas antes
de que obliguen a una parada no programada de la máquina.
Los efectos de la contaminación son, frecuentemente, difíciles de
detectar porque las pérdidas de eficiencia se van produciendo lentamente a lo
largo del tiempo, es una perdida acumulativa, hasta que llega un minuto que se
hace sentir, es cuando es demasiado tarde . Por ejemplo si la pérdida llega a
ser del 20% antes de que usted note la diferencia, aunque su máquina haya
trabajado cinco días su productividad habrá sido de solo cuatro. Esta pérdida
invisible puede llegar a tener un impacto enorme en sus costos de operación.
52
Control de la contaminación durante el trabajo.
En el área de trabajo pueden introducirse en el sistema oleohidráulico
una gran variedad de agentes contaminantes. Una de las formas más comunes
de que entre suciedad y otros elementos contaminantes no deseados es a
través de la junta limpiadora del cilindro. Si las juntas están rayadas o picadas,
la suciedad entrara en los cilindros. Para prevenir la contaminación en el lugar
de trabajo siga los siguientes pasos:
Realice las inspecciones diarias.
Inspeccione la máquina todos los días para comprobar que no tiene
fugas o pérdidas. Si las hubiera, repárelas inmediatamente.
Mantenga lleno el depósito hidráulico.
Un nivel insuficiente es la causa principal de cavitación de la bomba, que
puede conducir su avería y a la contaminación de todo el sistema. Un nivel de
fluidos bajo puede ocasionar la elevación de la temperatura del aceite y su
degradación.
Cambie el aceite regularmente y con limpieza.
La vida de un aceite viene determinada por muchos factores entre los
que se incluyen las condiciones de trabajo. La norma general es cambiar el
aceite cada 2000 horas. Los resultados de algún tipo de análisis del aceite nos
permitirán ajustar los periodos de cambio del mismo. Vacíe el aceite usado
cuando esté caliente y agitado (de esta forma, al estar los contaminantes
mezclados con el aceite, serán eliminados en mayor cantidad al vaciarlo).
Vierta el aceite nuevo cuando esta frío y sin agitar (los contaminantes están
depositados en el fondo y permanecerán en él durante todo el llenado).
53
Utilice el filtro adecuado.
Los filtros deben cambiarse al menos cada 500 horas. Si se utiliza un
filtro inadecuado se puede poner en peligro el rendimiento del sistema. La
utilización de filtros que no cumplen las especificaciones requeridas puede
causar la contaminación del sistema o crear problemas de resistencia al paso
de los fluidos que puede llegar a obligar a cambiar los filtros con mayor
frecuencia que la recomendada. Para evitar estos problemas, se recomienda
utilizar los filtros que cumplen todas las especificaciones del fabricante de su
máquina, es importante conservar los filtros nuevos en su envase original
hasta el mismo momento de su utilización. El envase evitará que se
contaminen.
4.8 Puntos de engrase
La instalación de puntos de engrase tiene como misión minimizar o
aminorar las fallas de materiales que están sometidas a un gran esfuerzo
mecánico. Esto se debe a que en los puntos en los que se ubican, existe una
mayor sensibilidad del sistema articulado del brazo elevador, es decir, en estos
puntos se generan y/o concentran las mayores temperaturas debido al roce de
los mecanismos que están actuando debido a los trabajos que realizan.
Por este motivo para evitar esas fallas, se utilizara la grasa lubricante
Shell Alvania Grease HDX2 ya que cumple con los requisitos necesarios para
este tipo de trabajo, esta grasa es de alto desempeño con lubricantes solido,
para trabajo pesado, la cual está hecha a base de aceite mineral con alto índice
e viscosidad y un jabón espesante con una mescla de litio y calcio. (Ver anexo
D.1), para más detalle.
Entre otras características esta grasa también sirve para cargas de
impacto, funcionando en condiciones hostiles y de alta humedad como es el del
bastidor que se encuentra ubicado en el remolque.
54
Los brazos deben lubricarse en todos los puntos según el esquema de
lubricación, que se mostrarán a continuación. (Figura.5.6 y 5.7).
Figura 5.6. Puntos de engrase del los brazos
Figura 5.7. Puntos de engrase del remolque
55
Lubricante- motor.
Para el motor que utilizaremos un Deutz diesel fabricación argentina,
este motor se utilizara para el accionamiento de la bomba, y por ese motivo es
que elegimos el lubricante SHELL RIMULA MV 15 W-40, ya que estará
sometido a mucha carga de trabajo.
La designación SAE 15 w 40, indica la viscosidad el aceite medida a 18
grados y a 99 grados, en ese orden, comportándose el mismo producto en frio
como un monogrado SAE 15 W y en caliente como un monogrado SAE 40
Motor.
El motor que accionará la bomba debe ser capaz de entregar 56 Hp, en
un punto dentro de sus curvas, tanto de rendimiento como de consumo de
combustible y potencia (ver Anexo G).
De la curva se obtiene el punto de operación, para una velocidad de
1500 rpm una potencia de 70 HP (52 KW), y un consumo específico de
combustible de 223 g/kWh.
Características principales y suministro:
- Motor: Diesel
- Marca: Deutz
- Procedencia: Argentina
- Modelo: BF4L913
- Cilindrada: 4.086 cm3
- Pot. Continua: 78,9 HP a 1800 RPM
90 HP a 2100 RPM
- Compresión: 18:1
- Configuración: 4 cilindros en línea, inyección directa, turboalimentado.
- Enfriamiento: Aire, incluye ventilador axial.
56
Detalles de suministro:
- Sistema de inyección de combustible completo.
- Motor de arranque 12V.
- Alternador de carga 12V.
- Incluye Batería para arranque 12V.
- Filtro de combustible.
- Filtro de aceite con elemento desechable.
- Enfriador de aceite integrado.
- Filtro de aire seco.
- Bomba Bosch.
Motor Deutz
57
Características del Motor
Tabla 5.8, Características técnicas del motor.
58
Dimensiones
Tabla 5.9, Dimensiones del motor.
59
Lubricante-sistema hidráulico.
El lubricante que se utilizara en el sistema hidráulico de los brazos será
el Shell tellus, este lubricante es a base de aceite mineral con alto índice de
viscosidad, especial para altos desempeños de trabajo, ya que estos
lubricantes minerales obtenidos por destilación del petróleo son fuertemente
aditivados para poder:
1. Soportar diversas condiciones de trabajo
2. Lubricar a altas temperaturas
3. Permanecer estable en un amplio rango de temperatura
4. Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante
(visibilidad)
5. Tener un índice de viscosidad alto.
6. Tener higroscopicidad definida como la capacidad de retener humedad.
También se puede destacar que este lubricante es compatible con la
bomba seleccionada, y por otra parte también con todos los componentes de
sellado.
60
CAPITULO V.
ARMADO.
5.1. Esquema de montaje estructural
5.1.1. Ensamble de la base
- Paso número 1, Pieza (BT) Base trasera
Para dejar bien alineadas las piezas ocupadas en este paso se necesita
soldarlas en conjunto, ya que sirven de guía para sus ajustes en la unión, por lo
tanto las piezas serán unidas de la siguiente forma: la pieza (BT) 4401 con la
pieza (BT) 4150 y la (BT) 4050 según indica el plano de ensamble (recordar
que deben quedar las piezas bases con las alas perpendiculares).
- Paso número 2, Pieza (BT) Base Trasera
Se continúa ensamblando la pieza anterior mediante soldadura guiándose
por el lado externo de la pieza (BT) 4401, la cual se unirá perpendicularmente a
la pieza (BT) 4600 para posteriormente ser unido según el plano igualmente
perpendicular a (BT) 4402.
- Paso número 3, Pieza (BT) Base Trasera
Posteriormente se continua ensamblando perpendicular al conjunto del
paso número 2, guiándose por la pieza (BT) 4402, al conjunto se ensamblará
linealmente las piezas (BT) 4200, (BT) 4101, (BT) 4250, esto queda reflejado
en el plano de soldadura.
61
- Paso número 4, Pieza (BT) Base Trasera
Se continúa ensamblando el conjunto de piezas del paso anterior con las
piezas (BT) 4700 y (BT) 4750 siguiendo el procedimiento indicado por el plano
de soldadura y las distancias guías del plano de diseño.
- Paso número 5, Pieza (BT) Base Trasera
Se continúa el ensamble del conjunto anterior terminado, instalando la pieza
(BT) 4450 guiándose por la parte frontal de las piezas (BT) 4401, (BT) 4402 y
(BT) 4600.
- Paso número 6, Pieza (BT) Base Trasera
En este paso se unen la pieza (BT) 4550 con la (BT) 4500.
- Paso número 7, Pieza (BT) Base Trasera
En este paso se ensambla mediante soldadura el conjunto del paso número
6, el cual se une con la pieza (BT) 4351
- Paso número 8, Pieza (BT) Base Trasera
En este paso se une mediante soldadura con el conjunto del paso número
7.
- Paso número 9, Pieza (BT) Base Trasera.
En este paso, que es el final, se unen las piezas (BT) 4650 y (BT) 4651.
62
5.1.2. Ensamble Pieza Columna
- Paso número 1, Pieza (C) Columna.
En esta fase de ensamble se soldará mediante el proceso indicado en el
plano de soldadura las piezas (BT) 2151 con (BT) B2200.
- Paso número 2, Pieza (C) Columna.
En este paso se unirá el conjunto anterior para la formación del sólido con la
pieza (C) 2200.
- Paso número 3, pieza (C) Columna.
Se continúa en esta fase de ensamble ocupando el conjunto ensamblado en
la fase anterior, uniéndolo mediante un proceso de soldadura indicado en el
plano de éste, con las piezas (C) 2001 y (C) 2003.
- Paso número 4, Pieza (C) Columna.
En este paso se procede a unir mediante el proceso de soldadura, el
conjunto anterior en la parte superior la placa (C) 2100.
- Paso número 5, Pieza (C) Columna.
Siguiendo con el ensamblando, la pieza (C) 2050 en la parte inferior del
conjunto con el proceso de soldadura indicado en dicho plano.
63
5.1.3. Ensamble Brazo Elevador
- Paso número 1, Pieza (BE) Brazo Elevador.
En la siguiente fase de ensamble, se acoplará la pieza (BE) 3100 con (BE)
3401 con el mismo procedimiento que las piezas símiles a las anteriores
codificadas como (BE) 3103 y (BE) 3403
- Paso número 2, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura las dos piezas anteriormente preparadas en el
paso número 1. Las piezas con (BE) 3150, recordar que deben quedar
perpendiculares respecto a las dos piezas anteriores.
- Paso número 3, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura la pieza del paso anterior con la pieza (BE) 3300.
- Paso número 4, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura las piezas del paso anterior con la pieza (BE)
3200.
- Paso número 5, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura el conjunto de piezas anteriores con la pieza (BE)
3250.
- Paso número 6, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura el conjunto de piezas anteriores con pieza (BE)
3350 (BE) 3400.
64
- Paso número 7, Pieza (BE) Brazo Elevador.
Ensamblar con soldadura el conjunto de piezas anteriores con pieza (BE)
3400 y (BE) 3401.
5.1.4. Ensamble pieza (CP) Cajón Pata
- Paso número 1, Pieza (CP) Cajón Pata.
En este paso se unen conjuntamente como indica el plano de soldadura de
dicha pieza las piezas (CP) 1200 Y (CP) 1203 perpendiculares a (CP) 1301
según el procedimiento indicado.
- Paso número 2, Pieza (CP) Cajón Pata.
Se prosigue uniendo la pieza (CP) 1050 con el conjunto ensamblado en el
paso anterior.
- Paso número 3, Pieza (CP) Cajón Pata.
Acá se unen conjuntamente las planchas (CP) 1100 en la parte superior del
conjunto y la pieza (CP) 1150 en la parte superior con el procedimiento
indicado en el plano de soldadura.
- Paso número 4, Pieza (CP) Cajón Pata.
En este paso se une la pieza (CP) 1150 en la parte posterior de nuestro
conjunto mediante el proceso indicado en el plano de soldadura.
- Paso número 5, Pieza (CP) Cajón Pata.
En esta parte final se ensambla el conjunto terminado del paso anterior con
la pieza (CP) 1052 con el proceso indicado en el plano de soldadura.
65
5.1.5. Ensamble pieza (PA) Pata de Apoyo
- Paso número 1, Pieza (PA) Pata de Apoyo.
En esta pieza se comienza ensamblando las piezas del macizo las cuales
son (PA) 1250 unido perpendicularmente a (PA) 1352 y la pieza (PA) 1301
tiene que estar perpendicularmente unida a la pieza (PA) 1352 y paralelos con
referencia a la pieza (PA) 1301.
- Paso número 2, Pieza (PA) Pata de Apoyo.
Se ensambla con el conjunto unido en el paso anterior la pieza (PA) 1150
mediante el proceso especificado en el plano de soldadura.
- Paso número 3, Pieza (PA) Pata de Apoyo.
En este paso se une el conjunto anterior terminado con la pieza (PA) 1250
mediante el proceso de soldadura especificado en el plano de soldadura.
- Paso número 4, Pieza (PA) Pata de Apoyo.
Se continúa ensamblando la pieza (PA) 1100 con el conjunto unido
anteriormente.
- Paso número 5, Pieza (PA) Pata de Apoyo.
En esta fase final de ensamble se une mediante el proceso de soldadura
indicado en su plano la pieza (PA) 1200 en la parte inferior del conjunto.
66
5.1.6. Ensamble pieza base de apoyo (ver plano 4.6)
- Paso número 1, Pieza Apoyo (F).
Se inicia mediante el proceso de soldadura indicado en dicho plano uniendo
la pieza (F) 6100, con la pieza (F) 6150 y con la pieza (F) 6101.
- Paso número 2, Pieza Apoyo (F).
Se finaliza uniendo por el proceso indicado en el plano de soldadura las
piezas (F) 6201 (F) 6203.
5.2. Montaje mecánico.
El montaje de las subestructuras que conforman el cargador de
contenedores será realizado sobre el chasis del camión, el cual se debe
encontrar firme y en un lugar adecuado para esta delicada tarea.
El montaje consta de múltiples pasos a seguir en una secuencia lógica la
cual debe ser respetada para lograr el armado de forma rápida y segura.
Previo a empezar es necesario recalcar, que se necesitan
herramientas adecuadas para esta labor, además de un tecle mecánico el cual
resulta indispensable para esta labor de lo contrario será imposible realizar
debido a la gran envergadura y al peso de las estructuras metálicas.
67
5.2.1. Esquema de montaje mecánico.
- Paso 1.
Se deberá levantar la base (BT) y posicionarla sobre el chasis con el tecle y
asegurarla para que soporte las cargas de las demás subestructuras lo más
estable y firme posible, sin que exista ninguna posibilidad de movimiento.
- Paso 2.
Levantar la columna (C) para colocar el buje C en ambos orificios indicados
en el plano 5.
- Paso 3.
Colocar la columna (C) sobre la base (BT) con el tecle, de manera que
calcen los orificios correspondientes para luego poner el pasador J.
Figura 6.0. Esquema de montaje paso 3.
68
- Paso 4.
Mantener la columna (C) elevada a una altura prudente y segura, colocar el
cilindro- pistón (2) haciéndolo calzar con los orificios de la base como se ve en
el plano, luego colocar el pasador B.
- Paso 5.
Colocar los bujes A en el orificio correspondiente del brazo elevador (BE).
- Paso 6.
Este es un paso muy importante ya que ahora se ensamblará una tercera
parte que es el brazo elevador. Se deben hacer calzar los orificios del cilindro
(2), del Brazo Elevador (BE) y de la columna (C) tal como se ve en el plano.
Una vez hecho este ajuste se puede colocar el pasador H.
Figura 6.1. Esquema de montaje paso 6.
69
- Paso 7.
Esta etapa consiste en colocar el cilindro (1) entre la columna (C) y el Brazo
Elevador (BE), esto se logra levantando el Brazo Elevador (BE) por medio del
tecle, este realizará un pivote gracias el pasador H. Se hará calzar primero el
cilindro (1) con la columna (C) mediante el pasador I. Luego se baja el brazo
elevador (BE) gradualmente hasta que calcen los hoyos para colocar el
pasador G.
Figura 6.2. Esquema de montaje paso 7.
Ahora se empieza con las partes destinadas a darle estabilidad al
sistema como lo son el cajón, la pata y la base de apoyo.
70
- Paso 8.
Se coloca los bujes B en sus respectivos orificios en el Cajón Pata (CP).
- Paso 9.
Colocar el Cajón Pata (CP) en posición horizontal con ayuda del tecle con el
fin de hacer calzar los orificios y poder introducir el pasador C, que une el
Cajón Pata (CP) con la Base Trasera (BT).
- Paso 10.
Este paso consiste en colocar el cilindro (4) que une el Cajón Pata (CP) con
la Base Trasera (BT); el pasador A va en la Base Trasera (BT) y la rótula del
vástago (4); el pasador D va en el cajón y la rótula del cilindro (4). Esto se logra
levantando el cajón que pivotea en el pasador C a la altura necesaria para que
calce el cilindro, primero en la base y luego en el cajón.
Figura 6.3. Esquema de montaje paso 10.
71
- Paso 11.
Se coloca el cilindro (3) que es el encargado se sacar y guardar la Pata
Apoyo (PA). Se introduce el dispositivo con la rótula del cilindro hacia adentro
hasta que calcen los orificios del extremo del cajón y la rótula, logrado esto se
coloca el pasador E.
Figura 6.4. Esquema de montaje paso 11.
72
- Paso 12.
En este paso corresponde colocar la Pata Apoyo (PA) dentro del Cajón Pata
(CP) y simultáneamente el cilindro (3) dentro de la pata hasta que los orificios
de la pata y la rótula del vástago coincidan.
- Paso 13.
Se colocan lo bujes D a la base de apoyo (F) de adentro hacia afuera.
- Paso 14.
Ahora finalmente corresponde ensamblar la última pieza, la base de apoyo
(F). Primero se ajusta la base de apoyo (F) de manera de calzar los orificios de
dicha base, el extremo de la Pata Apoyo (PA) y la rótula del vástago del cilindro
(3). Una vez hecho esto, se introduce el pasador F.
Figura 6.5. Esquema de montaje paso 14.
73
Luego se coloca el pasador del soporte de cadenas en el extremo
superior del brazo elevador tal como se muestra en el paso nº 14 del plano de
montaje.
Figura 6.6. Brazo armado.
- Paso 15.
Ahora un extremo del cargador de contenedores ya se encuentra
completamente y correctamente armado. Posterior a esto se realiza el mismo
procedimiento para el brazo del otro extremo.
74
CAPITULO VI.
ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL CARGADOR DE
CONTENEDORES LATERAL
6.1. Dimensiones del equipo.
Figura 6.7. Esquema de dimensiones del camión.
6.1.1. Dimensiones Longitudinales de la rampa en (mm).
Tabla 6.8. Dimensiones longitudinales de la rampa.
A Longitud Total del Chasis 13600
B Distancia del Pivote Central al eje trasero 11200
C Distancia del Pivote Central al canto posterior del Chasis 12100
D Distancia entre ruedas 1600
E Saliente Delantero 1500
F Saliente Trasero 900
75
6.1.2. Dimensiones Longitudinales de carga en (mm).
Tabla 6.9. Dimensiones longitudinales de carga.
G Anchura de la unidad de Elevación 620
H Longitud de Carga contenedor 20’
Longitud de Carga contenedor 40’
6055
12187
I Distancia entre ejes adecuada de la unidad de tractor 2300 – 4200
J Longitud Total del Vehículo Completo 15800 - 18000
6.1.3. Dimensiones de Altura en (mm).
Tabla 7.0. Dimensiones de altura.
K Amarres del contenedor sin carga 1584
L Altura Total Descargado 3860
M Altura Total con Contenedor 3973
6.2. Pesos (Kg.)
Tabla 7.1 Pesos.
Peso Total Máximo del Equipo 41835
Peso sin Cargar del Equipo 8835
Carga Útil Máxima 33000
Capacidad Máxima de Elevación 33000
Capacidad Máxima de Apilado 33000
76
CAPITULO VII.
CONCLUSIONES
Dando por finalizado este proyecto, podemos llegar a concluir que:
El desarrollo de este proyecto permitió conocer varios aspectos
importantes que se deben tener en consideración a la hora de realizar un
proyecto de fabricación de esta envergadura.
El proyecto realizado tuvo por finalidad la fabricación del cargador de
contenedores lateral a partir de un diseño entregado por alumnos de la escuela
de ingeniera civil mecánica. Comenzamos estudiando y analizando el diseño
completo y evaluando posibles mejoras, buscando la mejor manera de construir
la estructura del cargador con el mínimo posible de cambios, sin alterar el
funcionamiento.
Como un primer análisis se puede decir que para hacer efectivo el
proyecto se debió hacer algunas modificaciones mínimas al diseño original, al
sistema hidráulico.
Hechas las modificaciones pertinentes se realizaron planos de diseño,
trazado, fabricación y montaje, planos de los cuales se determinaron los
materiales necesarios para construirlo.
Se cotizaron y adquirieron todos los componentes necesarios para su
construcción y se contó con los recursos humanos correspondientes para ello,
además se busco la mejor alternativa para la fabricación de piezas
aprovechando al máximo todo el material adquirido.
En cuanto al análisis económico llegamos a la conclusión que al fabricar
una unidad del cargador su valor es relativamente excesivo, pero si se fabricara
en serie resultaría más atractivo económicamente, además algunos gastos no
se incluyeron como por ejemplo, gastos de ingeniería.
77
GLOSARIO.
Acero: Aleación de hierro-carbono con bajo porcentaje de este último. Se
caracteriza por su gran tenacidad y capacidad de adquirir dureza mediante
tratamientos térmicos.
Tratamiento térmico: Proceso que comprende el calentamiento de los metales
a temperaturas definidas, manteniéndolas a esa temperatura por suficiente
tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de
mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente la dureza,
la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento
térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y
carbono.
Actuador: Dispositivo que convierte la energía hidráulica en energía mecánica.
(Motor o cilindro.)
Bomba: Dispositivo que convierte la energía mecánica en transmisión fluida de
esta energía, nos proporciona una presión y caudal deseado.
Presión: Es la fuerza por unidad de área. Se expresa normalmente en kg/cm2.
Caudal: El volumen de fluido que pasa a través de una conducción por unidad
de tiempo.
Circuito: Trayectoria completa en un sistema hidráulico, incluyendo el
dispositivo generador de caudal.
Cilindro: Elemento que transforma energía hidráulica en movimiento y fuerzas
lineales. La fuerza es proporcional al área de la sección recta y a la presión
hidráulica que actúa sobre la misma.
Cilindro de doble efecto: Cilindro en el que la fuerza del fluido puede ser
aplicada en ambas direcciones.
78
Cilindro de simple efecto: Cilindro en el que la energía hidráulica produce
fuerza o movimiento en una sola dirección. (El retorno se efectúa mediante la
acción de la gravedad o por muelles.)
Mecanizado: Es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de
operaciones de conformación de piezas mediante remoción de material, ya sea
por arranque de viruta o por abrasión.
Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras
piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los
productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran
operaciones posteriores.
Soldadura: Es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos
materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a
través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas
derritiendo ambas y agregando un material de relleno derretido (metal o
plástico), el cual tiene un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, para
conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse,
se convierte en una unión fuerte.
Corte por plasma: El corte por plasma es una herramienta de precisión,
fácilmente ajustable, y que no necesita contacto mecánico con la pieza.
Nos permite cortar piezas de alta precisión a una altísima velocidad de corte;
además es un proceso rápido y silencioso orientado al corte de chapas finas de
metal, madera, plástico, tela o cerámica, con un mínimo de pérdida de material
y sin distorsiones. Cabe destacar que este tipo de corte se lleva cabo con un
altísimo nivel de precisión, lo que permite realizar tareas sumamente
avanzadas y delicadas. El corte por plasma controlado por computador (CNC)
es una forma rápida y precisa y de alta repetitividad de crear piezas de todas
las formas y tamaños en planchas de los más diversos materiales con un
acabado perfecto.
79
Normalización: Es el conjunto de reglas o normas que regulan un proceso
determinado, como la construcción de pernos, tornillos u otros componentes.
ANSI: American National Standards Institute (Instituto Nacional
Estadounidense de Estándares.)
ASTM: American Society for Testing Materials (Sociedad Americana de Testeo
de Materiales.
AWS: American Welding Society. (Sociedad Americana de Soldadura.)
SAE: Sociedad de Ingenieros Automotrices.
NPT: National Pipe Thread; esta norma define el tipo de roscado y
estanqueidad, tubo rosacado y codo.
Motor: Dispositivo que transforma la energía hidráulica en energía mecánica
de rotación.
Hidráulica: Ciencia que trata de las presiones y caudales de los líquidos.
Línea: Tubo, tubería o manguera flexible que actúa como conductor de un
fluido hidráulico.
Línea de aspiración: Línea hidráulica que conecta el depósito con la entrada
de la bomba.
Línea de presión: Línea que lleva el fluido hidráulico de la salida de la bomba
al orificio presurizado del actuador.
Línea de retorno: Línea utilizada para llevar el fluido de la salida del actuador
al depósito.
Manómetro: Escala de presión que no tiene en cuenta la presión atmosférica y
el punto cero es 1 kg/cm2 absoluto, se pone después de la bomba.
Válvula: Dispositivo que controla la dirección, presión o caudal de un fluido.
80
Válvula antirretorno: Válvula que permite el paso del fluido en una sola
dirección, quedando bloqueado en sentido contrario.
Válvula de seguridad: Válvula accionada por presión que desvía el caudal
procedente de la bomba a tanque, limitando la presión del sistema a un valor
máximo predeterminado.
Válvula direccional: Válvula que envía caudal o impide el paso del mismo en
direcciones determinadas previamente.
Vástago: Pieza de forma cilíndrica, de diámetro constante, que se utiliza para
transmitir un empuje. Embolo.
Volumen: Tamaño de un espacio o cámara en unidades cúbicas.
Filtro: Es el encargado de retirar los agentes extraños en suspensión (trozos
de metal, plásticos, etc.), que puedan dañar algún componente.
Tanque: Depósito donde se aloja el fluido.
81
BIBLIOGRAFIA
[1] Manual Automation Studio 5.0.
[2] AUTODESK MECHANICAL DESKTOP. (2005). Manual del usuario.
[3] Manual de Seguridad y Operación Indura.
[4] Normas AWS sección d 1.1.
[5] Normas del Acero Gerdau Aza.
[6] Normas de dibujo técnico ISO 5457.
[7] Norma acabado superficial ISO 1302.
[8] Norma de tolerancias ISO 4033.
[9] Norma de representación soladura ISO 40633.
[10] Normas representación soldadura Nch1350 of 96.
[11] Introducción de Normas Chilenas de dibujo técnico. (Nelson García.)
[12] Hiab, referencias y cotizaciones de componentes hidráulicos.
(http://www.hiab.cl)
[13] Homecenter, cotizaciones de componentes estructurales.
(http://www.homcenter.cl)
[14] Hubfix, referencia y cotización de componentes hidráulicos.
(http://www.hubfix.cl)
82
[15] Indura, cotización de soldaduras y elementos de mecanizado.
(http://www.indura.com)
[16] Kupfer, ccotizaciones de componentes estructurales (aceros y bronce).
(http://www.kupfer.cl)
[17] Shell, cotización de lubricantes y fluidos hidráulicos.
(http://www.shell.com)
[18] Vignola, cotización de los componentes del sistema óleo-hidráulico.
(http://www.vignola.cl)
83
ANEXO A
RECOMENDACIONES PARA USO DEL EQUIPO
MANIOBRADO
Instrucciones generales para el manejo
Las grúas se controlan desde una caja de maniobra portátil. El
conductor puede moverse de un lado a otro sin necesidad de soportar los
gases de escape y los ruidos. Normalmente la mejor ubicaron es en la parte
posterior del chasis. Desde allí se consigue la mejor visibilidad de maniobra.
La función de la caja de maniobra permite movimientos de varios
cilindros simultáneamente. Normalmente se operan ambas grúas
paralelamente. Una de las grúas puede ser desconectada para, por ejemplo,
más fácilmente poder ajustar una grúa sobre un pavimento inclinado, o al
bajar una cerradura de contenedor. Aprenda desde un comienzo a que
cilindro corresponde cada botón y en qué sentido se desplaza el movimiento.
Usar siempre movimientos suaves y regulares durante la elevación. Es muy
importante que desde un comienzo aprenda la forma de manejo correcta.
Mantenga una buena visibilidad sobre todas las maniobras que se estén
realizando.
Caja de mandos, similar al modelo realizado
DURANTE LA ELEVACION
- No elevar nunca una caja o contenedor fuera del rango especificado.
De esta forma se evitan esfuerzos innecesarios en el cilindro y una
oscilación innecesaria en el contenedor. Durante la elevación la
distancia entre el chasis y el contenedor nunca debe superar 0,4 m.
- Para velocidades de viento superiores a 10 m/s no es apropiado
realizar elevaciones y solamente se deberán hacer en casos
excepcionales y tomando todas las precauciones posibles.
- Mantener siempre una buena visibilidad sobre todas las maniobras.
Equipo descargando carga contenedora
DESPUES DE ELEVACION
Una vez finalizada la elevación, es muy importante recordar el control
de la cerradura del contenedor. Controlar al mismo tiempo que las grúas y las
patas de apoyo se encuentran totalmente plegadas, para que no pueda
ocurrir ningún accidente.
UBICACIÓN DE LAS PATAS DE APOYO
Para elevar con seguridad, es muy importante que las patas de apoyo
se encuentren correctamente situadas. La distancia X entre el centro del pie
de la pata de apoyo y el canto del vehículo debe ser como mínimo 1.750 mm
para permitir una elevación con plena carga. Si la distancia X es menor, la
elevación podrá efectuarse según el diagrama abajo.
Diagrama de apoyo
ANEXO B
MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA SOLDADURA
MEDIDAS DE SEGURIDAD PERSONAL.
La soldadura es una de las tecnologías que más se ha desarrollado en
los últimos años. En la primera década de este milenio se espera un avance
mayor, por lo que se necesitara contar con soldadores calificados,
inspectores preparados para ejecutar controles de calidad, ingenieros
capaces de desarrollar procedimientos de soldadura, etc.
La soldadura por arco es una ocupación segura cuando se toman las
medidas suficientes para proteger al soldador de posibles riesgos. Cuando
se pasan por alto o se ignoran estas medidas, sin embargo, los soldadores
pueden encontrarse con peligros como el de choque eléctrico, sobre
exposición a humos y gases, radiación de arco, e incendio y explosión, que
pueden provocar lesiones graves o aun fatales.
Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas:
PROTECCION PERSONAL
Máscara de soldar:
- Protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros
inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente
empleadas.
Guantes de cuero:
- Tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y
muñecas.
Coleto o delantal de cuero:
- Para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas del
arco.
Polainas y casaca de cuero:
- Cuando es necesario hacer soldadura en posiciones vertical y sobre
cabeza, deben usarse estos aditamentos, para evitar las severas
quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido.
-
Zapatos de seguridad:
- Que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras.
Gorro:
- Protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se
hace soldadura en posiciones.
Soldador con sus respectivos elementos se seguridad
RIEGOS ASOCIADOS EN SOLDADURA POR ARCO
Riesgos de incendio.
- Nunca se debe soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases,
vapores, metales en polvo o polvos combustibles.
- Cuando el área de soldadura contiene gases, vapores o polvos, es
necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar
mientras se suelda.
- Nunca soldar en la vecindad de materiales inflamables o de
combustibles no protegidos.
Soldador trabajando irresponsablemente próximo a líquidos inflamables.
Ventilación.
- Para soldar en áreas confinadas siempre se debe utilizar un extractor
lateral con el fin de evacuar los humos y gases emitidos, ya que estos
pueden provocar daños a la salud.
-
Soldador trabajando en un lugar con ventilación.
Humedad.
- La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una línea a
tierra que puede producir corriente al cuerpo del operador y producir
un choque eléctrico.
- El operador nunca debe estar sobre una poza o sobre suelo húmedo
cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar húmedo.
- Deberá conservar manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente
seco.
Soldador trabajando con humedad.
ANEXO B.1
TIPO DE ELECTRODO
Descripción:
- El electrodo 6011 posee un revestimiento de tipo celulósico diseñado para
ser usado con corriente alterna, pero también se le puede usar con corriente
continua, electrodo positivo. La rápida solidificación del metal depositado
facilita la soldadura en posición vertical y sobrecabeza. El arco puede ser
dirigido fácilmente en cualquier posición, permitiendo altas velocidades de
deposición (soldadura).
Usos:
- Este electrodo es apto para ser utilizado en todas las aplicaciones de
soldadura en acero dulce, especialmente en trabajos donde se requiera alta
penetración.
Aplicaciones típicas:
- Cordón de raíz en cañerías
- Cañerías de oleoductos
- Reparaciones generales
- Estructuras
- Planchas galvanizadas
PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR
Debe seguirse el mismo procedimiento utilizado para soldar con un electrodo
E-6010.
Para obtener los mejores resultados, se recomienda un arco de longitud
mediana que permita controlar mejor la forma y aspecto del cordón. Para soldadura
de filetes planos y horizontales, se recomienda mantener el electrodo a 45º con
cada plancha, oscilándolo en el sentido del avance. El movimiento adelante tiene
por objeto obtener buena penetración y el movimiento hacia atrás controla la
socavación y la forma del cordón. En la soldadura vertical se recomienda llevar el
electrodo en un ángulo de casi 90º, inclinándolo ligeramente en el sentido de
avance. Se debe llevar un movimiento de vaivén, alargando el arco para no
depositar metal en el movimiento hacia arriba y luego acortándolo para depositar en
el cráter y así controlar las dimensiones del depósito y la socavación.
Descripción:
- El electrodo 7018-RH es de bajo contenido de hidrógeno y resistente a la
humedad; Está especialmente diseñado para soldaduras que requieren
severos controles radiográficos en toda posición. Su arco es suave y la
pérdida por salpicadura es baja.
Usos:
- El 7018-RH es recomendado para trabajos donde se requiere alta calidad
radiográfica, particularmente en calderas y cañerías. Sus buenas
propiedades físicas son ideales para ser usado en astilleros.
Aplicaciones típicas:
- Aceros Cor-Ten, Mayari-R
- Lukens 45 y 50
- Yoloy y otros aceros estructurales de baja aleación
Procedimiento para soldar:
- Para soldaduras de filetes horizontales y trabajo de soldadura en sentido
vertical descendente, debe usarse un arco corto. No se recomienda la
técnica de arrastre. En la soldadura en posición sobrecabeza debe usarse un
arco corto con ligero movimiento oscilatorio en la dirección de avance. Debe
evitarse la oscilación brusca del electrodo.
ANEXO B.2
COSTOS SOLDADURA
Lo seleccionado en recuadro rojo, es lo utilizado para poder llevar a cabo el
proyecto, del manual de indura.
Estimación de costos en soldadura:
La tabla siguiente india los requerimientos de consumibles para varios procesos de
soldadura.
- Forma básica del símbolo de soldadura
- Propiedades mecánicas (valores típicos)
- Composición química (valores típicos)
ANEXO C
PINTURA
ANEXO C.1
METODOS DE PREPARACION DE SUPERFICIES
METODOS DE PREPARACIÓN DE SUPERFICIE
1. Limpieza con Solventes SP-1
Este método es usado para remover aceites, grasas y otros
contaminantes usando solventes, emulsiones o compuestos limpiadores. No
es un método satisfactorio de preparación de superficie, debido a que no
remueve óxido, escama de laminación o residuos de recubrimientos.
2. Limpieza con Herramienta Manual SP-2
Esta se lleva a cabo generalmente para remover y eliminar pintura,
óxido y escama de laminación que no estén firmemente adheridos.
3. Limpieza con Herramienta de Fuerza Mecánica SP-3
La ventaja de usar herramienta de fuerza impulsada con energía
eléctrica o neumática, es el avance, comparativamente más rápido que con
en la limpieza con herramienta manual.
4. Limpieza a Metal Blanco SP-5
El 100% de la superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo,
óxido, escama de laminación, recubrimiento viejo o cualquier otro
contaminante. El acabado presenta un color gris claro uniforme y varará
según el abrasivo usado.
5. Limpieza Comercial SP-6
La superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido, escama
de laminación, recubrimiento viejo o cualquier otro contaminante. El acabado
presenta ligeras manchas, vetas y decoloraciones en no más del 33% si la
superficie está picada pueden presentarse residuos de óxido y recubrimiento
viejo.
6. Limpieza Ráfaga SP-7
La superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido flojo,
escama de laminación floja, recubrimiento flojo, excepto que el óxido,
escama de laminación y recubrimientos adheridos pueden permanecer en la
superficie.
7. Limpieza cerca a Metal Blanco SP-10
La superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido, escama
de laminación, recubrimiento viejo o cualquier otro contaminante. El acabado
presenta ligeras manchas, vetas y decoloraciones en no más del 5%.
LIMPIEZA CON CHORRO DE ARENA.
Este es el método más eficaz en la preparación de superficies de acero,
dado que además de eliminar eficientemente la suciedad, oxido de hierro, escamas,
escoria y otros contaminantes proporcionan una superficie áspera de color gris
uniforme, excelente para promover una buena adherencia del recubrimiento.
Dependiendo del tipo de recubrimiento para utilizar, en la práctica se utilizan
tres grados de limpieza con chorro de arena.
CONDICION INICIAL
LIMPIEZA RAFAGA.- La superficie deberá
estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido flojo,
escama de laminación floja, recubrimiento
flojo, excepto que el óxido, escama de
laminación y recubrimientos adheridos
pueden permanecer en la superficie.
LIMPIEZA COMERCIAL.- su aspecto es
intermedio entre los dos tipos de limpieza y
no deber mostrar oxido o herrumbre,
residuos de pintura, aceite, grasa u otra
materia extraña
LIMPIEZA A METAL BLANCO
Se obtiene una superficie gris claro uniforme, eliminando totalmente
cualquier contaminante de los mencionados anteriormente.
El equipo de limpieza con chorro de arena considera un depósito de
fluidización de abrasivo, un compresor o línea de aire comprimido,
mangueras y boquillas los cuales se describen a continuación:
ABRASIVOS: Dependiendo de su naturaleza se obtienen diferentes
acabados característicos. El grado de aspereza o profundidad de las
incisiones provocadas por el abrasivo tienen gran influencia sobre la
adherencia y uniformidad del recubrimiento; si la superficie obtenida es muy
tersa o pulida el grado de "anclaje" o de adherencia será insuficiente,
mientras que si las incisiones son demasiado profundas las crestas o puntos
agudos sobresaldrán sobre la capa de recubrimiento, quedando sin
protección. Los abrasivos más comunes son los siguientes:
a) ARENA SILICA: Por su bajo costo es el abrasivo más utilizado;
además por su dureza no se rompe fácilmente al chocar con la
superficie de Acero. La arena deberá tener un tamaño de partícula
inferior a las 18 mallas ya que tamaños mayores (abajo de 16 mallas)
solo martillean la superficie sin limpiar pequeñas cavidades; por otra
parte, el tamaño de partícula deber ser superior a las del tamiz de 80
mallas a fin de evitar el polvo que producen las partículas muy
pequeñas (arriba de 80 mallas).
Además de la clasificación de la arena es necesario que esta se
encuentre libre de sales, grasa, aceite y suciedad que pudiera
contaminar la superficie.
b) GRAVILLA DE ACERO: Este abrasivo considera fragmentos de Acero
o hierro vaciado con bordes duros y cortantes que prácticamente no
produce polvo y limpia rápidamente. Sus desventajas principales son:
producir una superficie demasiado áspera que requiere de mayor
numero de manos de recubrimiento para cubrir las crestas y de que en
la presencia de humedad atmosférica pueda llegar a oxidarse, por lo
que sí es utilizada contamina la superficie. No se recomienda el uso
de munición de hierro o Acero por su baja eficiencia de limpieza.
En la siguiente tabla se presenta la profundidad del anclaje producido
por estos abrasivos.
Abrasivo Profundidad
del Anclaje
(mils.)
Arena muy fina (80 mallas) 1.5
Arena fina (40 mallas) 1.9
Arena mediana (18 mallas) 2.5
Gravilla de Acero G-50 (25
mallas) 3.3
Gravilla de Acero G-40 (18
mallas) 3.6
Gravilla de Acero G-25 (16
mallas) 4.0
Gravilla de Acero G-1 6 (13
mallas) 8.0
ANEXO C.2
PRIMERA FASE
ANEXO C.3
SEGUNDA FASE
ANEXO D
LUBRICANTES
ANEXO D.1
GRASA
ANEXO D.2
ACEITE PARA EL MOTOR
ANEXO D.3
ACEITE HIDRAULICO
ANEXO E
REMOLQUE
ANEXO F
TABLAS
ANEXO G
MOTOR
ANEXO H
COTIZACIONES
ANEXO I
HIDRAULICA
1.- Cilindros
1.1) Cilindro 1.
N° cilindros: 2 unidades
Fuerza de Empuje: 33040 [Kg]
Presión de Trabajo: 210 [Kg/cm2] ó 2984 [Psi]
Diámetro interior del cilindro: 6 pulgadas
Diámetro del vástago: 3 ½ pulgada.
L (máximo) del cilindro: 230 (cm) (estirado)
Carrera del cilindro: 95 (cm)
1.2) Cilindro 2.
N° cilindros: 2 unidades
Fuerza de Empuje: 33040 [Kg]
Presión de Trabajo: 210 [Kg/cm2] ó 2984 [Psi]
Diámetro interior del cilindro: 6 pulgadas
Diámetro del vástago: 4pulgada.
L (máximo) del cilindro: 305 (cm) (estirado)
Carrera del cilindro: 130 (cm)
1.3) Cilindro 3.
N° cilindros: 2 unidades
Fuerza de Empuje: 33040 [Kg]
Presión de Trabajo: 210 [Kg/cm2] ó 2984 [Psi]
Diámetro interior del cilindro: 8 pulgadas
Diámetro del vástago: 5 pulgada.
L (máximo) del cilindro: 610 (cm) (estirado)
Carrera del cilindro: 296 (cm)
1.4) Cilindro 4
N° cilindros: 2 unidades
Fuerza de Empuje: 33040 [Kg]
Presión de Trabajo: 210 [Kg/cm2] ó 2984 [Psi]
Diámetro interior del cilindro: 6 pulgadas
Diámetro del vástago: 3 ½ pulgada.
L (máximo) del cilindro: 230 (cm) (estirado)
Carrera del cilindro: 95 (cm)
1.5) Cilindro 5
N° cilindros: 2 unidades
Fuerza aproximada que debe soportar el cilindro: 30.000 Kg.
Diámetro interior de 5 pulgadas
Diámetro del vástago: 3 pulgadas
L (máximo) del cilindro: 663 (cm) (estirado)
Presión de operación: 210 bares
La rótula del extremo del vástago es igual a 14,3 (cm).
Diámetro interior de la rótula es de 51 (mm) y el de la rosca 3 ½ (pulgada)
con un largo total de la rótula de 14.3 (cm). (Lo anterior para todos los
cilindros es válido para todos los cilindros). En algunos casos las horquillas
serán modificadas.
2.- Bomba
EATON CHAR-LYNN/ 70523 –RAA
Caudal a 1660 rpm, 27gpm( 114 lt/min)
Potencia requerida a 210 bar: 66 HP (49KW)
Conexiones de succión y presión: 1 ½ y 1(pulgadas)
Desplazamiento: 4,21 (pulg/rev)
Montaje por flange SAE, 2 pernos.
Presión máxima en la carcaza: 25 psi.
Temperatura máxima en la succión: 107 º C.
Vacío continuo máximo en la succión 4” Hg.
Presiones máximas instantáneas: 4000 psi.
Accesorios Bomba
Flange de succión
Diámetro int. 38 mm
Flange de descarga
Diámetro int. 25 mm
3.- Válvula
3.1) Válvula de Sobrepresión piloteada (válvula de seguridad)
Marca y Modelo: CROSS MGF / RV21F
Rango de regulación de presión: 3000 psi.
Capacidad: 40 gpm.
Conexión NPT: 1 – ¾ “.
3.2) Coladores de Succión
Marca y Modelo: Modina Filtri / 6650.62M
Elemento filtrante de metal zincado
Malla de 250 micrones
Temperatura máxima de 100 º C
3.3) Válvula Direccional
Marca y modelo: Modina Filtri/ TM 478 G78
Tipo centro cerrado.
Vuelta al centro por palanca.
Conexión NPT : ¾”
4.- Instrumentos de medición
4.1) Indicador de Nivel y Temperatura
Marca y Modelo: Modina Filtri/ LM254-1-T
Distancia entre centros: 254 mm
Ancho: 32 mm
Rango Temperatura º C: 0 - 80
4.2) Manómetro con Glicerina 2.5” de diámetro
Modelo I MAN 001 036N
Caja anillo acero inoxidable 304
Dial aluminio blanco con marcas negras
Ventana acrílico claro
Tubo bronce fosfórico
Conexión ¼” NPT
Precisión 1,6 % toda la escala
Escala 0-3000 psi
División mínima 100 psi
5.- Filtro de baja presión para retorno.
Elemento filtrante de 10 micrones.
Presión máxima (bar): 7
Temperatura máxima (º C): 90
Capacidad (lt/min): 158
Conexión (B.S.P): 1 ¼”
Con manómetro indicador.
6.- Mangueras
6.1) Manguera de baja presión para succión en la bomba.
Manguera Aeroquip, modelo HC116 SAE 100R4
Tamaño de manguera: -24
Diámetro interno (mm): 38,1
Diámetro externo (mm): 52,1
Presión máxima de trabajo (psi): 150 (10 Kg/cm²)
Presión mínima de ruptura (Kg/cm²): 42
Radio mínimo de curvatura (mm): 250
Servicio a vacío (mm Hg): 710
Peso por metro (Kg): 1,69
Construcción:
Tubo de caucho sintético, refuerzo que consiste en un espiral de acero
insertada entre un trenzado textil interno y otro externo, y cobertura de
caucho sintético.
Aplicación:
Manguera se succión para circuitos hidráulicos, aceites brutos, combustibles
y lubricantes, gasolina, aire o agua.
Gama de temperatura:
De –40 ºC a +93 ºC (-40 ºF a +200 ºF).
Conexiones:
Conexión prensada, macho NPTF, modelo FC9047/191101
Rosca: 1 1/2 – 11 1/2
Tamaño de manguera: -24
Medida A (mm): 109,5
Medida D (mm): 54,4
Diámetro D (mm): 32
6.2) Manguera de alta presión de descarga de la bomba y conexión
hacia los mandos y los cilindros.
Manguera Aeroquip, modelo 2781 HI-IMPULSE SAE 100R2A
Tamaño de manguera: -12
Diámetro interior (mm): 19
Diámetro exterior (mm): 31,8
Presión máxima de trabajo (psi): 3000 (210 Kg/cm²)
Presión mínima de ruptura (Kg/cm²): 630
Radio mínimo de curvatura (mm): 240
Servicio en vacío (mm Hg): -
Peso por metro (Kg): 1,18
Construcción:
Tubo de caucho sintético, refuerzo de dos trenzados de acero y cobertura de
caucho sintético.
Conexiones
Conexión prensada, macho NPTF 191101
Rosca: 1 – 11 1/2
Tamaño de manguera: -12
Medida A (mm): 76,7
Medida D (mm): 39,1
Diámetro E (mm): 15,5
6.3) Manguera de baja presión para retorno desde los mandos hacia el
estanque.
Manguera Aeroquip, modelo 2556 Socketless
Tamaño de manguera: -12
Diámetro interno (mm): 19
Diámetro externo (mm): 26,2
Presión máxima de trabajo (psi): 250 (18 Kg/cm²)
Presión mínima de ruptura (Kg/cm²): 70
Radio mínimo de ruptura (mm): 180
Servicio en vacío (mm Hg): 450
Peso por metro (Kg): 0,36
Construcción:
Tubo de caucho sintético, reforzado con un trenzado textil y cobertura de
caucho sintético.
Aplicación
Para gasolina, aceites brutos, combustibles y lubricantes, agua o aire.
Gama de temperatura:
De –40 ºC a +93 ºC (-40 ºF a +200 ºF).
Conexiones:
Conexión reutilizable, macho NPTF 4738
Rosca: ¾ - 14
Tamaño de manguera: -12
Medida A (mm): 69,1
Medida D (mm): 30,7
Diámetro E (mm): 15,5
6.4) Tubos de acero de alta presión para dirigir caudal hacia los mandos
Marca Voss
Tubos de acero sin costura de bajo contenido en carbono, estirados en frío.
Fabricados según norma DIN 2391, calidad C.
Factor de seguridad: 4
Diámetro Exterior (mm): 25
Diámetro interior (mm): 19
Espesor pared (mm): 3
Presión de trabajo (bar): 250
Capacidad gpm con V = 20 pies/seg: 27,40
6.5) Fittings de acero de alta presión para unión a tubo de acero.
Fittings de acero forjado con tratamiento posterior de fosfato y lubricados.
Las presiones máximas de trabajo están referidas para temperaturas
normales hasta 120 ºC.
Diámetro tubo (mm): 20
Hilo conexión pulgadas: ¾ NPT
Presión máxima (bar): 400
Mangueras hidráulicas:
La vida útil de las mangueras hidráulicas está plenamente relacionada
con las condiciones de servicio a las cuales se encuentran sometidas. Si se
expone continuamente a funcionamiento en sus condiciones extremas de
aplicabilidad sus características se verán rápidamente afectadas por lo cual
es recomendable que se analicen atentamente las características de su uso
al solicitar una en particular.
SAE 100 R1
Características: Construidas en goma sintética con una malla de acero entre
capas. Recomendada para líneas hidráulicas de media presión.
Diámetros disponibles: 3/16 "a 2"
Temperatura Máx.: 95°C.
Presión de trabajo: 26 a 210 bar S/diámetro
SAE 100 R2
Características: Construidas en goma sintética con dos mallas de acero
entre capas. Recomendada para líneas hidráulicas de aceite de alta presión.
Diámetro disponible: 3/16"a 2"
Temperatura Máxima: 95°C.
Presión de trabajo: 79 a 351 bar s/diámetro
SAE 100 R3
Características: Construidas en goma sintética con dos mallas de rayón entre
capas. Recomendada para líneas hidráulicas de presión media de agua,
aceite o soluciones de anticongelante.
Diámetros disponibles: 1/4" a 1 1/4"
Temperatura máxima: 95°C.
Presión de trabajo: 26 a 88 bar s/diámetro.
SAE 100 R5
Características: Construidas en goma sintética con una malla de acero entre
capas y cobertura de trenzado de algodón impregnado en goma.
Recomendada para líneas hidráulicas de presión media de aire, agua o
aceite.
Diámetros disponibles: 3/16" a 1 13/16"
Temperatura máxima: 135°C.
Presión de trabajo: 25 a 210 bar s/diámetro.
SAE 100 R7
Características: Construidas en material termoplástico reforzadas con dos
capas de fibra de poliéster. Posee un pequeño radio de flexión y una muy
buena resistencia a la torsión. Recomendada para emulsiones de agua,
líquidos hidráulicos sintéticos y petróleo.
Diámetros disponibles: 3/16" a 1"
Temperatura máxima: 121°C.
Presión de trabajo: 70 a 210 bar s/diámetro
SAE 100 R8
Características: Construidas en material termoplásticos reforzadas con dos
capas de fibra de poliéster. Posee una muy buena resistencia a la torsión.
Recomendada para ser utilizada con agua, líquidos hidráulicos sintéticos o
petróleo.
Diámetros disponibles: 3/16" a 1"
Temperatura máxima: 121°C.
Presión de trabajo: 151 a 351 bar s/diámetro
SAE 100 R12
Características: Construidas en goma sintética con refuerzos de cuatro
espirales de acero. Recomendada para líneas hidráulicas de muy alta
presión.
Diámetros disponibles: 3/8" a 2".
Presión de trabajo: 2500 a 4000 psi
SAE 100 R13
Características: Construidas en goma sintética con refuerzos de cuatro
espirales de acero. Recomendada para líneas hidráulicas de muy alta
presión. Especialmente diseñada para transmisiones hidrostáticas u otras
igualmente rigurosas.
Diámetros disponibles: 3/8" a 2".
Presión de trabajo 5000 psi
Cuando la conducción de fluidos requiere de recorridos no-rígidos se está en
presencia de la necesidad del uso de mangueras industriales, estando estas
diseñadas para utilizaciones diversas y condiciones de trabajo extremas.
Los elementos a conducir, entre otros, pueden ser:
agua / aire
polvo
combustibles y derivados del petróleo
vapor
productos alimenticios
ácidos y productos químicos
surtidores de combustibles
arenados, etc.
Estas mangueras pueden ser suministradas en goma y tela e incluir
refuerzos interiores según sea destinada su operación, presión de trabajo y
temperaturas a las cuales serán sometidas.
Si las condiciones de trabajo especificado requieren de muy buena
flexibilidad y simultáneamente resistentes a temperaturas elevadas, altas
presiones, ataque químico o condiciones ambientales adversas, será
necesario considerar flexibles corrugados que podrán ser de acero inoxidable
o de teflón y contar con malla de refuerzo exterior también metálica.
ANEXO J
PLANOS
ANEXO J.1
PLANO DISEÑO
ANEXO J.2
PLANO TRAZADO Y CORTE
ANEXOJ.3
PLANO MECANIZADO
ANEXO J.4
PLANO SOLDADURA
ANEXO J.5
PLANO MONTAJE
