Diseño de la estructura para un monorriel con capacidad de 1 tonelada para el taller mecánico de INACAP Sede Iquique
Universidad Tecnológica de Chile INACAP Área de Mecánica Trabajo de tesis para optar al título de Ingeniero en Maquinaria, Vehículos Automotrices y Sistemas Electrónicos
Profesores Guía: Sr. David Gómez.
Marcelo Henríquez Alejandro Pulgar Felipe Ramos Iquique, diciembre de 2015
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Introducción: El puente grúa monorriel ha sido por mucho tiempo una ayuda eficiente para el transporte de cargas pesada, lo cual es un gran apoyo hacia el mecánico profesional o al estudiante, gracias a su alta rentabilidad y bajo costo de mantención. La confiabilidad y versatilidad de esta máquina de elevación permite que se adapte fácilmente a los trabajos de taller mecánico, de forma rápida y segura. A la vez el puente grúa monorriel
ayuda a resolver la mayoría de los
problemas de manipulación de objetos pesados, por lo que una mala manipulación de carga de dichos elementos pueda producir un accidente o lesiones graves hacia la salud de quien ejerza una mala fuerza por manipulación. La universidad tecnológica de chile INACAP sede Iquique cuenta con un taller mecánico con una serie de trabajos de mantención, ajuste de motores, trasmisiones mecánicas, trasmisiones automáticas, etc, en los cuales se debe manipular elementos que presentan diversos tamaños y cargas, donde la grúa monorriel facilitaría el traslado de estos elementos sin que los operarios del taller mecánico realicen esfuerzos excesivos y riesgosos. Por último, para realizar los cálculos para el diseño de la estructura que soportara la viga del monorriel se aplicara el conocimiento adquirido en estos cuatro años de Ingeniería en Maquinaria, Vehículos Automotrices y Sistemas Electrónicos y así como también con la experiencia del uso del taller mecánico con respecto a la seguridad al momento de trabajar en él.
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Capítulo I 1.1 Planteamiento del problema Debido a que la sede INACAP Iquique en el área mecánica cuenta solo con una herramienta para levantar pesos excesivos y otra para transportar, la cual hace que el trabajo sea más lento y menos seguro, así como también estas herramientas no dan abasto con la cantidad de alumnos que asisten en el taller mecánico, el cual sería en cifras numéricas de una pluma por curso para un aproximado de 30 a 40 alumnos para el levantamiento y transporte de 10 cajas mecánicas, 15 automáticas y 21 motores. Con lo dicho anteriormente acerca de la falta de implementación en el taller, se hace necesaria la utilización de la pluma para desplazar los objetos al momento de trabajar con elementos que requieran una herramienta de levante y desplazamiento, convirtiéndola en una herramienta peligrosa para el operador, donde este puede perder el centro de gravedad produciendo un accidente, dañando al operador o a cualquiera que lo rodee. En consecuencia existe la necesidad de una máquina que cubra este tipo de trabajo de manera fácil y segura para el operador, debido a esto se ven forzados a realizar dicho trabajo de forma manual, incumpliendo la Ley de Trabajo N°20.001 que es la regulación del peso máximo de carga humana, la cual establece que para mujeres y menores de edad no podrán llevar, arrastrar o empujar manualmente cargas superiores a los 20 kilos y para hombres no deberán operar cargas superiores a 50 kilos, ya que las consecuencias serían posibles lesiones, enfermedades, accidentes debido a una mala manipulación de las cargas.
1.2 Pregunta de investigación ¿Es posible implementar un sistema de levantamiento de carga que optimice el espacio de trabajo y disminuya o elimine los riesgos asociados a la manipulación de equipos?
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1.3 Planteamiento de objetivos 1.3.1 Objetivo general Diseñar la estructura para un monorriel con capacidad de 1 toneladas para el taller mecánico de INACAP Sede Iquique. 1.3.2 Objetivos específicos Establecer el modelo apropiado para el diseño del monorriel. Realizar el estudio de factibilidad técnica y económica del puente grúa monorriel. Elaborar un plano de la estructura para una futura implementación.
1.4 Propósito de la investigación : El propósito de diseñar un puente grúa monorriel es de acuerdo a las necesidades que se requieren en INACAP sede Iquique en el área mecánica así como en los talleres automotrices, la cual permite el traslado de cargas como motores, transmisiones mecánicas y automáticas, diferenciales, elementos para implementar en el taller, materiales para la ejecución de trabajos, aparición de futuras cargas u otros componentes de vehículos a ser reparados cuyo peso no sobrepasen los 1000 kg aplicando movimientos verticales y horizontales desde y hacia lugares de montaje y desmontaje en el interior de las instalaciones del taller mecánico de esta manera evitando esfuerzos humanos excesivos. El taller mecánico de INACAP sede Iquique cuenta con un espacio físico de trabajo aproximadamente de 180
m2
en la cual se encuentra una área
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ocupada por el paso de peatones de 6.6 que ocupa 18.4
m
2
m
2
y un elevador de automóviles
y una altura de 2.7 m.
Posteriormente estas características cambiaran ya que hoy en día se utiliza el taller mecánico para cumplir necesidades de otras asignaturas ajenas al área mecánica por lo cual a futuro este espacio de la sede solo se ocuparía exclusivamente al área mecánica por un proceso de remodelación y ampliación de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP sede Iquique.
1.5 Conveniencia del estudio: Debido a estudios de distintos tipos de puente grúa se llegó a la conclusión de que el monorriel es la opción más factible para el taller mecánico de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP sede Iquique, debido a su ventaja de espacio de operación, bajo costo, seguridad para realizar trabajos y fácil ejecución; en comparación con otros tipos de puente grúa tales como, el puente grúa colgante que es más costoso e impide el tránsito a las personas que circulen por el taller debido al trabajo; otro tipo seria el puente grúa pórtico el cual ocuparía un espacio amplio de trabajo en el taller y tendría menos disposición de desplazamiento en el caso que fuese fijo de lo contrario debería moverse manualmente.
1.6 Implicación practica: 1.6.1 ¿Ayudara a resolver algún problema práctico? Ayudará a resolver los problemas encontrados dentro de la investigación, los cuales son el desplazamiento y levantamiento de elementos pesados del taller, también cubriendo la seguridad al momento de realizar trabajos de
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grandes esfuerzos en el taller, resguardando la integridad física de los trabajadores y alumnos del área mecánica, por último los alumno de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Iquique se familiaricen con el uso de esta máquina, ya que en el mundo laboral la mayoría de las industrias o talleres cuentan con esta maquinaria, de esta forma los alumnos tendrán el conocimiento para operar esta herramienta.
Capítulos II 2.1 Marco teórico 2.1.1 Realizar diseño del puente grúa colgante Para el diseño de planos técnicos de la estructura se utilizara el manual de usuario de AUTOCAD 2014 el cual es adquirido en el sitio web http://dwglibrary.com/pdf/es_autocad_2014_01.pdf
a
la
ves
también
respaldando con lo aprendido en el curso de diseño asistido por computador cursado en el octavo semestre. AUTOCAD: es un software “CAD” que se utiliza para dibujo 2D y 3D es un “diseño asistido por computadora” la cual es conocido a nivel mundial por su amplias capacidades, la que hacen posible el dibujo digital de planos o la recreación de imágenes 3D
2.1.2 Efectuar estudio técnico Implementaremos el material aprendido en las asignaturas de resistencia de materiales I, resistencia de materiales II, mecánica dinámica, elemento en máquina y mecánica estática.
2.1.3 Sistema Internacional de Unidades
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Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación ininterrumpida de calibraciones o comparaciones.
Pascal: (símbolo Pa) Es la unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades. Se define como la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.
Newton: (símbolo N) Es la unidad de fuerza en el Sistema Internacional de Unidades, nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aporte a la física.
Masa: Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Kilogramo: (símbolo kg) Es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades.
Segundo: (símbolo s) Es la unidad de tiempo en el sistema internacional de unidades, el sistema cegesimal de unidades y el sistema técnico de unidades.
Metro cuadrado: (símbolo m²), Es el área dentro en un cuadrado cuyos lados miden un metro. Es la unidad básica de superficie en el Sistema Internacional de Unidades.
Para realizar la memoria de cálculo de la estructura, la información de cálculos se tomara del libro resistencia de materiales, resistencia de los materiales aplicada y elemento de máquinas de Robert Mott. La tercera edición de resistencia de materiales cubre totalmente los temas importantes de materiales, haciendo énfasis en aplicaciones, soluciones de problema y diseño de miembros estructurales, dispositivos mecánicos y sistemas.
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2.1.4 Resistencia de Materiales Estudia el sólido con forma de barra esbelta, generalmente recta. Se asumen el resto de hipótesis básicas usadas en la Teoría de la Elasticidad. La particularidad geométrica de que una dimensión sea mucho mayor que las otras dos, permite realizar simplificaciones muy útiles en el modelo matemático. Esta tipología de barra es mayoritariamente utilizada tanto en estructuras de edificación como de ingeniería civil, de ahí la importancia de su estudio particular.
Carga: Es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.
Resistencia: Es cuando la carga actúa y produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo para resistir una fuerza aun cuando haya deformación.
Rigidez: Es cuando la carga actúa y NO produce deformación. Es la capacidad de un cuerpo para resistir una fuerza sin deformarse.
Esfuerzos: Son las fuerzas internas, debido a las cargas, sometidas a un elemento resistente.
2.1.5 Tipos de carga:
Carga estática: Se aplica gradualmente desde en valor inicial cero hasta su máximo valor.
Carga dinámica: Se aplica a una velocidad determinada. Pueden ser:
Carga súbita: cuando el valor máximo se aplica instantáneamente.
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Carga de choque libre: cuando está producida por la caída de un cuerpo sobre un elemento resistente.
Carga de choque forzado: cuando una fuerza obliga a dos masas que han colisionado a seguir deformándose después del choque.
2.1.6Clasificación de los esfuerzos
Fuerza: Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a las fuerzas. Generan desplazamiento. Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal tenemos:
Tracción: Es un esfuerzo en el sentido del eje. Tiende a alargar las fibras.
Compresión: Es una tracción negativa. Las fibras se acortan.
Cortadura: Tiende a cortar las piezas mediante desplazamiento de las secciones afectadas.
Momento: Son esfuerzos que se pueden clasificar debido a los momentos. Generan giros. Dependiendo si están contenidos (o son normales) en el plano que contiene al eje longitudinal tenemos:
Flexión: El cuerpo se flexiona, alargándose unas fibras y acortándose otras.
2.1.7 Otros
Esfuerzos compuestos: Es cuando una pieza se encuentra sometida simultáneamente a varios esfuerzos simples, superponiéndose sus acciones.
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Esfuerzos variables: Son los esfuerzos que varían de valor e incluso de signo. Cuando la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo es 0, el esfuerzo se denomina alternado. Pueden ocasionar rotura por fatiga.
Límite de elasticidad: Es la máxima tensión que se puede producirse sin que haya deformación permanente.
Límite de proporcionalidad: Es la máxima tensión que se puede producir en la zona donde la tensión es una función lineal. Suele coincidir con el anterior.
Límite de fluencia: También llamado límite aparente de elasticidad. Es una medida arbitraria tomada por acuerdo internacional. Surge a partir del punto donde se produce una deformación de 0,2%.
Carga de rotura o límite de rotura: Es la carga máxima por unidad de sección que resiste el material antes de romperse.
Alargamiento de rotura: Es el alargamiento que sufre el material antes de romperse.
Acero: aleación que consiste principalmente en hierro (usualmente más del 98%). también contiene pequeñas cantidades de carbono,
silicio, manganeso, azufre, fosforo y otros materiales. Aplastamiento del alma: falla del alma de un miembro cerca de una
fuerza concentrada. Cortante: punto en la sección transversal de una viga por el que la resultante de las cargas transversales debe pasar para que no se
genere torsión. Columna: miembro estructural cuya función primaria es soportar cargas de compresión.
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Deformación unitaria elástica: deformación unitaria que ocurre en un
miembro cargado antes que se alcance su esfuerzo de fluencia. Deformación unitaria plástica: deformación unitaria que ocurre en un miembro, sin ningún incremento en el esfuerzo, después de que se
alcanza su esfuerzo de fluencia. Diseño elástico: método de diseño que se basa en ciertos esfuerzos
permisibles. Diseño plástico: método de diseño que se basa en consideraciones de
condiciones de falla. Ductilidad: propiedad de un material que le permite resistir una gran
deformación sin fallar bajo esfuerzos de tensión elevados. Elasticidad: capacidad de un material de regresar a su forma original
después de que ha sido cargado y después descargado. Esfuerzo de fluencia: esfuerzo bajo el cual hay un claro incremento en la deformación o alargamiento de un miembro sin un incremento
correspondiente en el esfuerzo. Estado límite: una condición en la que una estructura o algún punto de la estructura cesa de efectuar su función asignada en cuanto a
resistencia o cuanto a servicio. Inestabilidad: situación que se presenta en un miembro cuando la deformación creciente en ese miembro ocasiona una reducción en su
capacidad de tomar cargas. Límite elástico: máximo esfuerzo que un material puede resistir sin
deformarse de manera permanente. Miembro compuesto: miembro formado de dos o más elementos de
acero atornillados soldados entre sí para formar un solo miembro. Módulo de elasticidad o módulo de young: razón del esfuerzo a la deformación unitaria en un miembro bajo carga. es una medida de la
rigidez del material. Módulo de sección: la relación del momento de inercia aun eje particular de una sección dividido entre la distancia a la fibra externa
de la sección medida perpendicularmente al eje en consideración. Momento de fluencia: momento que producirá justamente el esfuerzo de fluencia en la fibra externa de una sección.
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Momento plástico: el esfuerzo de fluencia de una sección multiplicado por su módulo plástico. es el momento nominal que la sección puede
resistir en teoría si esta soportado lateralmente. Sección esbelta: miembro que se pandeara localmente mientras que el
esfuerzo esta aun en el rango elástico. Viga: miembro que soporta cargas transversales a su eje longitudinal. Viga de alma llena: viga de acero que se hace compuesta de varios miembros formando un solo miembro o elemento.
2.2 Tipos de Puente de grúa. 2.2.1 Puente grúa Monorriel. Este puente grúa está constituido por una viga y es una solución eficaz para mover cargas cuando resulta necesario aprovechar toda la altura disponible del local y el edificio no es extremadamente ancho. Este tipo de puente grúa disponen de doble velocidad en sus movimientos (elevación, translación del carro y traslación del puente) y están equipados con polipastos (poleas).
2.2.2 Puente grúa Birriel. Consta de doble viga donde se apoya el carro que sustenta el polipasto. Este modelo permite alcanzar la máxima altura del gancho. Es ideal para las
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cargas elevadas o naves con luz media o grande. La capacidad total de la carga puede alcanzar las 600 Toneladas.
2.2.3 Puente Grúa Pórtico. Puede ser monorriel o birrail y se diferencia de las anteriores por que la o las vigas están conectadas fijas al pórtico y el mismo pórtico el que se traslada a lo largo de la instalación, esto se puede observar en la imagen.
2.2.4 Grúas Semi-portico. Es una estructura que desde un lado tiene una perspectiva de puente grúa y desde el otro es un puente monorriel o birriel. En uno de los lados consiste en una seria de columnas fijas u por el otro en columnas móviles que fija a la viga de carga. La función de la columna móvil es la de desplazarse a la misma altura de la carga a través de un riel que se encuentra sujeto al suelo.
2.2.5Grúa ménsula. Es una grúa que se encuentra fijada a un muro o capaz de desplazarse a lo largo de un camino de rodadura aéreo fijado a un muro o a una estructura, a diferencia del puente grúa su desplazamiento están en un mismo plano vertical.
2.2.6 Grúa Pluma. Las grúas plumas son muy eficaces cuando se desea manipular cargas en zonas más reducidas (hasta 200m cuadrados). Existen modelos de giro de 180 grados, 270° y 360° con rotación manual o motorizada. El sistema de fijación es muy diverso: pluma con pie, pluma mural (fija en la pared o columna) o pluma suspendida (techo o viga).
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2.2.7 Carro de levante. Constituye el componente que está sujeto a la viga principal del puente, el cual es utilizado para elevar las cargas ubicadas en el suelo por medio de cables de aceros, para poder luego deslizarlas transversalmente sobre la viga principal por medio de rieles ubicados sobre esta.
Figura (1).
2.2.8 Viga Principal. Él es miembro principal de carga, constituido por perfiles estructurales cargados transversalmente al eje de la viga generando esfuerzos de flexión. En caso de trabajar con cargas bajas se utilizaran puentes grúas con una sola viga, pero si las cargas a elevar son más altas se podrá utilizar grúas puentes con dos vigas principales.
Figura (2).
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2.2.9 Carro Testero. Los carros testeros son los elementos que están ubicados a los extremos de la viga principal, unidos a este por medio de pernos, son encargados de mover la viga principal del puente, las ruedas del testero se deslizan sobre guías que están ubicadas a lo largo de la viga carrilera.
Figura (3).
2.2.10Vigas guía. Parte del puente grúa en el cual se desliza el carro testero, este se apoya sobre unas guías transportando así la carga a lo largo de la fibra o almacén.
2.2.11 Columnas. Es el encargado de soportar todo el peso del conjunto está distribuido a lo largo de todo el trayecto de la viga carrilera.
2.2.12 Mando de puente de grúa. Son utilizados para el manejo del puente. Están constituidos por una serie de botones los cuales permiten el traslado adecuado de la carga ya sea
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horizontal o verticalmente y los movimientos de los carros del puente. Los mandos lo puede realizar una persona desde el piso o desde la cabina de control si es que el puente lo tiene.
Figura (4).
2.2.13 Desplazamiento a lo largo del puente. Una de las ventajas de este mando es desplazarse a lo largo del puente grúa monorriel. Lo que permite guiar la carga manualmente y mantener una distancia de seguridad entre el conductor y la carga. Se recomienda para velocidades máximas de traslación de 63m/min.
Figura (5).
2.2.14 Gancho.
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Instrumento curvo y puntiagudo que sirve para agarrar o colgar un objeto. Los ganchos para puentes grúas son construido con materiales que resistan grandes esfuerzos al momento de su utilización.
Figura (6).
2.2.15 Líneas de suministro de energía. Se encargan de suministrar energía al polipasto, se mueva de manera conjunta brindando corriente en cualquier ubicación que se encuentre el polipasto.
2.2.16 Soportes. Estos soportes son los encargados de fijar las vigas longitudinales hacia las paredes a fin de que la estructura del puente se rígida.
2.2.17 Trole o carro. Este componente es el que sujeta el polipasto y permite el movimiento del mismo a través de la viga trasversal, el carro puede ser manual o eléctrico
ASTM. La asociación americana de ensayos de materiales (ASTM), en la cual se prueban y fijan las normas de materiales y procedimientos.
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Estándares y normas El diseño de las estructuras se regirá principalmente por las siguientes normas y estándares: “Specification for structural Steel Buildings, Load and Resistence Factor Design”, 1993, del American Institute of Steel Construction (AISC). “Design of Cold-Formed Steel Structural Members”, American Iron and Steel Institute (AISI), 1986. NCh 2369 “Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales”, Instituto Nacional de Normalización (Norma en consulta pública) “Guide for the Design and Construction of Mill Buildings”, AISE Technical Report Nº13, 1979. En los planos de diseño, los perfiles se denominarán de acuerdo con el “Manual de Diseño Estructural “de Francisco Petricio S.A.
En todas aquellas materias no tratadas explícitamente en esta especificación de diseño o en los documentos arriba indicados, regirá los dispuestos por las normas y estándares nacionales, del Instituto Nacional de Normalización (INN). Materiales Acero Estructural: Perfiles soldados y planchas de conexión: A42-27ES (NCh204) o alternativamente ASTM-A36 Perfiles plegados: A37-24ES (NCh204) El acero estructural tendrá los siguientes espesores mínimos: Costaneras de techo y laterales Alma de perfiles soldados Alas de perfiles I ó H Perfiles plegados Planchas para gussets
3 mm 5 mm 8 mm 5 mm 5 mm
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Pernos Las uniones estructurales apernadas se harán con pernos de alta resistencia ASTM A325 tipo X (hilo excluido del plano de corte), de diámetro nominal mínimo 5/8 de pulgada. En uniones secundarias como soportes de costaneras, barandas y peldaños, se utilizarán pernos de calidad corriente (ASTM A307), con diámetro igual o mayor que ½ pulgada. Soldadura Los electrodos de soldadura serán de la serie E60XX según norma AWS. Hormigón armado Se utilizará hormigón armado grado H25 con 90% de nivel de confianza, según NCh170 Las armaduras de refuerzo serán acero calidad A63-42H, con resaltes. Los pernos de anclajes serán del tipo insertos (colocados previo al hormigonado de las fundaciones), acero calidad A42-23 de acuerdo a NCh206. Unidades Los cálculos se realizarán en el Sistema Métrico Técnico. Las dimensiones en planos deberán ser expresadas en milímetros. Las elevaciones relativas a un nivel de referencia se expresarán en metros. Los diámetros nominales de pernos y perforaciones se especificarán en pulgadas. Cargas Cargas muertas Corresponden al peso de los elementos fijos de la estructura y el peso de la estructura. Está relacionado con los materiales con los cuales están construidos estos elementos. Por lo general son relativamente constantes durante toda la vida de la estructura, por lo que también se conocen como cargas permanentes. Fuente: http://www.arqhys.com/articulos/cargas-vivas-muertas.html Cargas vivas (sobrecargas) Se considerarán las cargas de operación indicadas en planos de ingeniería básica y de procesos. En ausencia de dicha información se diseñará para las siguientes sobrecargas:
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Pisos industriales con equipos livianos (menos de 500 kgf por unidad) Pisos industriales, equipo pesado Plataformas de acceso y operación Escaleras Techos
400 kgf/m2 800 kgf/m2 400 kgf/m2 300 kgf/m2 100 kgf/m2
Las presiones laterales y verticales de líquidos, gases y materiales granulares serán también tratadas como cargas vivas. Se permitirá la reducción de sobrecarga de techo de acuerdo a la siguiente expresión: SC , diseño=Ca ×Cp× 100 kgf /m2>30 kgf /m2
Donde Ca=1−0.008× A , con A = área tributaria del elemento diseñado (Sólo para A>20 m2) Cp=1−2.33× p , con p = pendiente de techo (p<30%) Puente monorriel Las cargas del monorriel serán las indicadas por el Informe Técnico Nº13 del AISE, de 1979. Para la evaluación de la resistencia al fatigamiento se considerará que el monorriel opera en un régimen de “servicio moderado” correspondiente a la clasificación Clase C del Crane Manufactures Association of America (CMAA) equivalente a la condición de carga Nº2 definida en el apéndice K de la norma AISC-LRFD. Efectos térmicos Para el cálculo de esfuerzos y deformaciones debido a cabios de temperatura se considerará una variación térmica uniforme n toda la estructura igual a +/30 ºC.
Cargas de viento
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El cálculo de las fuerzas debidas al viento se hará según lo prescrito en la norma NCh432, considerando una rugosidad de campo abierto. Sismo Se aplicarán los criterios especificados en el proyecto de norma NCh2369, complementada con las disposiciones de la norma NCh433.of96 “Diseño sísmico de edificios”. Combinaciones de carga
Si la carga de nieve es mayor que la sobrecarga de techo, considerar carga de nieve en vez de ésta, y en las combinaciones 2.1, 2.2 y 2.3 considerar con factor 1.0 Para frenaje considerar frenaje transversal o frenaje longitudinal según el elemento a diseñar. El peso propio incluye el peso de la grúa y sus componentes. En todos los casos la posición del puente grúa deberá ser tal que produzca los máximos esfuerzos y deformaciones en los elementos diseñados. Deformaciones admisibles Vigas en general Cerchas y enrejados Vigas portagrúa Carga vertical con impacto Empuje lateral Costaneras y planchas de
1/300 de la luz 1/700 de la luz 1/1000 de la luz 1/500 de la luz 1/200 de la
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techo Costaneras y revestimientos laterales
luz 1/200 de la luz 1/200 de la Columnas de viento altura 1/250 de la Columnas principales (viento) altura Deformaciones sísmicas admisibles según NCh2369 Información particular del proyecto Parámetros de diseño sísmico
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Dimensiones generales nave industrial
Características puente grúa
Formulas.
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Pandeo. Una estructura puede desplomarse debido a que uno de sus miembros de apoyo más importante es incapaz de conservar su forma bajo cargas aplicadas, aun cuando el material no falle por fractura.
Relación de esbeltez. Es la relación de la longitud efectiva de una columna a su radio de giro, ambos referidos al mismo eje de flexión. Sección compacta: sección que tiene un perfil suficientemente robusto de manera que es capaz de desarrollar una distribución de esfuerzo totalmente plástica antes de pandearse.
SR=
K× L R
Formula (1)
R=
√
I A
Formula (2)
K: factor de fijación de los extremos. L: longitud real de la columna. R: radio de giro. I: momento de inercia de la sección transversal de la columna. A: área de la sección transversal de la columna. La longitud real (L) se define como la longitud de la columna entre sus extremos, o entre puntos de restricción intermedios. El factor de fijación de los extremos (K), es un factor que mide el grado de limitación contra rotación de cada extremo.
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Coeficiente de columna. Para determinar si una columna se comporta como columna larga o corta, se utiliza un parámetro denominado Coeficiente de columna (Cc).
Cc=
√
2 π 2 ×e Sy
Formula (3) Sy: esfuerzo máximo de la zona elástica. E: momento de elasticidad del acero.
Esfuerzo de apoyo. Cuando un cuerpo solido descansa sobre otro y transfiere una carga, en las superficies en contacto se desarrolla la forma de esfuerzo conocido como esfuerzo de apoyo, al igual que el esfuerzo de compresión directo, el esfuerzo de apoyo es una medida de la tendencia que tiene la fuerza aplicada de aplastar el miembro que lo soporta.
σ=
Carga Aplicada F = Áreade Apoyo A
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Formula de Euler para columna corta. Se determina el valor de la carga crítica (Pcr) que genera la falla por pandeo P
cr=
π2 ∙ E ∙ A 2 ( ¿) r
Formula de J.B. Johnson para columna larga. Se determina el valor de la carga crítica (Pcr) que genera la falla por pandeo.
Deflexión. El funcionamiento adecuado de la estructura de las piezas de máquinas, la rigidez estructural de los edificios, los chasises de vehículos y máquinas y la tendencia de una pieza a vibrar depende de la deformación de vigas. Para analizar las vigas y detectar deflexiones por la acción de una carga es muy importante saberlo. Para el cálculo de deflexión usaremos el método de superposición, el cual usaremos la de carga puntual centrada.
Y
max =
F ∙ L2 48∙ E ∙ I
Área.
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El área es una medida de extensión de una superficie, expresada en unidades de medida denominadas unidades de superficie. El área es un concepto métrico que requiere que el espacio donde se define se especifique una medida. A= Ancho ∙ Largo
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Capitulo III 3.1 Metodología.
3.1.2 Aspectos metodológicos .
3.1.3 Establecer el modelo adecuado de la estructura para el monorriel
Investigar distintos tipos de puentes grúa: Proceder a la búsqueda de los diferente tipos de puentes grúa en sitios web, libros de maquinarias y en catálogos de ventas.
Investigar los pesos máximos de los componentes que se encuentra en el taller:
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Se realiza la investigación de todos los elementos del área mecánica utilizados en sus diversas asignaturas, donde se obtendrán los pesos de dichos elementos y cuantificar aquellos que sobrepasen los pesos máximos determinados por la ley del trabajo N° 20.001 regulación del peso máximo de la carga humana.
Dimensiones apropiada para el diseño de la estructura: Se lleva a cabo la medición total de las dimensiones del taller mecánico de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Iquique, para la adaptación de la estructura del monorriel.
Bosquejo del monorriel: Se Realiza un bosquejo a mano alzada de la estructura del monorriel de acuerdo a las dimensiones obtenidas del taller mecánico de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Iquique, para poder adaptar dicha estructura al taller mecánico.
3.1.4 Efectuar estudio técnico.
Elección de motor de levante de monorriel: Para la elección del motor del monorriel se utiliza los datos obtenidos por la investigación de los pesos máximos de los elementos del taller mecánico de INACAP Sede Iquique.
Calculo para la selección de los diferentes componentes a utilizar en diseño del monorriel: Se
realiza
la
selección
de
los
componentes,
mediante
los
procedimientos aprendidos en las asignaturas de Ingeniera en Maquinaria, Vehículos Automotrices y Sistemas Electrónicos.
Análisis de fuerzas aplicadas en la estructura:
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Se determina las fuerzas que soportara a través de procedimientos y sumatorias de las cargas totales.
Elección de número de pilares: De acuerdo a las dimensiones del taller mecánico de INACAP Sede Iquique, la estructura se adaptara a la infraestructura ya existente.
3.1.5 Realizar diseño del puente grúa colgante.
Efectuar los planos técnicos de la estructura a través de un software CAD: Debido a la información obtenida en el curso de “Diseño Asistido por Computador”, se ocupara el software de diseño AUTOCAD para poder realizar los planos técnicos de la estructura.
Recubrimiento de la estructura del monorriel: Se escogerá un tipo de pintura para las condiciones ambientales que tiene el taller mecánico de INACAP Sede Iquique.
Efectuar cotizaciones de componentes y materiales a utilizar según diseño del monorriel: Para saber el costo final de la estructura se consultara dichos precios a Francisco Petricios S.A.
Capitulo IV 4.1 Establecer el modelo adecuado del puente grúa.
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4.1.1 Puente grúa Monorraíl. Este puente grúa está constituido por una viga y es una solución eficaz para mover cargas cuando resulta necesario aprovechar toda la altura disponible del local y el edificio no es extremadamente ancho. Este tipo de puente grúa disponen de doble velocidad en sus movimientos (elevación, translación del carro y traslación del puente) y están equipados con polipastos (poleas).
Figura (7) 4.1.2 Puente grúa Birrail. Consta de doble viga donde se apoya el carro que sustenta el polipasto. Este modelo permite alcanzar la máxima altura del gancho. Es ideal para las cargas elevadas o naves con luz media o grande. La capacidad total de la carga puede alcanzar las 600 Toneladas.
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Figura (8).
4.1.3 Puente Grúa Pórtico. Puede ser monorriel o birrail y se diferencia de las anteriores por que la o las vigas están conectadas fijas al pórtico y el mismo pórtico el que se traslada a lo largo de la instalación, esto se puede observar en la imagen.
Figura (9). 4.1.4 Grúas Semiportico. Es una estructura que desde un lado tiene una perspectiva de puente grúa y desde el otro es un puente monorriel o birriel. En uno de los lados consiste en una seria de columnas fijas u por el otro en columnas móviles que fija a la viga de carga. La función de la columna móvil es la de desplazarse a la misma altura de la carga a través de un riel que se encuentra sujeto al suelo.
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Figura (10). 4.1.5 Grúa ménsula. Es una grúa que se encuentra fijada a un muro o capaz de desplazarse a lo largo de un camino de rodadura aéreo fijado a un muro o a una estructura, a diferencia del puente grúa su desplazamiento están en un mismo plano vertical.
Figura (11). 4.1.6 Grúa Pluma. Las grúas plumas son muy eficaces cuando se desea manipular cargas en zonas más reducidas (hasta 200m cuadrados). Existen modelos de giro de 180 grados, 270° y 360° con rotación manual o motorizada. El sistema de fijación es muy diverso: pluma con pie, pluma mural (fija en la pared o columna) o pluma suspendida (techo o viga).
33
Figura (12).
4.1.7 Investigación de los pesos máximos de los componentes que se encuentra en el taller. De acuerdo a la investigación realizada sobre los elementos que requieran una herramienta de levante y desplazamiento debido a su tamaño y peso, se encontró que el peso máximo a levantar es de 700kg aproximadamente, debido a esto se determinó que el monorriel debe ser capaz de levantar un peso de 1000kg y así tener un margen de seguridad y una capacidad para posibles cargas futuras. motores Toyota Starlet 1,3 kia 1,3 Hyundai Porter 2,5 Hyundai Accent 1,5 Hyundai Excel 1,6 Transmisiones Transmisión automática Transmisión mecánica máquinas de neumática maqueta de auto en corte
peso 150 kg 150 kg 250 kg 170 kg 180 kg
100 kg 70 kg 250 kg 700 kg
Tabla (1).
4.1.8 Clasificación y elección de maquinaria de levante apropiado para la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Iquique
34
Longitud de alcancé de la Tipos de estructuras maquinaria Grúa pórtico 6m Puente grúa 31,43 m Monorriel 31,43 m Grúa de brazo giratorio 6m
Complejidad a la adaptación al taller menor mayor menor
Área de ocupación física de la estructura 8 m2 4,8 m 0,6 m
Seguridad según las limitaciones del taller 6,93 m2 58,74 m2 6,93 m2
menor
0,5 m
0 m2
Tabla (2).
Elección de maquinaria de levante calculado por un promedio que sea el menor y más acertado para el taller mecánico. Clasificación dependiendo a su complejidad 1 Menor 2 Intermedio 3 Mayor Grúa pórtico Longitud de alcance de la maquinaria Complejidad a la adaptación al taller Área de ocupación física de la estructura Seguridad según las limitaciones del taller Promedio total
Grúa de Monorriel brazo giratorio
Puente grúa
1
3
3
1
1
3
1
3
3
2
1
1
2 1,75
3 2,75
2 1,75
3 2
Tabla (3). 4.1.9 Dimensiones apropiada para el diseño de la estructura.
Dimensiones de la estructura para el monorriel, para el taller INACAP Sede Iquique.
35
Longitud: Ancho: Alto: Distancia entre arcos: Tabla (4).
29,86m 7.76m 4.50m 4,677m
4.1.10 Bosquejo de monorriel.
Figura (12).
5.1 Efectuar estudio Técnico. 5.1.2 Elección de motor de levante de monorriel.
36
De acuerdo a la investigación de los pesos máximos de los elementos que se encuentran en el taller de la Sede INACAP Iquique, se dio como resultado el siguiente tecle eléctrico: Tecle eléctrico con carro eléctrico monofásico 220V 1000 kilos - 9 metros Resorte de tope de carrera
$ 572.800 más IVA 1000 KGS.(500 KGS)
Figura (13).
Carro de motor permanente continuo (servo-motor ): se frena al dejar de presionar comando tanto en una dirección como en la otra. Tecle de motor permanente continuo (servo-motor): se frena al dejar de presionar comando tanto en tanto en bajada como en subida, con o sin carga. 5.1.3 Medidas en mm de carro tecle de 1.000 kilos
Figura (14).
Figura (15).
37
5.1.4 Especificaciones del carro. Modelo
Para tecle de 1000 Kgs.
capacidad nominal (t)
1.0
Prueba de peso de la carga (t) velocidad de movimiento (m / min) voltios de corriente (V) Potencia (W) Velocidad (RPM) Radio mínimo de giro (m) Juego de ancho de viga IPN en mm NW (kg)
1.2 16,4 AC 220 50 Hz 300 1400 1 68-105 17
Tabla (6). 5.1.5 Características y especificaciones de tecle 1.000kgs.
Figura (16)
38
Figura (17)
Tabla (7).
Tabla (8).
- Protección Clase IP 54
39
Certificados de calidad y seguridad: S&Q Mart - CE - Machinery Directive Low Voltage Directive ; Certificado de Inspección de test de carga.
Dispositivo de corte automático a tope con resorte de corte automático
Monofásico
Incluye soportes (2), pernos de anclaje (4), gancho y gancho doble c/polea
Cable y control de mando: 6 metros de largo
Piola de acero súper flexible y extra-resistente con factor de seguridad (FS a rotura con daño y deformación permanente: sobre 580 2900kgs. respectivamente)
Unidad, cables, conectores y control con protección anti-humedad.
http://sboss.cl/tecle%20con%20carro%20%20500%20kilos%20y%201T.htm
5.1.6 Calculo para la selección de los diferentes componentes a utilizar en diseño del monorriel.
5.1.7 Calculo de columna. Para calcular la columna se utilizaran el cálculo de pandeo, el cual es la flexión lateral de la barra que es sometida a compresión, el pandeo es una falla por una flexión lateral que se produce cuando la tención máxima de la barra se menor al límite de fluencia. Además con esto se calculara la carga critica de una barra o columna sometida a compresión axial es el valor de la fuerza axial suficiente para que la barra adopte una forma flectada.
40
El factor de fijación de los extremos K, es un factor que mide el grado de limitación contra rotación de cada extremo.
Tabla (9). Dato: Calidad: Q235 Longitud comercial :12 m 1m 100 cm ¿ ¿ Momento de inercia : 622 cm4=622 c m4 × ¿ 2
1m Área :17.3 cm x ( ) =1.74 x 10−3 m2 100 cm 2
K=0,5(Viga Fija−Fija)
Figura
(18). L( Altura)=4,50 m
Factor de seguridad=3 Modulo de elasticidad del acero=206 x 109 Pa
Relación de esbeltez La relación entre la longitud de un soporte y el radio de giro de la sección se llama relación de esbeltez SR=
K× L R
K: factor de fijación de los extremos L: longitud real de la columna
41
R: radio de giro I: momento de inercia de la sección transversal de la columna A: área de la sección transversal de la columna
R=
√
I A
R=
√
6.22 x 10−6 m4 =0,0597 m 1,74 x 10−3 m2
SR=
0,5 x 4,50 m 0,0597 m
S R =37.68
Coeficiente de columna. Para determinar si una columna se comporta como columna larga o corta, se utiliza un parámetro denominado Coeficiente de columna (Cc).
Cc=
√
2 π 2 ×e Sy
Sy: esfuerzo máximo de la zona elástica E: momento de elasticidad del acero
√
2 π 2 ×206 × 10 9 Pa Cc= 6 235 x 10 Pa Cc=131,54
Comparación entre Cc y SR cc>sr (Columna Corta)
42
Se ocupara formula de Johnson, se determina el valor de la carga crítica Pcr que genera la falla por pandeo
(
Pcr = A × S y × 1−
S y × S r2 4 × π 2× E
) (
6
2
235 x 10 Pa× 37.68 Pcr =1.74 x 10 m × 235 x 10 Pa × 1− 4 × π 2 ×206 x 10 9 Pa −3
2
6
)
Pcr =392 .124,33 N
Pcr =
39.971,89 kg =13.323,96 Kg 3
5.1.8 Calculo de viga guía del monorriel.
Carga viva=1.000 Kg ×9,81
m =9.810 N 2 s
Peso de motor =500 Kg × 9,81
m =4.905 N s2
Longitud=4,677 m Factor de seguridad=2
Total=29.430 N
Carga de Impacto. C . imp=
50 L+125
L: longitud C . imp=
50 =0.085 ×100 =8,5 4,677 m ×125
43
Carga de impacto=9810 N × 8.5 =833,85 N Total a soportar=29.430 N +833,85 N
Total=30.263,85 N
La viga que se utilizara como guía para el monorriel será adquirida por una barraca de fierro llamada Francisco Petricio S.A, por lo que se utilizara una vida: Acero : ASTM A 36 GR 42
Dimensiones : IPN 200 mm ×21,8
Kgf m
Largo de venta:12 m
Reacciones: Ra + Rb =30.263,85 N
Momento
∑ M a=0
−30.263,85 N ×2,3385 m+ Rb× 4,677 m=0 R b=
30.263,85 N × 2.3385 m 4,677 m
Rb=15.131,925 N
Ra + Rb =30.263,85 N Ra=30.263,85 N −15.131,925 N Ra=15.131,925 N
44
Momento en B Ra−30.263,85 N 15.131,925 N −30.263,85 N =−15.131,925 N Momento en C −15.131,925 N + Rb −15.131,925+15.131,925 N
¿0 Áreas de Momento A=b ×h
A 1=2,3385 m× 15.131,925 N A 1=35.386,006 Nm
A 2=(2.3385 m×−15.131,925 N ) A 2=−35.386,006 Nm
45
Deflexión máxima Datos: Fuerza=35.386,006 N
Largo=4,677 m Módulo de elasticidad para elacero=206 x 1 09 Pa 1m 4 I xx =1.890 cm × =1,89 x 1 0−5 m4 100 cm 4
Y max =
(
)
−F × L2 48 ×e × I
46
2
4,677 m ¿ ¿ −35.386,006 N ׿ Y max=¿
Y max =−4.14 x 1 0−3 m× 1000 mm Y max =−4,14 mm
Viga continúa
5.1.9 Calculo de la viga trasversal de los arcos. 7 Arco se utilizaran en el para sostener el monorriel 1 m=21,8 kg 27,18 mde largo
Total=27,18 m x 21,8 Kg=592,52 Kg Total=592,52 Kg ÷ 7 Arcos=84,65 Kg ( cada pilar )
47
Pesos a soportar. Peso de viga guía=830,41 N Peso motor=4.905 N
Peso carga viva=9.810 N Carga de impacto=833,85 N
Factor de seguridad = 2 Total=32.758,52 N
Como el valor de momento de inercia da como resultado I =2102,97 cm
4
,
consultando el catálogo de acero de Francisco Petricio S.A, ocuparemos: Acero : ASTM A 36 GR 42
Dimensiones : IPE 220 mm ×26,2 Kgf /m Largo de venta:12 m
Reacciones Ra + Rb =32.58,52 N
Momento
∑ M a=0
−32.58,52 N ×3,88 m+ Rb ×7,76 m=0
R b=
32.58,52 N × 3,88 m 7.76 m
Rb=16.379,26 N
48
Ra + Rb =32.58,52 N Ra=32.58,52 N−16.379,26 N Ra=16.379,26 N
Remplazando en
Ra
Ra−32.58,52 N 16.379,26 N −32.58,52 N =−16.379,26 N
Remplazando en
Rb
−16.379,26 N + R b −16.379,26+ 16.379,26 N
¿0 Áreas de Momento A=b ×h
A 1=3,88 m× 16.379,26 N A 1=63.551,53 Nm
A 2=(3,88 m×−16.379,26 N ) A 2=−63.551,53 Nm
49
Deflexión máxima Datos: Fuerza=63.551,53 N Largo=4,667 m
Módulo de elasticidad para elacero=206 x 1 09 Pa 1m 4 ¿ =1,1767 x 10−4 m4 100 cm I XX =11.767 cm4 × ¿
50
2
Y max =
−Fx L 48 xexI
4,677 m ¿2 ¿ −63.551,53 N ׿ Ymax=¿ Y max =−1.19 ×1 0−3 m× 1000 mm Y max =−1,19 mm
Calculo de soldadura Soldadura entre columna cuadrada 150mm con IPE 330 mm x 49,1 kgf/m En la estructura del monorriel nos encontramos con una viga cuadrada de 150mm y una IPE 330 mm x 49,1 kgf/m los dos acero son ASTM A36 como se muestra en la figura utilizando un electrodo E60 se calculara el filete proporcionado en la soldadura
51
Datos: τ =124 Mpa Longitud de la soldadura=150 mm
Fuerza netade resi stencia=16569.768 N
τ=
P L ×t
t=
P τ× L
h=
P τ × L× 0,707
h=
16569.768 N 6 124 X 10 ×(0.150 ×2)× 0,707
h=6,3001 x 10−4 m h=0,63 mm Soldadura entre IPE 330 mm x 49,1 kgf/m con IPN 200mm x 21.8kgf/m En la estructura del monorriel nos encontramos con una viga IPN 200mm x 21.8kgf/m y una viga IPE 330 mm x 49,1 kgf/m los dos acero son ASTM A36 con un electrodo E60 se calculara el filete proporcionado en la soldadura τ =124 Mpa
Longitud de la soldadura=200mm
52
Fuerza netade resistencia=30.263,85 N
τ=
P L ×t
t=
P τ× L
h=
P τ × L× 0,707
h=
30.263,85 N 124 X 10 ×(0.200 ×2)× 0,707 6
h=8,63 x 10−4 m h=0,863 mm
Capítulo V 6.1 Aspectos legales. 6.1.2 Ley N° 20.001 “Regulación del peso máximo de la carga humana”. Esta ley es conocida también como la “Ley del saco” esta norma fue promulgada el 28 de enero de 2005 por el Presidente Ricardo Lagos y publicada el 5 de febrero 2005 se publicó en el Diario Oficial la cual fue el primer Artículo incorporado al Código del Trabajo, en su Libro II. El Título V que se menciona sobre la protección de los trabajadores de carga y descarga de manipulación manual y se incorporan los artículos 211-F, 211-G, 211.H, 211-I, 211-J.
53
6.1.2.2 Cobertura de la nueva disposición. Las normas incorporadas al código del trabajo por la ley N°20.001, se aplica a las manipulaciones manuales que implique riesgo a la salud o a las condiciones físicas del trabajador, asociados a las características y condiciones de la carga. La misma disposición legal señala que el concepto de manipulación comprende toda operación de trasporte o sostén de carga cuto levantamiento, colocación, empuje, tracción, porte o desplazamiento exista esfuerzo físico de uno o varios trabajadores. La normativa no hace distinción entre faenas o labores permanentes y transitorias. 6.1.2.3 Obligación del empleador. La nueva normativa dice que el empleador tiene la responsabilidad de que en su organización, para la realización del trabajo, se utilicen medios adecuados a la labor, especialmente mecánicos, para evitar la manipulación manual habitual de las cargas. Asimismo, debe procurar que aquellos trabajadores que deban manipular manualmente la carga, reciban una formación satisfactoria, respecto de los métodos de trabajo que debe utilizar, para proteger su salud. El artículo 184, de Código del Trabajo, señala que es el empleador quien tiene la obligación de tomar toda las medidas necesarias para proteger eficazmente la vida y salud de los trabajadores, mantener las condiciones adecuadas de higiene y seguridad en las faenas y de entregar los implementos
necesarios
para
prevenir
accidentes
y
enfermedades
profesionales.
54
Por lo tanto, el empleador no solo tiene la responsabilidad de utilizar medios mecánico, para la manipulación de cargas y evitar la manipulación manual de la misma, sino que, si se hace imprescindibles realizarla, debe tomar las medidas del caso, entregando las condiciones adecuadas de higiene y seguridad y los implementos necesarios que permitan prevenir o minimizarlas consecuencias de un accidente o enfermedad profesional.
6.1.2.4 Pesos máximos de carga. En aquellas labores en el cual la manipulación manual de carga se hace inevitable y las ayudas mecánicas no pueden usarse, los trabajadores no deberán operar cargas superiores a 50 kilos. Para los menores de 18 años y las mujeres no podrán llevar, transportar, cargar, arrastrar o empujar manualmente y sin ayuda mecánica, cargas superiores a los 20 kilos. En el caso de las mujeres embarazadas, tiene prohibido las operaciones de cargas y descarga manual. No obstante lo anterior, se hace necesario señalar que los pesos de carga señalados precedentemente, son pesos de carga máxima, lo cual no implica necesariamente se deba cargar dichos pesos. La manipulación de carga con esos pesos debe quedar a las condiciones físicas del trabajador que realiza la labor, factor que debe considerar el empleador al momento de la ejecución del trabajo. (http://www.dt.gob.cl/1601/w3-article-85817.html) El diputado Rodolfo Seguel (DC), autor de la normativa menciono “esta es muy buena noticia para los trabajadores del país, ya que han quedado prohibida las operaciones de carga y descarga manual a las mujeres
55
embarazadas, limitándose el peso máximo en el caso de todos los trabajadores, cambiando sustancialmente las condiciones en que actualmente se desempeñan numerosas personas. La idea es que ahora se cumpla en todos los lugares del país”, afirmo. (http://www.dt.gob.cl/prensa/1618/w3article-86289.html).
Artículo 211-F.- Estas normas se aplicarán a las manipulaciones manuales que impliquen riesgos a la salud o a las condiciones físicas del trabajador, asociados a las características y condiciones de la carga. La manipulación comprende toda operación de transporte o sostén de carga cuyo levantamiento, colocación, empuje, tracción, porte o desplazamiento exija esfuerzo físico de uno o varios trabajadores. Artículo 211-G.- El empleador velará para que en la organización de la faena se utilicen los medios adecuados, especialmente mecánicos, a fin de evitar la manipulación manual habitual de las cargas. Asimismo, el empleador procurará que el trabajador que se ocupe en la manipulación manual de las cargas reciba una formación satisfactoria, respecto de los métodos de trabajo que debe utilizar, a fin de proteger su salud. Artículo 211-H.- Si la manipulación manual es inevitable y las ayudas mecánicas no pueden usarse, no se permitirá que se opere con cargas superiores a 50 kilogramos. Artículo 211-I.- Se prohíbe las operaciones de carga y descarga manual para la mujer embarazada.
56
Artículo 211-J.- Los menores de 18 años y mujeres no podrán llevar, transportar, cargar, arrastrar o empujar manualmente, y sin ayuda mecánica, cargas superiores a los 20 kilogramos.". (http://www.leychile.cl/Navegar?idNorma=235279)
Capítulo VI 7.1 Seguridad, mantenimiento y procedimiento operacional.
7.1.2 Normas de Seguridad en el uso del monorriel. 7.1.3 Medidas de seguridad en la carga y descarga del monorriel.
Está prohibido la tracción inclinada o el arrastre de la carga. La carga no debe atarse directamente con el cable o la cadena de
elevación. La manipulación de cargas debe hacerse a velocidad moderada y en forma cuidadosa.
7.1.4 Medidas de seguridad en el estacionamiento, apagado y revisión final del equipo.
Evite el pulseo hasta donde sea posible (pequeños contactos), esto
dañará el motor. Al apagar el equipo revise todos los componentes que revisó al inicio de su sesión de trabajo y comunique cualquier anomalía, esta acción preventiva evitará un posible accidente con daño al equipo como a personas del siguiente turno.
7.1.5 Procedimiento seguro de trabajo del monorriel.
57
1. Acciones para un correcto funcionamiento del Equipo
El equipo debe ser operado por una persona que haya sido correctamente capacitada que serían docentes del área mecánica como también pañoleros.
El operador debe leer cuidadosamente el manual de operación.
El operador debe trabajar con clara consciencia de la seguridad. Se debe realizar una inspección visual de todo el sistema antes de
comenzar y al término de cada Utilización del Puente Grúa. El Operador debe reportar daños o defectos de la grúa a su supervisor o jefe directo.
7.1.6 Utilizar siempre los Elementos de Protección Personal.
Casco Lentes de seguridad Guantes de cabritilla Zapatos de seguridad Protector Auditivo Overol de INACAP
7.1.7 Inspección del Equipo.
Verificar que el sistema de mando se encuentre en buenas condiciones de tal forma que al operarlo funcione correctamente, en el caso contrario, se debe dar aviso de inmediato al jefe directo o supervisor y
al eléctrico de turno y no utilizarlo. Al utilizar el equipo, verificar que al desplazarlo no presente ruidos
extraños. Observar que el cable no presente picaduras.
58
7.1.8 Medidas de seguridad en la operación.
No coloque equipos anexos no autorizados al monorriel, ya que, puede
traer riesgos innecesarios. La carga no debe ser conducida por encima de personas, a no ser que esté excluida la posibilidad de que se suelte y se caiga la carga o parte
de ella. El monorriel no deben someterse a cargas superiores a la permisible. Los trabajos de mantenimiento sólo deben efectuarse con el monorriel
desconectado de corriente eléctrica. Está prohibido el acceso del monorriel a las personas no autorizadas. Está prohibido el transporte de personas con la carga o el dispositivo
de recepción de carga. Está prohibida la tracción inclinada o el arrastre de la carga, así como
mover vehículos con la carga o el dispositivo de recepción de carga. La carga no debe atarse directamente con el cable o la cadena de elevación; los medios portantes no deben ser doblados o arrastrados por encima de esquinas agudas.
7.1.9 Uso del monorriel al momento de que hayan alumnos externos a la asignatura de trabajo
Todos los alumnos que se matriculen en la INACAP en las carreras que utilicen el área del taller, se les tendrá una charla de seguridad ante el uso del monorriel.
Al momento de utilizar el monorriel, este emitirá un sonido y una luz amarilla, en el cual no podrá circular ningún alumno dentro del área de trabajo. El alumno tendrá que esperar al término de la operación del puente grúa o a la señal del docente a cargo.
59
Todos los alumnos se les enseñara que al momento de estar en uso el monorriel, deberán estar atento a la maniobra de levante y dejar de hacer lo que estuviesen haciendo en ese momento.
Utilización de conos en la entrada del taller mecánico o áreas específicas en las cuales no se podrán circular personas.
Se le pondrá un cono o un sistema que no permita la circulación de alumnos por la línea amarilla que se dirige a la sala 408
7.1.10 Mantenimiento de monorriel. Los Puentes-Grúa son máquinas para elevación y transporte de materiales, tanto en interior como en exterior, de uso muy común tanto en almacenes industriales, como talleres. Básicamente se trata de una estructura elevada formada por una o varias vigas metálicas, con un sistema de desplazamiento de 4 ruedas sobre raíles laterales, movidos por uno o más motores eléctricos, con un sistema elevador central mediante polipasto y gancho. Según la normativa UNE 59-105-76, el fabricante
deberá
suministrar
la
documentación
básica
de
sus
características, uso y mantenimiento. Monorriel Todas las tareas de comprobación y mantenimiento de estos equipos deben realizarlas personal cualificado y con formación suficiente. Como siempre, remitimos a los técnicos a los manuales de mantenimiento correspondientes a sus propios equipos, que ofrecen la información exacta de las necesidades de mantenimiento preventivo; nosotros solamente apuntamos información genérica complementaria. De la misma forma, dada la importancia del área de seguridad en estos equipos de elevación, reiteramos que se informen de las normas específicas de su
60
país o región, consultando a los responsables de seguridad de su empresa u organismos competentes.
7.1.11 Seguridad de mantenimiento de monorriel.
Antes de efectuar cualquier trabajo de revisión, reparación o mantenimiento de Puentes-Grúa, este deberá colocarse en un lugar adecuado que no moleste a otras grúas o equipos, ni al resto de operarios y labores.
El Puente-Grúa deberá ser desconectado de la Red eléctrica, y su interruptor bloqueado para que no pueda ser puesto en marcha de forma accidental. Además de esta, deberán cumplirse el resto de normas
establecidas
por
Ley
para
equipos
y
operarios,
no
comenzando las tareas de mantenimiento-reparación hasta no disponer de todos los elementos que sean necesarios para garantizar la seguridad de los técnicos de mantenimiento y del resto de operarios de la ubicación del Equipo. 7.1.12 Mantenimiento mecánico de monorriel.
Comprobación visual de columnas, vigas, apoyos, anclajes y demás
elementos constructivos que influyan el el soporte del Puente-Grúa. Inspección y comprobación del sistema de rodadura y desplazamiento, incluyendo carriles de rodadura, poleas, engranajes, etc, procediendo a su limpieza y lubricación (anual). En caso de holguras excesivas, sustituir cojinetes o rodamientos, alinear, reapretar o calzar soportes, etc. Comprobar topes mecánicos si los hubiera.
Comprobar anclajes y amarres del motor y reductor, así como su alineación, reapretando los tornillos si fuera necesario.
61
Carro de elevación: Comprobar elementos de desplazamiento (ruedas, guías, topes, etc.), engrasándolos. Comprobar estado de tornillos, soldaduras y demás elementos de amarre. Revisar funcionamiento del reductor, ruidos o vibraciones existentes, y nivel y estado del aceite lubricante. Comprobar estado del cable y poleas de elevación, sistema de guiado, etc. Verificar el correcto estado del sistema o sistemas de limitación de la carga máxima.
Gancho: Comprobar y lubricar polea y rodamiento axial, comprobar estado cierre de seguridad.
7.1.13 Mantenimiento eléctrico del monorriel.
Comprobar el funcionamiento del mando y todos sus pulsadores. Comprobar cable ( en su caso), y la estanqueidad de su carcasa y sus pulsadores.
Comprobar cuadro eléctrico: anclaje de armario y cierre de puertas, limpieza interior; revisar conexiones de conectores, interruptores, contactos, relés, etc.
Comprobar
funcionamiento
de
finales
de
carrera,
tanto
su
funcionamiento eléctrico como sus soportes.
Comprobar estado de la línea del cable general de alimentación y mando del Puente Grúa, así como su guía y soportes del cable.
Comprobar y ajustar sistemas de freno y bloqueo del tambor y cable de elevación principal.
62
Comprobar funcionamiento de motores de elevación y desplazamiento, revisando cajas de conexión, limpiando rejillas o elementos de refrigeración, etc.
http://www.solomantenimiento.com/articulos/mantenimiento-puentes-grua.htm
7.1.14 Recubrimiento para la protección de las vigas ante la naturaleza. Para la protección de las vigas ante la corrosión ocuparemos una pintura que se adecue perfectamente a las inclemencias que estará sometidas las vigas, que serán a la temperatura, sol, y humedad que se encuentra en la sede de la INACAP. Por lo cual elegimos la pintura cerecita. Especificaciones: Producto formulado en base a resinas alquídicas modificadas, y Cromato de Zinc como pigmento inhibidor de la corrosión. Uso Se emplea para proteger estructuras de acero: como galpones, rejas, defensas y muebles, para evitar la corrosión y los daños producidas por ella, cuando están expuestas en ambientes de mediana agresividad. Tipos de Superficies Estructuras de aceros. Terminación Mate. Rendimiento 40±5 m²/gal/mano, dependiendo del grado de absorción, rugosidad y espesor de película.
63
Secado Secado tacto: 30 minutos. Secado para repintar: 16 horas. Secado final: 7 días. Aplicación Brocha, rodillo y pistola.
64
Capitulo VII 8.1 Uso del puente grúa monorriel en clases El puente grúa monorriel, será utilizado por las diferentes carreras que se imparten en la INACAP sede Iquique, en el área mecánica y en donde se necesite el levantamiento de elementos pesados.
8.1.2 Ingeniera profesional Ingeniería Mecánica en Mantenimiento Industrial (Cód. N3-N30-3) Primer Semestre
Segundo Semestre
Tercer Semestre
Cuarto Semestre
Quinto Semestre
Sexto Semestre
Séptimo Semestre
Octavo Semestre
AUTOGESTIÓN
COMUNICACIÓN EFECTIVA
COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
ANÁLISIS DE VIBRACIONES I
MATEMÁTICA II
INDICADORES Y ESTRATEGIAS DE CONFIABILIDAD
INGLÉS I
EMPRENDIMIENTO
FUNDAMENTOS DEL MANTENIMIENTO Y PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR I
TÉCNICAS DE ANÁLISIS PREDICTIVO
MANTENIMIENTO ELECTROHIDRÁULICO
CALIDAD Y MEJORA CONTINUA
CÁLCULO
ANÁLISIS DE FALLAS
INGLÉS II
MATEMÁTICA APLICADA I
FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES
MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO
ANÁLISIS DE VIBRACIONES II
MECÁNICA DINÁMICA
PREPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS
MANEJO DE RESIDUOS INDUSTRIALES
METROLOGÍA
HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA
PROCESOS INDUSTRIALES AUTOMATIZADOS
MANTENIMIENTO MECÁNICO
MECÁNICA ESTÁTICA
RESISTENCIA DE MATERIALES
ELEMENTOS DE MÁQUINAS
MEJORAMIENTO DE SISTEMAS DE MÁQUINAS
MATERIALES DE MECÁNICA INDUSTRIAL I
TALLER MECÁNICO II
INGLÉS MECÁNICA INDUSTRIAL
TALLER DE INTEGRACIÓN TÉCNICA
MATERIALES DE MECÁNICA INDUSTRIAL II
TERMODINÁMICA I
MECÁNICA DE FLUIDOS
GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
TALLER MECÁNICO I
FÍSICA MECÁNICA
MÁQUINAS Y EQUIPOS INDUSTRIALES
ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO
SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN APLICADOS
TERMODINÁMICA II
SEMINARIO DE TÍTULO
Tabla (10). 8.1.3 Ingeniería en Maquinaria, Vehículos Automotrices y Sistemas Electrónicos (Cód. O1-O10-3). Primer Semestre
Segundo Semestre
Tercer Semestre
Cuarto Semestre
Quinto Semestre
Sexto Semestre
Séptimo Semestre
Octavo Semestre
AUTOGESTIÓN
INGLÉS MECÁNICA I
INGLÉS MECÁNICA II
COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
MATEMÁTICA II
CÁLCULO
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS
ADMINISTRACIÓN EN EL ÁREA AUTOMOTRIZ
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN
COMUNICACIÓN EFECTIVA
ADMINISTRACIÓN Y PRODUCTIVIDAD
CALIDAD Y MEJORA CONTINUA
INTRAEMPRENDIMIENTO
DESARROLLO PROFESIONAL
PREPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS
EMPRENDIMIENTO
COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES
GESTIÓN DE SERVICIO TÉCNICO
DIAGNÓSTICO MECÁNICO DE MOTORES
DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO DE MOTORES
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR
INGLÉS I
INGLÉS II
GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ
FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ
ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ
ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ
DIRECCIÓN, SUSPENSIÓN Y FRENOS
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
ANÁLISIS TERMODINÁMICO DEL MOTOR
SISTEMAS ELECTROHIDRÁULICO S
MEJORAMIENTO A SISTEMAS DE MÁQUINAS
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METROLOGÍA
HIDRÁULICA AUTOMOTRIZ
TRANSMISIONES AUTOMÁTICAS
MECÁNICA DE SERVICIO TÉCNICO
TRANSMISIONES MECÁNICAS
MATEMÁTICA
FÍSICA MECÁNICA
DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO DE SISTEMAS COMPLEMENTARIOS
MECÁNICA DE FLUIDOS
CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES
RESISTENCIA DE MATERIALES Y ELEMENTOS DE MÁQUINAS
TALLER DE INTEGRACIÓN TÉCNICA
SISTEMAS DE CONTROL APLICADO
ESTÁTICA Y DINÁMICA
DIAGNÓSTICO Y SELECCIÓN DE MOTORES
SEMINARIO DE TÍTULO
SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN APLICADO
Ingeniería en Maquinaria Pesada y Vehículos Automotrices (Cód. O2O20-3) Primer Semestre
Segundo Semestre
Tercer Semestre
Cuarto Semestre
Quinto Semestre
Sexto Semestre
Séptimo Semestre
Octavo Semestre
AUTOGESTIÓN
INGLÉS MECÁNICA I
INGLÉS MECÁNICA II
COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
MATEMÁTICA II
CÁLCULO
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS
ADMINISTRACIÓ N EN EL ÁREA AUTOMOTRIZ
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓ N
COMUNICACIÓ N EFECTIVA
ADMINISTRACIÓ NY PRODUCTIVIDAD
CALIDAD Y MEJORA CONTINUA
INTRAEMPRENDIMIEN TO
DESARROLLO PROFESIONAL
PREPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS
EMPRENDIMIENT O
COMBUSTIBLE SY LUBRICANTES
GESTIÓN DE SERVICIO TÉCNICO
ELECTRÓNICA DE MAQUINARIA PESADA
SISTEMAS COMPLEMENTARI OS DE MAQUINARIA PESADA
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR
INGLÉS I
INGLÉS II
GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ
FUNDAMENTO S DE ELECTRICIDA D AUTOMOTRIZ
ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ
MOTORES DIESEL
SISTEMAS DE INYECCIÓN DIESEL
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
ANÁLISIS TERMODINÁMIC O DEL MOTOR
SISTEMAS ELECTROHIDRÁULIC OS
MEJORAMIENTO A SISTEMAS DE MÁQUINAS
METROLOGÍA
HIDRÁULICA AUTOMOTRIZ
MAQUINARIA PESADA
CHASIS Y MANDOS FINALES
MECÁNICA DE FLUIDOS
CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES
RESISTENCIA DE MATERIALES Y ELEMENTOS DE MÁQUINAS
SEMINARIO DE TÍTULO
MECÁNICA DE SERVICIO TÉCNICO
TRANSMISIONE S MECÁNICAS
TREN DE FUERZA
SISTEMAS HIDRONEUMÁTICO S DE MAQUINARIA PESADA
SISTEMAS DE CONTROL APLICADO
ESTÁTICA Y DINÁMICA
DIAGNÓSTICO Y SELECCIÓN DE MOTORES
MATEMÁTICA
FÍSICA MECÁNICA
HIDRONEUMÁTI CA APLICADA
TALLER DE INTEGRACIÓN TÉCNICA
SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓ N APLICADO
Técnico profesional Mecánica Automotriz en Sistemas Electrónicos (Cód. N5-N50-3) Primer Semestre
Segundo Semestre
Tercer Semestre
Cuarto Semestre
AUTOGESTIÓN
INGLÉS MECÁNICA I
INGLÉS MECÁNICA II
COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
COMUNICACIÓN EFECTIVA
ADMINISTRACIÓ NY PRODUCTIVIDAD
CALIDAD Y MEJORA CONTINUA
GESTIÓN DE SERVICIO TÉCNICO
DIAGNÓSTICO MECÁNICO DE MOTORES
DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO DE MOTORES
ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ
ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ
DIRECCIÓN, SUSPENSIÓN Y FRENOS
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓ N COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ
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METROLOGÍA
HIDRÁULICA AUTOMOTRIZ
MECÁNICA DE SERVICIO TÉCNICO
TRANSMISIONE S MECÁNICAS
MATEMÁTICA
FÍSICA MECÁNICA
TRANSMISIONES AUTOMÁTICAS
DIAGNÓSTICO ELECTRÓNICO DE SISTEMAS COMPLEMENTARIO S TALLER DE INTEGRACIÓN TÉCNICA
Mantenimiento Industrial (Cód. E2-E20-5) Primer Semestre
Segundo Semestre
Tercer Semestre
Cuarto Semestre
AUTOGESTIÓN
COMUNICACIÓN EFECTIVA
COMPETENCIAS DE EMPLEABILIDAD
ANÁLISIS DE VIBRACIONES I
FUNDAMENTOS DEL MANTENIMIENTO Y PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR I
TÉCNICAS DE ANÁLISIS PREDICTIVO
MANTENIMIENTO ELECTROHIDRÁULICO
MATEMÁTICA APLICADA I
FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES
MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO
METROLOGÍA
HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA
PROCESOS INDUSTRIALES AUTOMATIZADOS
MANTENIMIENTO MECÁNICO
MATERIALES DE MECÁNICA INDUSTRIAL I
TALLER MECÁNICO II
INGLÉS MECÁNICA INDUSTRIAL
TALLER DE INTEGRACIÓN TÉCNICA
TALLER MECÁNICO I
FÍSICA MECÁNICA
MÁQUINAS Y EQUIPOS INDUSTRIALES
ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO
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68
Anexo
69
70
71
72
Factor de seguridad
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74