PROYECTO ELEVADOR DE CARGA
1. INTRODUCCIÓN: Un elevador de tijera es una de las máquinas más comunes utilizadas en una obra. Si bien puede llevar a un número de personas en él, una gran cantidad de material de construcción también se levanta con la ayuda de esta máquina muy polivalente. En nuestro caso la fuerza hecha por un fluido como el aire, sobre el área de un pistón, causando el movimiento de este último que a su vez empujara un arreglo de brazos ensamblados en forma de tijera, rígidos en su totalidad, que provocan el cambio de dirección de la fuerza, manteniendo su magnitud. Gracias a que funciona con tecnología de tipo neumática, tiene ventajas tales como, mantenimiento, económico dando una buena relación costo beneficio, y su consumo de energía es bajo. Son seguros y un mejor desempeño que otras máquinas de este tipo disponibles para la tarea. El nombre de las máquinas fue dado debido al apoyo en virtud de su plataforma, que aparece como un conjunto de tijeras. Entre otras ventajas de la utilización de esta máquina, la velocidad, la seguridad y la seguridad son algunos otros aspectos importantes beneficiosos que han popularizado su rendimiento. Con este proyecto queremos dar a conocer y tratar de explicar cómo se realiza el diseño, cálculo y modelado de los elementos que forman un elevador tipo tijera que se creó más que todo para facilitar los trabajos en altura.
2. JUSTIFICACIÓN
Este proyecto se hace con el fin de aplicar la teoría vista en clase y llevarla a la práctica para darnos una visión del campo laboral , mostrando como ejemplo el desarrollo del análisis cinético teniendo bases cinemáticas de un ascensor de plataforma tipo tijera desde el diseño hasta su aplicación.
3. OBJETIVOS
· Diseñar un elevador de carga · Realizar una simulación de un ascensor de plataforma tipo tijera para posteriormente hacer un análisis cinemático y aplicar lo visto en clase.
4. ESTADO DEL ARTE
Su inventor fue Hans Balle, 7400 Herning, DK. Dispositivo elevador de tijera. La presente invención se re fiere a un dispositivo elevador del tipo de plataforma de tijera, que incluye un marco inferior con lados largos y lados cortos, y un marco superior sostenido por pares de brazos de tijera orientados en paralelo e incluyendo cada par un brazo de tijera interno y un brazo de tijera externo, en el que los brazos de tijera están dispuestos para plegarse bajo la acción de un actuador con orientación principalmente horizontal. [Ref 1]
5.
MARCO TEÓRICO.
MOVIMIENTO PLANO DE UN CUERPO RÍGIDO Cuando cada una de las partículas de un cuerpo rígido se mueve a lo largo de una trayectoria que es equidistante de un plano fijo, se dice que el cuerpo experimenta un movimiento plano. Existen tres tipos de movimiento plano, mencionándolos por orden de complejidad creciente son: 1.- TRASLACIÓN: Este tipo de movimiento ocurre si cualquier segmento de recta sobre el cuerpo se conserva paralelamente a su dirección original durante el movimiento. Cuando la trayectoria del movimiento de todas las partículas de un
cuerpo son rectas paralelas, el movimiento se llama traslación rectilínea. Sin embargo si las trayectoria quedan a lo largo de líneas curvas que son entre sí todas paralelas al movimiento se le llama traslación curvilínea.
TRASLACIÓN RECTILÍNEA
Trayectoria de traslación curvilínea
2.- ROTACIÓN ALREDEDOR DE UN EJE FIJO : Cuando un cuerpo rígido gira alrededor de un eje fijo, todas sus partículas, excepto las que quedan sobre el eje de rotación, se mueven a lo largo de trayectorias circulares 3.- MOVIMIENTO PLANO GENERAL: Cuando un cuerpo se sujeta a un movimiento plano general, experimenta una combinación de una traslación y una
rotación. La traslación ocurre dentro de un plano de referencia, y la rotación ocurre alrededor de un eje perpendicular al plano de referencia.
En la figura la manivela AB gira alrededor de un eje fijo que pasa por A la, corredera C experimenta un movimiento de traslación rectilínea, pero la biela BC tiene un movimiento plano general (se traslada y gira)
TRASLACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDO. Si analizamos con mucho cuidado la traslación de un cuerpo rígido, observaremos que todas las partículas del cuerpo tienen la misma velocidad y la misma aceleración. Como resultado de esto, la cinemática del movimiento de una partícula que estudiamos en la primera unidad puede aplicarse para especificar la cinemática de un cuerpo rígido en traslación, por consiguiente no repetiremos dicho estudio.
ROTACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDO ALREDEDOR DE UN EJE FIJO. En la figura se puede observar que la partícula P (es una partícula del cuerpo en rotación) gira alrededor del eje Z y aquí consideramos el movimiento en un plano perpendicular al eje Z, en el cual la velocidad lineal de P sería v = ώr donde r es el radio del círculo descrito por P, perpendicular al eje Z y la velocidad angular ώ es un vector perpendicular al plano de giro, de dirección igual a la del eje Z y su sentido se determina por la regla de la mano derecha. [Ref 4] EL ASCENSOR: También conocido como montacargas, se utiliza para trasladar personas o cosas desde de una planta a otra, ya sea por medios electrónicos u oleodinámico.
La diferencia de estas dos formas de traslado, es que el oleodinámico, también llamado hidráulico; es más lento, consume mucha energía, está limitado el número de alturas, y, además funciona a través de una bomba, en la cual se introduce aceite a presión, pero, es más seguro y más confortable que el eléctrico, este tipo de ascensor mueve mucho más personas que el oleodinámico, ya que funciona con un motor eléctrico, en este la velocidad es casi constante dependiendo del peso de la carga. Los ascensores, están compuestos por una cabina sustentada por cables, que se desplaza dentro de un hueco con guías verticales de acero, con mecanismos de subida y bajada y con una fuente de energía. Años atrás, los ascensores funcionaban con cuerdas o cadenas, en donde una o varias personas efectuaban fuerza sobre las cadenas para subir o bajar, es por ello que a estos mecanismos se le llaman montacargas. Desde el año 1823 aproximadamente, se han venido construyendo mecanismo que han servido de ayuda para el ascensor, por ejemplo, Elisha Otis en 1853, inventó los primeros frenos a lo cual llevó a construir elevadores seguros, que tenían un dispositivo de seguridad por si el cable de sujeción se rompiera. En la actualidad, se sigue usando estos dispositivos de seguridad pero con más modernidad, ahora, los ascensores utilizan una serie de rodillo lo cual permite que el ascensor se bloquee automáticamente y se pare cuando este tome una velocidad demasiada acelerada. Durante del siglo XIX la gran parte de los elevadores eran accionados por una máquina de vapor. El ascensor moderno, se considera un producto del siglo XIX, ya que éste antes era accionado por vapor. [ref 2]
MESA ELEVADORA TIPO TIJERA
El elevador de tipo tijera es un elevador que está constituido por una estructura metálica y un circuito hidráulico impulsado por un motor eléctrico .una de las características importantes del elevador de tijeras es la posibilidad de posicionamiento de carg a una altura adecuada en la cual se logra realizar diferentes tipos de trabajo necesario para el mantenimiento. Se compone de plataformas , en la plataforma hay un cilindro dos estructuras tipo tijera . cada plataforma se acopla a la base generado una gran seguridad , con total estabilidad gracias a que posee brazos de expansión. Su sistema hidráulico compuesto por gatos en cada plataforma de la estructura y una bomba accionada por un motor eléctrico,nos brinda la fuerza necesaria para elevar la estructura . PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO
El principio fundamental del elevador se basa en una estructura metálica que utiliza la geometría y funcionamiento de las tijeras para aumentar la distancia mediante la fuerza que será aplicada por los gatos hidráulicos A medida que el gato avanza va elevando la estructura ,ya que al estar unido a ella cuanto más avanza mayor es el Ángulo del cilindro con respecto la horizontal .La estructura cerrada queda totalmente plegada ,las barras no se ven puesto que quedan ocultas por la base y la plataforma superior ,consiguiendo así un diseño compacto que ocupa poco sitio y siendo cómodo de transportar.
La potencia del elevador se diseña y construye en base al proceso de construcción, tales como las teorías de barras y pasadores ,y la teoría de estructuras de los nudos articulados ,aprovechando el principio de la prensa hidráulica ,todo esto teniendo en cuenta la utilización de componentes y materiales .
COMPONENTES DEL ELEVADOR Se procederá a enunciar y describir los componentes del elevador ,empezando de abajo hacia arriba -base de la estructura : es el elemento que da estabilidad al elevador y soporta todo el peso del mismo.se encuentra empotrado al suelo para evitar movimientos bruscos - barras : de sección rectangular y macizo ,aunque con diferentes terminaciones debido a las posiciones que ocupan dentro de la estructura ,están unidas entre sí , a la base y a la tapa superior mediante pasadores y son el nexo de unión para que la estructura se eleve -cilindro hidráulico : es el elemento que nos da la fuerza necesaria para elevar la estructura. -plataforma superior:cada chapa la cual descansa el vehículo cuando el elevador está extendido. -pasadores y barras cilíndricas de unión : de sección circular, el tipo de análisis depende de su longitud (como pasador o como barra ), sirven como unión entre los distintos elementos del elevador . -piezas anti-porción: entre las dos tijeras del elevador le confieren a este mayor rigidez para soportar la torsión provocada por el peso a sostener . ESTUDIO DE FACTORES PARA EL DISEÑO Los parámetros de diseño se establecen de acuerdo a las necesidades y aplicaciones de un elevador de baja altura tipo tijera ,las principales características a tener en cuenta son el tamaño del peso de la carga a levantar . -peso máximo del elevador :diseñamos todos los elementos del elevador basados en los esfuerzos que produzcan o reciban
-altura máxima de elevación : nos basamos en el alcance máximo del gato hidráulico -distancia máxima: dimensionamiento de la longitud de apoyo de la plataforma superior . -altura máxima: dimensionamiento de anchura para el apoyo de bastidor -trabajos a realizar: los parámetros de diseño están dirigidos a que el trabajo y las actividades a ejecutarse en el elevador se hagan con la mayor comodidad posible. ANÁLISIS DEL DISEÑO Las diversas opciones que pueden proyectarse para las construcciones del elevador con múltiples, pero para las necesidades de este caso serán las siguientes : -trabajos a realizar : debido a la necesidad de optimizar el tiempo y el trabajo que se requiere para mantenimientos en diversos campos . -análisis funcional: el elevador debe ser de fácil transporte y su lugar de trabajo sea sencillo y eficaz. -construcción permisible : algo muy importante que se debe tomar en cuenta es la facilidad en el acceso a los materiales para la construcción del elevador ,reduciendo costos y tiempo en la construcción del mismo. PARÁMETROS DEL DISEÑO -capacidad máxima del elevador : dependiendo del tipo de cilindro que usemos en el elevador este nos dará los parámetros mínimos de elevación de carga . -distancia máxima : esta nos guiaremos a la hora de armar la plataforma superior esta nos da los parámetros de dimensiones en la parte superior -ancho máximo: la distancia máxima transversal que tendrá la plataforma para tener mayor área de carga . -esquema del elevador : el esquema utilizado para empezar a diseñar y a calcular los esfuerzos en la estructura ha sido el siguiente .
ANÁLISIS DE CARGAS
Al realizar el estudio de cargas y reacciones y teniendo en cuenta las dimensiones fijadas en los parámetros de diseño, se ha considerado determinar el peso parcial de carga , concluyendo que los cilindros hidráulicos se ubicaran en la parte central del elevador para compensar cualquier desequilibrio en el peso de la carga a levantar optimizando así el funcionamiento del elevador .. Se ha considerado para el análisis de cargas dos momentos , el primero cuando la carga rompe la inercia y empieza a elevarse y el segundo momento cuando el elevador se encuentra en el punto más elevado , para tratar de verificar cual es los dos momentos es el más desfavorable (suponiendo que el primero es el más difícil).en estos dos momentos se calcularán las reacciones y esfuerzos máximos en la estructura y la fuerza que deberán generar los mecanismos hidráulicos .
DISEÑO Y SELECCIÓN DE GATOS HIDRAULICOS
El sistema de potencia necesita elementos que generan y transmiten potencia la estructura metálica para que esta a su vez reciba potencia y por medio del mecanismo de tijera procedan a romper el momento de inercia para poder así levantar cargas. El sistema de potencia consta de tres elementos principales como son el motor eléctrico que acciona la bomba ,la bomba y los gatos hidráulicos
DISEÑO Y SELECCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS
El elevador de tijera concentra sus esfuerzos en la estructura articulada, por tal razón el desempeño de cada uno de los elementos que la conforman se realizará según la teoría del cortante máximo y la teoría de barras sometidas a tracción, compresión y flexión analíticamente .hay que tener en cuenta el material a utilizar en la estructura articulada para que aguante todos los esfuerzos sin problemas
6. CONCLUSIONES
Hemos diseñado satisfactoriamente nuestra plataforma. Gracias a este proyecto logramos hacer cálculos cineticos basándonos en nuestra propia estructura. Debido a que realizamos nuestra plataforma tipo tijera de una manera simetrica concluimos que los cálculos son mucho mas fáciles de realizar.
Referencia 1. Internet:http://www.espatentes.com/pdf/2263881_t3.pdf 2. Internethttp://prezi.com/yqbuzngu91ot/elevador-de-tijera-hidraulica/ 3. Internet:http://es.prmob.net/tijeras/construcci%C3%B3n/carretilla-elevadora1509533.html 4. Internet:http://www.slideshare.net/StevJohnS/dinamica-unidad-3
