Elevador Hidraulico

PNF Ingeniería Mecánica Sección: IV-MEC-3N

DISEÑO DE UN SISTEMA ELEVADOR HIDRÁULICO PORTÁTIL DE VEHÍCULOS LIVIANOS PARA EL TALLER DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ “LA COROMOTO”, EN CIUDAD BOLÍVAR ESTADO BOLÍVAR

Participantes:

Facilitador: Lic. Hermógenez Pérez

García Elvis 13.327.420 Zamora Juan 15.251.178 Sarli Héctor 20.036.479 Perales Oscar 21.261.156

CIUDAD BOLÍVAR, MAYO 2014

PNF EN MECÁNICA Sección: IV- MEC-3N HOJA DE APROBACIÓN Quienes suscriben, Miembros del Jurados Evaluador de Proyecto Socio Integrador de los Programas Nacionales de Formación, designados por el Consejo de la Coordinación del PNF Mecánica, del Instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar (IUTEB), para examinar el proyecto denominado: “DISEÑO DE UN SISTEMA ELEVADOR HIDRÁULICO PORTÁTIL DE VEHÍCULOS LIVIANOS PARA EL TALLER DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ “LA COROMOTO”, EN CIUDAD BOLÍVAR ESTADO BOLÍVAR” BOLÍVAR”  presentado por los bachilleres: García Elvis, Zamora Juan, Perales Oscar, Sarli Héctor , para optar al título de TSU en Mecánica, consideramos que el informe del proyecto cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo consideramos APROBADO

En Ciudad Bolívar a los ________ días del mes de ___________ del 2014  _____________________ Lic. Hermógenez Pérez Tutor Asesor 

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Jurado

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PNF EN MECÁNICA Sección: IV- MEC-3N HOJA DE APROBACIÓN Quienes suscriben, Miembros del Jurados Evaluador de Proyecto Socio Integrador de los Programas Nacionales de Formación, designados por el Consejo de la Coordinación del PNF Mecánica, del Instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar (IUTEB), para examinar el proyecto denominado: “DISEÑO DE UN SISTEMA ELEVADOR HIDRÁULICO PORTÁTIL DE VEHÍCULOS LIVIANOS PARA EL TALLER DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ “LA COROMOTO”, EN CIUDAD BOLÍVAR ESTADO BOLÍVAR” BOLÍVAR”  presentado por los bachilleres: García Elvis, Zamora Juan, Perales Oscar, Sarli Héctor , para optar al título de TSU en Mecánica, consideramos que el informe del proyecto cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo consideramos APROBADO

En Ciudad Bolívar a los ________ días del mes de ___________ del 2014  _____________________ Lic. Hermógenez Pérez Tutor Asesor 

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Jurado

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PNF EN MECÁNICA Sección: IV- MEC-3N DISEÑO DE UN SISTEMA ELEVADOR HIDRÁULICO PORTÁTIL DE VEHÍCULOS LIVIANOS PARA EL TALLER DE MECÁNICA AUTOMOTRIZ “LA COROMOTO”, EN CIUDAD BOLÍVAR ESTADO BOLÍVAR Participantes: García Elvis Zamora Juan Sarli Héctor Perales Oscar Mayo de 2014 RESUMEN El Proyecto Socio Integrador (PSI) corresponde al diseño de un equipo elevador hidráulico portátil de vehículos livianos, para el taller de mecánica automotriz “La Coromoto”, ubicado   en Ciudad Bolívar  –  Estado Bolívar. Actualmente el Taller no cuenta con equipos de elevación total de vehículos, que faciliten de alguna manera parte de las diferentes actividades de reparación que allí se desarrollan, por ello se vio la necesidad de realizar el diseño de un equipo del tipo hidráulico, a fin de facilitar el trabajo del personal que labora en el taller a la hora de intervenir un vehículo. Para cumplir con esta faena, se realizaron entrevistas informales al personal del taller, además del tutor y otros especialistas en la materia, en relación a la problemática, se revisó el material existente para conocer las características característic as técnicas de este tipo de equipos, lo que permitió conocer y buscar la solución a la situación planteada. Se utilizaron diversos tipos de investigación; según su propósito fue aplicada y de acuerdo a las estrategias empleadas: documental y de campo. Como complemento al trabajo, este cuenta con bases teóricas que describen los diferentes elementos que componen el sistema elevador, así como los planos donde se contempla la versión preliminar del mismo.

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ÍNDICE GENERAL .................................. 1 PARTE I: Descripción y Justificación del Proyecto Pro yecto ................................... Reseña Histórica del Taller "LA COROMOTO”  ............................................... .............................................. 1 Misión, Visión del Taller "LA COROMOTO”  .................................................... ................................................... 2

Diagnóstico Situacional ........................... ..................................................... .................................................... .............................. .... 2 Justificación e Impacto Social ................................................... ......................................................................... ...................... 3 Vinculación del Proyecto con el Plan de Desarrollo Económico (Plan Nacional “Simón Bolívar”) ............................................... ........................................................................ ............................................... ...................... 4

...................................................................... .................. 7 Objetivos de la Investigación. .................................................... Objetivo General ................................................ ......................................................................... ...................................... ............. 7 Objetivos Específicos ................................................ .......................................................................... .............................. .... 7

PARTE II: Proyectos Afines y Fundamento Teórico .................................. 8 Proyectos Afines ...................................................... ................................................................................ ....................................... ............. 8 Fundamentos Teóricos ................................................. ........................................................................... ................................ ...... 10 ........................................................ 9 PARTE III: Planificación del Proyecto  ......................................................... El Tipo de Investigación y Proyecto P royecto ................................................... ................................................................ ............. 9 Metodología o Plan de Acción ...................................................... ...................................................................... ................ 11 Técnicas e instrumento de recolección reco lección de datos .................................... .......................................... ......11 Procedimiento Metodológico ............................ ..................................................... ............................................. .................... 12 ..................................................... 15 PARTE IV: Análisis de los Resultados ...................................................... 1. Aspectos básicos de la tecnología de elevadores hidráulicos. ................. 15 2. Diseño conceptual del equipo. .................................................. .................................................................. ................ 18 3.- Cálculo y selección de los componentes y materiales del Elevador Hidráulico tipo tijeras................................................. ......................................................................... .................................... ........... 23

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4.-Planos....................................................................................................... 36

CONCLUSIONES ......................................................................................... 42 RECOMENDACIONES GENERALES ......................................................... 44 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 45 ANEXOS. ...................................................................................................... 46

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PARTE I: Descripción y Justificación del Proyecto DIAGNOSTICO SITUACIONAL Descripción del Contexto Taller Mecánico “La Coromoto” Mantenimiento Correctivo y Preventivo de Vehículos Jeeps, Chrysler y Dodge 

Localización Geográfica: Venezuela, Estado Bolívar, Ciudad Bolívar, Municipio Heres, Parroquia La Sabanita, Calle Principal La Sabanita, Sector La Coromoto.

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Ubicación Geográfica:  Al sur de Ciudad Bolívar en las siguientes coordenadas: 8º04`31.51” N y 63º35´32.94” O Elev  117 mts.

Reseña Histórica del Taller "LA COROMOTO” El 18 de Junio del año 2000, se fundó el Taller de Mecánica  Automotriz

"LA COROMOTO”, ubicado   en la Parroquia La Sabanita del

Estado Bolívar. Es una pequeña empresa integrada por cinco (5) personas emprendedoras, cuya actividad consiste en la reparación de cajas (hidrománticas y sincrónicas), motores full inyección, y de carburación, tren delantero y sistema de frenos de vehículos livianos (sedan y camionetas) mayoritariamente de la marca Jeeps, Chrysler y Dodge, en cualquiera de sus modelos. El Taller cuenta en la actualidad con una serie de equipos y herramientas que le permiten desarrollar su trabajo de manera efectiva, así como también una infraestructura adecuada para tal fin, lo que ha incidido en su buena reputación como un taller confiable para sus numerosos clientes de la ciudad y sus alrededores. 1

Misión, Visión del Taller "LA COROMOTO” Misión Conservar los autos de nuestros clientes en un estado de operación eficiente y seguro, superando las expectativas de nuestros consumidores en el menor tiempo posible Para nosotros usted y su vehículo es lo más importante.

Visión Establecer un modelo de liderazgo en el mantenimiento preventivo y correctivo de vehículos automotores. Mantener un crecimiento continuo basado en la satisfacción del cliente. Mejorar la calidad de vida de nuestros clientes reduciendo el tiempo invertido en mantenimiento de su vehículo. Conservar los activos de nuestros clientes.

Diagnóstico Situacional El Taller "LA COROMOTO”, como toda pequeña empresa está constantemente en la búsqueda de mejorar y/o adecuar todos sus procesos así como las diferentes herramientas y equipos que utilizan diariamente los mecánicos que allí laboran. Actualmente el Taller no cuenta con equipos de elevación total de vehículos, que faciliten de alguna manera parte de las diferentes actividades de reparación que allí se desarrollan. Solo cuentan con una serie de gatos hidráulicos tipo “caimán”, que solo levantan parcialmente el vehículo, lo que dificulta notablemente el trabajo a realizar, sobre todo en la parte baja del vehículo. El objeto del presente proyecto es diseñar un prototipo de un sistema elevador hidráulico portátil para vehículos livianos. El mercado está repleto de autos o vehículos, con dimensiones y masas muy dispares, por lo que se hace difícil diseñar un mecanismo universal para todos ellos, ni tampoco es 2

nuestro objetivo. En el presente proyecto se espera diseñar un mecanismo para vehículos de la marca Chrysler, modelos Neón, dado que estos son los vehículos que mayoritariamente entran al taller para cualquier mantenimiento correctivo, y así satisfacer las necesidades del cliente. Este tipo de mecanismo busca agilizar el proceso de mantenimiento de los vehículos, así como facilitar el acceso en la parte baja del mismo a los mecánicos, lo que incidirá notablemente en el proceso productivo del taller al reducir los tiempos involucrados en la reparación de los vehículos.

Justificación e Impacto Social Cada día las empresas tienen la necesidad de mejorar su producción a través del aprovisionamiento de equipos, maquinarias y herramientas de calidad para hacer más efectivo el éxito no solo en sus productos sino también la comercialización de los mismos.  Ante estas circunstancias, las organizaciones están adoptando herramientas de optimización, basadas en los controles de calidad y de servicio, a fin de alcanzar el éxito a corto, mediano y largo plazo con el propósito de establecerse metas que permitan el alcance de los planes de negocio, enfocados al cumplimiento de la visión, misión, valores, que al conjugarse comprometen tanto al personal para alcanzar los objetivos de la misma. En este sentido, la necesidad de plantear el diseño de un sistema elevador de vehículos mejorará y fortalecerá el Taller “La Coromoto” en el sector automotriz, teniendo como consecuencia adicional un impacto social positivo para el personal que allí labora.

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El presente estudio de investigación permitirá detectar, evaluar y desarrollar posibles oportunidades de mejoras al proceso de reparación de vehículos livianos de la marca Chrysler modelo Neón. También es importante para los autores de este Proyecto Socio Integrador (PSI), porque ésta investigación facilitará el desarrollo de las destrezas necesarias que contribuyen a encontrar soluciones factibles, tanto técnica como económicamente, a problemáticas de empresas comunitarias. En otro ámbito le permite al IUTEB, proyectarse, como una institución capaz de formar Ingenieros competentes, capaces de afrontar y solucionar problemas del entorno y fuera de él, a la vez que le brinda la oportunidad de contribuir con la optimización de los procesos y niveles productivos de las instituciones que conforman el crecimiento del Estado Bolívar y el P aís.

Vinculación del Proyecto con el Plan de Desarrollo Económico (Plan Nacional “Simón Bolívar”) Nosotros como estudiantes del PNF en Mecánica, trabajando en conjunto con el personal que labora en el Taller “La Coromoto”   siguiendo las directrices del Proyecto Nacional Simón Bolívar, el cual nos encamina a construir el nuevo sistema de desarrollo económico y social de la nación; es decir ya no pensamos en el trabajo individual si no en el trabajo colectivo para facilitar el proceso y reforzar la independencia nacional. El proyecto socio-integrador que acá proponemos, no solo busca dar cumplimiento con los objetivos planteados en una cátedra dentro de los PNF, busca también dignificar la condición de vida de cada uno de los involucrados: estudiantes, comunidad y empresa. Dignificar tal como lo plantea la II directriz del Proyecto Nacional Simón Bolívar:

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“S u p r e m a f e l i c i d a d s o c i a l : a partir de la construcción de una estructura social incluyente, un nuevo modelo social, productivo, humanista y endógeno, se persigue que todos vivamos en similares condiciones, rumbo a lo que decía el Libertador: S u p r e m a f e l i c i d a d s o c i a l ” 

El modelo socialista que parte del desarrollo endógeno de cada zona, que busca la igualdad del hombre y para el hombre, donde la autogestión y cogestión van de la mano. El punto 3.4 expresa: “Profundizar la universalización de la educación bolivariana”  y dentro de este punto nos vimos reflejados inmediatamente en

los puntos 3.4.5 y 3.4.6, ya que somos parte directa dentro de la formación del modelo productivo socialista y nos sentimos incentivados a investigar para dar respuestas eficientes a los problemas que aquejan a nuestras comunidades. Directamente nuestra propuesta de proyecto se enmarca dentro del punto 3.7.3, ya que se harán recomendaciones que de alguna manera busca un uso sustentable de los recursos hídricos. La III directriz plantea lo siguiente: “Democracia protagónica revolucionaria: Para esta nueva

fase de la revolución Bolivariana se consolidara la organización social, para transformar su debilidad individual

en fuerza

colectiva, reforzando la independencia, la libertad y el poder originario del individuo”

Podemos asegurar que la organización es fundamental dentro del socialismo y es por ello que junto a el Taller la Coromoto, nos hemos dado la tarea de llevar a buen término este proyecto, aprovechando así las ventajas del trabajo cooperativo donde las debilidades individuales quedaran a un

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lado para dar paso a la fuerza colectiva, todo en pro del mejoramiento del proceso productivo de esta pequeña empresa. Indudablemente es lo que llamamos la verdadera , donde Participativa 

Democracia

el pueblo soberano es quien debe ejercer las acciones

necesarias sin obedecer a un poder distinto. De otra manera perderíamos nuestra libertad y los derechos a una vida digna. Y así lo expresa el literal

“e” de esta III directriz: “La integración, comunicación y coordinación entre las organizaciones populares es determinante para el logro pleno de la

democracia protagónica revolucionaria.” 

Ya no podemos como estudiantes ser simplemente espectadores, debemos junto al colectivo tomar las riendas y ser los protagonistas de la formación del nuevo socialismo del siglo XXI. Participación, construcción y consciencia ciudadana son las bases fundamentales de la transformación de la sociedad. Dentro de las estrategias y políticas de esta III directriz, podemos resaltar el punto 3.2.2, que claramente relacionamos con este proyecto ya que nos sentimos comprometidos a participar directamente con la comunidad y para la comunidad. El concepto de la nueva universidad ha dejado de ser ese paradigma donde el estudiante se enclaustraba en cuatro paredes de un recinto universitario, en la búsqueda de su crecimiento como individuo mas no para el beneficio del colectivo. La universidad del siglo XXI, de la cual formamos parte directa, debe generar un profesional con una visión altruista, con ética y sobre todo con identidad y valores hacia la instauración del nuevo socialismo.

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OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Objetivo General Diseñar un Sistema Elevador Hidráulico Portátil para el Taller “La Coromoto”, Parroquia La Sabanita, Municipio Heres, Estado Bolívar.

Objetivos Específicos 

Analizar los aspectos básicos de la tecnología de elevadores hidráulicos.

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Efectuar la ingeniería conceptual para escoger la opción más factible tanto en el aspecto funcional como en el aspecto económico.

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Realizar los cálculos para la selección de los componentes y materiales a utilizar del sistema elevador hidráulico.



Elaborar la ingeniería de detalle con la ayuda de un software CAD en cuanto a: planos de detalle y conjunto del sistema elevador.

Área y Línea de Investigación asociada al PSI: 

Área: Diseño

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Línea: Diseño y Fabricación de Elementos y Equipos Mecánicos.

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PARTE II: Proyectos Afines y Fundamento Teórico Proyectos Afines En el presente capitulo, se desarrollarán de manera ordenada una serie de secciones orientadas a la comprensión y entendimiento de esta investigación, para así aclarar de forma específica las interrogantes que surgen de acuerdo al tema de estudio. Herrera José (2006), “Diseño de un sistema elevador para minusválidos” Trabajo especial de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico. Trabajo no publicado. Universidad de Carabobo. Con esta investigación, Herrera realizó una evaluación de los diferentes sistemas de elevación existentes en el mercado para la atención de los minusválidos, además logro realizar un plan de mantenimiento preventivo a ser aplicado en los componentes críticos del sistema propuesto, así como también una propuesta tecno- económica para la instalación y puesta en marcha del sistema.

Cuadro 1: Elevador Hidráulico para minusválidos

Fuente: Herrera (2006) 8

La investigación planteada anteriormente, está relacionada con el presente estudio desde el punto de vista de aplicación del mismo, ya que se trata de un sistema de elevación de cargas (humana en este caso), el cual trabaja con un sistema hidráulico y electrónico. En la presente investigación se trabaja con cargas menores, sin embargo ambos equipos tienen principios de funcionamiento similar. López Luis (2011), “Diseño de un Puente Elevador para el área de

Crisoles de CVG Venalum.” Trabajo especial de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico. Trabajo no publicado. UNEXPO-Puerto Ordaz. La investigación se enfocó en el diseño de un puente elevador, para la realización de trabajos de mantenimiento en el Departamento de Crisoles de la Gerencia de Colada de CVG Venalum. El autor plantea la necesidad del diseño del puente elevador, debido a la ausencia de este equipo en el mencionado departamento.

Cuadro 2: Puente Elevador para área de Crisol

Fuente: López (2011)

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El trabajo planteado está vinculado directamente con lo respecta al elevador portátil, dado que sienta las bases necesarias para el análisis de un equipo elevador de cargas pesadas, utilizando la hidráulica como elemento fundamental del proceso. Existen otras investigaciones orientadas al diseño de sistemas de elevación, que también forman parte del presente estudio y son fundamentales para llevar a feliz término la investigación planteada.

Fundamentos Teóricos Toda máquina o equipo mecánico es diseñado con el fin de lograr un propósito o resolver alguna necesidad puntual. Para ello cualquier diseño mecánico debe sustentarse en fundamentos teóricos suficientes que permitan definir la mejor opción que cumpla con la normativa vigente correspondiente al diseño a realizar. De allí que a continuación se presentan los diferentes conceptos y fundamentos teóricos que servirán de soporte al diseño del sistema elevador hidráulico.

Actuadores Hidráulicos Actuadores Definición: Un  actuador   es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La

fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide).  Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores: 10

• Lineales • Rotatorios

Los actuadores lineales generan una fuerza en línea recta, tal como haría un pistón. Los actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo haría un motor eléctrico. Existen tres tipos de actuadores lineales: • Neumáticos • Eléctricos • Hidráulicos

En este trabajo nos centraremos en los actuadores hidráulicos y los tipos que existen.

Actuadores Hidráulicos Los actuadores hidráulicos son los que han de utilizar un fluido a presión, generalmente un tipo de aceite, para que el sistema donde sea utilizado pueda movilizar sus mecanismos. Los actuadores hidráulicos se utilizan para maquinarias grandes, las cuales presentan mayor velocidad y mayor resistencia mecánica. Para las aplicaciones que exijan una carga útil, el dispositivo hidráulico es el sistema a elegir. Los altos índices entre potencia y carga, la mayor exactitud, la respuesta de mayor frecuencia con un desempeño más suave a bajas velocidades y el amplio rango de velocidad, son algunas de las ventajas del acondicionamiento hidráulicos sobre los actuadores neumáticos. La presión es aplicada de la misma manera que la neumática en un émbolo que se encuentra dentro de un compartimiento hermético. Este se encuentra acoplado mecánicamente a un vástago que se mueve linealmente 11

de acuerdo a la presión aplicada. Los cálculos para la fuerza ejercida por un cilindro hidráulico son las mismas que para los cilindros neumáticos. Sin embargo, poseen una diferencia fundamental; el cilindro hidráulico del mismo tamaño que el neumático produce una mayor fuerza. Las principales aplicaciones la podemos encontrar en máquinas troqueladoras, en cargadores y en maquinarias pesada para obras civiles. Para la aplicación de los actuadores hidráulicos, se necesita de una bomba que envíen al líquido también a presión a través de una tubería o de mangueras especiales para el transporte del mismo. Estos actuadores son de poco uso en la industria si lo comparamos con la acogida de los actuadores neumático y eléctrico; esto se debe entre otras cosas a los grandes requisitos para el espacio de piso y las condiciones de gran riesgo provenientes del escurrimiento de fluidos de alta presión. En esta clase de actuadores también encontramos cilindros de simple o de doble efecto y en cuanto a los elementos de control y protección son muy similares a los sistemas. Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos: 1. cilindro hidráulico 2. motor hidráulico 3. motor hidráulico de oscilación

Cilindro hidráulico: Los Cilindros Hidráulicos  son unos actuadores mecánicos que aprovechan la energía de un Circuito o Instalación hidráulica de forma

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mecánica. Los Cilindros Hidráulicos  son posiblemente la forma más habitual de uso de energía en instalaciones hidráulicas. En el cuadro 1 se ve el esquema de un cilindro hidráulico. Cuando se alimenta con fluido hidráulico por la boca posterior avanza.

Cuadro 3: Partes de un Cilindro Hidráulico

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers La velocidad de avance es proporcio nal al caudal e inversamente proporcional al área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior. Este cambio de direcciones del fluido se logra mediante las válvulas direccionales.

Elección del Cilindro Hidráulico Es fundamental una buena selección del Cilindro Hidráulico adecuado a su ubicación para el correcto funcionamiento de la instalación. Las características fundamentales para la elección serán:

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

Fuerza, donde se define la fuerza necesaria para el actuador. Es importante elegir Cilindros-Actuadores Hidráulicos, sobredimensionados. Este sobredimensionamiento deberá ser calculado en función de la instalación, pero suele estar entre el 20% y el 100% de la fuerza a efectuar.



Velocidad, dado que muchos cilindros forman parte de Sistemas

 Automatizados más complejos, y deben actuar a un ritmo calculado. 

Longitud de Carrera, dado que los Cilindros Hidráulicos tienen limitaciones constructivas y de diseño, por lo que deben elegirse de forma adecuada y calculada previamente a su instalación, o bien instalar limitadores y/o sistemas de control de carrera.

Tipos de Cilindros Hidráulicos Básicamente, los Cilindros Hidráulicos se definen por su sistema de desplazamiento en: Cilindro de presión dinámica Lleva la carga en la base del cilindro. Los costos de fabricación por lo general son bajos ya que no hay partes que resbalen dentro del cilindro.

Cuadro 4: Cilindro de Presión Dinámica

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Cilindro de Efecto simple. La barra esta solo en uno de los extremos del pistón, el cual se contrae mediante resortes o por la misma gravedad. La carga puede colocarse solo en un extremo del cilindro. 14

Cuadro 5: Cilindro de Simple Efecto

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Cilindro de Efecto doble. La carga puede colocarse en cualquiera de los lados del cilindro. Se genera un impulso horizontal debido a la diferencia de presión entre los extremos del pistón.

Cuadro 6: Cilindro Doble Efecto

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Cilindro telescópico. La barra de tipo tubo multietápico es empujada sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro aceite a presión. Se puede lograr una carrera relativamente en comparación con la longitud del cilindro.

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Cuadro 7: Cilindro Telescópico

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Válvulas Direccionales Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones: 

Distribuir el fluido



Regular caudal



Regular presión

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito. Veamos cómo se comanda un cilindro de simple efecto con una válvula direccional de tres vías dos posiciones. En el cuadro 8 se puede ver el esquema del circuito.

Cuadro 8: Circuito Hidráulico

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers 16

En el cuadro 9, vemos la válvula física y simbólicamente representada en sus distintas posiciones de funcionamiento.

Cuadro 9: Válvula y sus posiciones

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers La simbología de las válvulas direccionales cumple con los siguientes lineamientos: Cada posición se indica con un cuadrado en el que se dibujan con flechas las conexiones que la válvula realiza en dicha posición. Las Vías u orificios principales de conexión de la válvula se llaman así P = Presión, T = Tanque, A y B conexiones de utilización, es decir van a las bocas del cilindro o motor hidráulico. En el cuadro 10, vemos como ejemplo de esto, la válvula 4 vías dos posiciones.

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Cuadro 10: Válvula de Cuatro vías

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers En el cuadro 11 vemos que la válvula tiene dos entradas más de fluido, en el caso que sea pilotada hidráulicamente, los pilotos se denominan X e Y, o bien están numerados.

Cuadro 11: Válvula de dos entradas con Pilotaje

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Las formas de mando de las válvulas pueden ser 18

- Manuales (palanca, pedal, botón). - Eléctrica a través de bobinas (Solenoides). - Neumática con pilotos neumáticos. - Hidráulica con pilotos hidráulicos. Lo más usual son los mandos electro hidráulicos, es decir se colocan dos válvulas en cascada, una válvula pequeña mandada eléctricamente, maneja a través de pilotos hidráulicos a una válvula grande. Puede ser que la válvula tenga resortes que la llevan automáticamente a una posición central. En otros casos disponen de trabas en cada posición, como puede verse en el cuadro 10:

Cuadro 12: Válvula con Trabas

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers Las válvulas tienen muchas veces una posición central pasando a tener tres posiciones (las hay de cuatro y más). Vemos en el cuadro 12 las distintas funciones de conexionado que cumplen las válvulas en las posiciones centrales.

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Cuadro 13: Válvulas en Posición Central

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers En algunos casos también viene especificado que sucede cuando la válvula cambia de una posición a otra denominándose eso: posición en la transición. Las distintas posiciones de centro se utilizan en función de cómo se resuelve el circuito. La posición centro cerrada implica que los cilindros quedan fijos cuando la válvula está en ella. (Cuadro 14). Esta posición permite el agregado de un acumulador de fluido a presión

Cuadro 14: Posición Centro Cerrada

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers 20

La posición centro abierto deja completamente libre al cilindro. (Cuadro 15).

Cuadro 15: Posición Centro Abierta

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers En el cuadro 16 vemos esquemáticamente, en símbolo simplificado y una vista externa de una cascada de válvulas. Una más pequeña (Válvula Piloto), comandada eléctricamente a través de dos solenoides controla la más grande mandada por pilotos hidráulicos de la primera.

Cuadro 16: Cascada de Válvulas

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers 21

Entre ambas se ubican válvulas que limitan el flujo para que la válvula grande se mueva con velocidad controlada y no provoque cierres y aperturas extremadamente bruscas, lo que generaría ondas de presión (golpe de ariete), que pudiesen dañar al circuito.

Mantenimiento de los Cilindros Hidráulicos Daremos ahora unos cuantos consejos generales para evitar incidencias y averías en las instalaciones con Cilindros Hidráulicos:

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Lubricar con aceite hidráulico limpio las juntas, conectores y racores antes de usarlos.

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Comprobar la presión de funcionamiento del Circuito Hidráulico para evitar sobrepresiones.

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Comprobar el apriete de los conectores hidráulicos del Cilindro para evitar fugas.

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Comprobar los soportes de los cilindros, tanto en holgura como en alineación.

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Limpiar la suciedad del vástago, usando fuelles en instalaciones en zonas de polvo o suciedad alta.



Mantener el Aceite Hidráulico en perfectas condiciones ayuda en gran medida a la conservación de todos los elementos de una Instalación hidráulica.

Estructuras y Armazones de Máquinas El diseño de armazones para máquinas es en gran medida un arte ya que requiere de acomodar los componentes de la máquina. Es frecuente que el diseñador se vea limitado para poder colocar los soportes, donde no interfieran con el funcionamiento de la máquina o bien, permitan el acceso para ensamblarla o darle servicio.

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No obstante, existen, desde luego, requisitos técnicos que deben ser satisfechos al igual que para la propia estructura. Entre los parámetros de diseño más importantes se incluyen los siguientes: 

Resistencia

Rigidez

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Aspecto

Costos de fabricación

  Resistencia a la corrosión

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Peso

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Tamaño

Reducción del ruido

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Atenuar la vibración

Vida útil

El Termino Diseño Diseñar (o idear) es formular un plan para satisfacer una necesidad. En principio, una necesidad que habrá de ser satisfecha puede estar bien determinada. A continuación se dan dos ejemplos de necesidades apropiadamente definida. 1. ¿Cómo es posible obtener grandes cantidades de energía en forma limpia, segura y económica sin utilizar combustibles fósiles y sin causar daño alguno a la superficie terrestre? 2. Este mecanismo está causando problemas, y ha tenido ya ocho desperfectos en las últimas seis semanas. Haga usted algo al respecto. Por otra parte, la necesidad que deberá satisfacer puede estar tan confusa e indefinida que se requiera un esfuerzo mental considerable para anunciarla claramente como un problema que demanda solución. Los siguientes son dos ejemplos: 1. Muchísimas personas perecen en accidentes de aviación. 2. En las grandes ciudades hay demasiados automóviles en las calles y las avenidas. 23

Este segundo tipo de caso de diseño está caracterizado por el hecho de que la necesidad ni el problema a resolver ha sido identificado. Obsérvese también que el caso puede implicar muchos problemas.

El Diseño en Ingeniería Mecánica El diseño mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica; piezas, estructuras, mecanismos, máquinas y dispositivos e instrumentos diversos. En su mayor parte, el diseño mecánico hace uso delas matemática, las ciencias de uso materiales y las ciencias mecánicas aplicadas a la ingeniería. El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales se requieren, las bases del diseño de ingeniería mecánica son las mismas que las del diseño mecánico y, por, consiguiente, éste es el enfoque que se utilizará en el presente texto.

Fases del Diseño  A menudo se describe el proceso total de diseño- desde que empieza hasta que termina como se muestra en el cuadro 9. Principia con la identificación de una necesidad y con una decisión de hacer algo al respecto. Después de muchas iteraciones, el proceso finaliza con la presentación de los planes para satisfacer tal necesidad. En las secciones siguientes se examinarán en detalle estos pasos del proceso de diseño.

Identificación de Necesidades y Definición de Problemas  A veces, pero no siempre, el diseño comienza cuando un ingeniero se da cuenta de una necesidad y decide hacer algo al respecto. Generalmente la necesidad no es evidente. Por ejemplo, la necesidad de hace algo con respecto a una máquina empacadora de alimentos pudiera detectarse por

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nivel de ruido, por la vibración en el peso de los paquetes y por ligeras, pero perceptibles, alteraciones en la calidad del empaque o la envoltura.

Cuadro 17: -Etapas del Diseño

Fuente: Wikipedia.org Hay una diferencia bien clara entre el planteamiento de la necesidad y las definiciones del problema que sigue a dicha expresión (cuadro 17), el problema es más específico. Si la necesidad es tener aire más limpio, el problema podría consistir en reducir la descarga de partículas sólidas por las chimeneas de plantas de energía o reducir la cantidad de productos irritantes emitidos por los escapes de los automóviles, o bien disponer de medios para apagar rápidamente los incendios forestales. Una vez que se han definido el problema y obtenido un conjunto de especificaciones implícitas, formuladas por escrito, el siguiente paso en el diseño como se indica en la es la síntesis (cuadro 9), de una solución óptima.  Ahora bien, esta síntesis no podrá efectuarse antes de hacer el análisis y la optimización, puesto que se debe analizar el sistema a diseñar, para determinar si su funcionamiento cumplirá las especificaciones. Dicho análisis podría revelar que el sistema no es óptimo. Si el diseño no resultase satisfactorio en una de dichas pruebas o en ambas, el procedimiento de síntesis deberá iniciarse otra vez. 25

Se ha indicado, y se reiterará sucesivamente, que el diseño es un proceso iterativo en el que se pasa por varias etapas, se evalúan los resultados y luego se vuelve a una fase anterior del proceso. En esta forma es posible sintetizar varios componentes de un sistema, analizarlos y optimizarlos para, después, volver a la fase de síntesis y ver qué efecto tiene sobre las además partes del sistema. Para el análisis y la optimización se requiere que se ideen o imaginen modelos abstractos del sistema que admitan alguna forma de análisis matemático. Tales modelos que reproduzcan lo mejor posible el sistema físico real.

Evaluación y Presentación La evaluación es una fase significativa del proceso total de diseño, pues es la demostración definitiva de que un diseño es acertado y , generalmente, incluye pruebas con un prototipo en el laboratorio. En este punto es cuando se desea observar si el diseño satisface realmente la necesidad o las necesidades. ¿Es confiable? ¿Competirá con éxito contra productos semejantes? ¿Es de fabricación y uso económicos? ¿Es fácil de mantener y ajustar? ¿Se obtendrán grandes ganancias por su venta o utilización? La comunicación del diseño a otras personas es el paso final y vital en el proceso de diseño. Es indudable que muchos importantes diseños, inventos y obras creativas se has perdido para la humanidad, sencillamente porque los originadores se rehusaros o no fueron capaces de explicar sus creaciones a otras personas. La presentación es un trabajo de venta. Cuando el ingeniero presenta o expone una nueva solución al personal administrativo superior (directores o gerentes, por ejemplo) está tratando de vender o de demostrar que su solución es la mejor; si no tiene éxito en su presentación, el tiempo y el esfuerzo empleados para obtener su diseño se habrán desperdiciado por completo. 26

En esencia hay tres medios de comunicación que se pueden utilizar: la forma escrita y oral, y la representación gráfica. En consecuencia, todo ingeniero con éxito en su profesión tiene que ser técnicamente competente y hábil al emplear las tres formas de comunicación.

Consideraciones o Factores de Diseño  A veces, la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la configuración geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento, en tal caso se dice que la resistencia es un factor importante de diseño. La expresión factor de diseño significa alguna característica o consideración que influye en el diseño de algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar en cuenta, varios de esos factores en un caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo, suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:   Resistencia Confiabilidad   Condiciones térmicas  Corrosión   Desgaste   Fricción o rozamiento  Procesamiento   Utilidad   Costo   Seguridad   Peso  

             

Ruido Estilización forma Tamaño flexibilidad Control Rigidez acabado de superficies  Lubricación   Mantenimiento   Volumen  





27

 Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material, al procesamiento o procesos de fabricación o bien, a la unión o ensamble de los elementos

del sistema. Otros se relacionan con la

configuración total del sistema.

Conceptos de esfuerzo y deformación Esfuerzo



En el cuadro 10, se ilustra un elemento del estado general de esfuerzo tridimensional y se muestran tres esfuerzos no rmales σx, σy, σz, todos positivos; y seis esfuerzos cortantes

xy,

yx,

zx,

también positivos. El

elemento está en equilibrio y, por lo tanto la matriz de esfuerzos es simétrica, es decir,

ij=

 ji

.El primer subíndice de un componente de esfuerzos

cortante indica el eje coordenado que es perpendicular a la cara del elemento, el segundo indica al eje de coordenadas paralelo a dicha componente. El cuadro 18, ilustra un estado de esfuerzo plano biaxial, que es lo más usual. En este caso sólo los esfuerzos normales se tratarán como positivos o negativos.

Cuadro 18: Estado triaxial y biaxial de esfuerzos

Fuente: Mott, Resistencia de los Materiales (2009) 2

Deformación Elástica Cuando una barra recta se somete a una carga de tensión, la barra se alarga. El grado de alargamiento recibe el nombre de deformación, y se define como el alargamiento producido por unidad de longitud original de la barra. El alargamiento total se llama “deformación total”. Aplicando esta

nomenclatura, la deformación es    

l 

donde δ es la deformación total de una barra de longitud original l. La deformación por cortante es ζ es la variación angular de la ortogonalidad es

un elemento de esfuerzo, sometido a cortante puro. La elasticidad es la propiedad por la que un material puede recobrar su forma y dimensiones originales cuando se anula la carga que lo deformaba. La ley de Hooke establece que dentro de ciertos límites, el esfuerzo en un material es directamente proporcional a la deformación que lo produce. Un material elástico no obedece necesariamente a esta ley, pues es posible que algunos materiales recuperen su forma original sin cumplir la condición límite de que el esfuerzo sea proporcional a la deformación. Los materiales que obedecen a esta ley de Hooke son linealmente elásticos. Para la condición de que el esfuerzo sea proporcional a la deformación, se tiene    

Donde E y G son las

E 

 



G  

constantes de proporcionalidad. Como las

deformaciones son valores adimensionales, E y G tienen las mismas unidades que el esfuerzo. La constante E se llama módulo de elasticidad (longitudinal), y la constante G recibe el nombre de módulo de corte.

3

Los experimentos demuestran que cuando un cuerpo se somete a tensión no sólo se le producirá una deformación axial (alargamiento), sino también una deformación lateral (estrechamiento). Poisson demostró que estas deformaciones son proporcionales entre sí, dentro de los límites de la ley de Hooke. La constante de proporcionalidad se define como:

   

= - deformación lateral Deformación axial

y se conoce por relación de Poisson. Estas relaciones se verifican para la compresión pero en este caso de produce una deformación lateral de ensanchamiento.

Relaciones Esfuerzos-Deformación El concepto de esfuerzo es artificial y, por lo tanto, los esfuerzos no pueden medirse

experimentalmente;

sin

embargo,

hay

muchas

técnicas

experimentales que se utilizan para medir la deformación. Por consiguiente, si se sabe qué relación hay entre el esfuerzo y la deformación, es posible calcular el estado de esfuerzo en un punto, después de medir el estado de deformación. Se define como deformaciones principales a las que ocurren en la dirección de los esfuerzos principales. Además, en las caras de un elemento alineado en las direcciones principales, las deformaciones por cortante son nula, igual que los esfuerzos cortantes. A las tres deformaciones de esta clase corresponden a un estado de esfuerzo uniaxial: Éstas son: 1 

  1

 2    1

 E 

4

 3    1

Se usa el signo menos para indicar deformaciones por compresión. Debe notarse que, en tanto que el estado de esfuerzo es uniaxial, el de deformación es triaxial.

Esfuerzo biaxial Para el caso de esfuerzo biaxial

y

  1

  2

, tendrán valores determinados y

 3

valdrá cero. Las deformaciones principales se pueden hallar si se considera que cada esfuerzo principal actúa separadamente, y luego se combinan los resultados por superposición. 

1

1  E 



2



3

(  1    2)

1  E 

(  2    1)

  

 E 

(  1    2)

Selección de Materiales  Actualmente existe disponible una gran variedad de materiales cada uno con sus propias características, aplicaciones, ventajas y limitaciones. Los siguientes son los tipos generales de materiales usados actualmente en la manufactura ya sea individualmente o combinados. 

Materiales ferrosos. Al carbón, aleados, inoxidables, aceros para herramientas.



Aleaciones y materiales no ferrosos . Aluminio, magnesio, cobre, níquel, titanio, superaleaciones, materiales refractarios, berilio, zirconio.



Cerámicos. Vidrios, grafito, diamante.



Materiales compuestos. Plásticos reforzados, compuestos con matriz metálica o cerámica, estructuras de panal. 5

Criterios de Falla  Al diseñar elementos mecánicos que resistan las fallas se debe estar seguro de que los esfuerzos internos no rebasan la resistencia del material. Si el que se empleará es dúctil, entonces lo que más interesa es la resistencia de fluencia, ya que una deformación permanente sería considerada como falla; sin embargo, existen excepciones a esta regla. Muchos de los materiales más frágiles o quebradizos, como los hierros colados, no poseen un punto de fluencia, así que debe utilizarse la resistencia última como criterio de falla. Al diseñar elementos que han de hacerse de material frágil, también es necesario recordar que la resistencia última a la compresión es mucho mayor que a la tensión. Las resistencias de los materiales dúctiles son casi las mismas a tensión que a compresión. Por lo general, se considera que esto ocurrirá en el diseño a menos que se posea información contraria. Enseguida se tratará el problema de elementos que están sujetos a un estado biaxial o triaxial de esfuerzos. El problema consiste en cómo relacionar un estado de esfuerzo multiaxial con una sola resistencia, como la de fluencia o la de tensión, a fin de lograr seguridad. Existen varias teorías, cada una aplicable a cierto tipo de materiales.

Teoría de Esfuerzo Cortante Máximo Esta es una teoría fácil de emplear y siempre da predicciones seguras con respecto de los resultados de ensayos por lo que se le ha utilizado en muchos reglamentos de diseño. Se emplea únicamente para predecir la fluencia y, por lo tanto, se aplica sólo a los materiales dúctiles. La teoría de esfuerzo cortante máximo afirma que se inicia la fluencia siempre que, en un elemento mecánico, el esfuerzo cortante máximo se 6

vuelve igual al esfuerzo cortante máximo en una probeta a tensión, cuando ese espécimen empieza a ceder.

Teoría de la Energía de Distorsión Esta teoría de falla también se llama teoría de la energía cortante o teoría de Von

Mises-Hencky. Aplicarla es solo un poco más difícil que aplicar la del

esfuerzo cortante máximo, y es la más conveniente para el caso de materiales dúctiles. Como la del esfuerzo cortante máximo, ésta se emplea solo para definir el principio de fluencia. Esta teoría establece que la falla ocurrirá si el esfuerzo equivalente

e es mayor que la resistencia a la



fluencia del material Y, donde:

1   

e



2



       1

2

  2

       2

3

  2

       1

3



2

1



2

El esfuerzo e también es llamado esfuerzo equivalente de Von Mises.

Momento Flector Se denomina momento flector, o momento de flexión, un momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.

(3) Dónde: es el desplazamiento vertical o desplazamiento de la curva elástica. es el módulo de Young del material de la viga. 7

es el  segundo momento de área de la sección transversal de la viga.  Además el momento flector sobre una viga de plano medio viene relacionado con el esfuerzo cortante por la relación:

(4)

Cuadro Nº 19: Momento Flector 

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_flector Fuerza Cortante El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el  esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un  prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar.  Se designa variadamente como T , V  o Q. Este tipo de solicitación formado por tensiones paralelas está directamente asociado a la tensión cortante. Para una pieza prismáticas se relaciona con la tensión cortante mediante la relación:

(5)

8

PARTE III: Planificación del Proyecto El Tipo de Investigación y Proyecto En diferentes investigaciones el marco metodológico es una herramienta fundamental para obtener la conformidad y éxito en la misma, con el objetivo de verificar los tipos, diseños así como las técnicas e instrumentos de recolección de datos de la investigación; estos elementos permiten una visión general del objeto de estudio e investigación.  Al respecto Tamayo y Tamayo (1999) Señala. Se entiende por modelo metodológico el sistema como proceso, técnica e instrumentos empleados para la confirmación de hipótesis y medición de las variables teniendo en cuenta el tipo de investigación y estudio que se va a realizar ya que cada uno de estos tiene estrategias diferentes (pág. 113)

Tipos de investigación 

Según el Nivel

Descriptiva: Se utilizó la investigación descriptiva, ya que esta nos permite conocer, detallar y analizar detenidamente, suministrando elementos y datos que ayuden con la solución de problema. Al respecto Sabino (2000) comenta: “La investigación descriptiva utiliza criterios sistemátic os que

permiten poner de manifiesto la estructura o el comportamiento de los fenómenos en estudio, proporcionando de ese modo información sistemática y comparable con la de otras fuentes” (pág. 62).

Es por esto que la investigación realizada corresponde a un estudio descriptivo, porque

describe, analiza e interpreta el principio de

funcionamiento, necesarios para el diseño del sistema de elevación hidráulico. 9



Según la Estrategia

Esta investigación puede catalogarse como documental y de campo , dado que se recopiló información teórica vinculada al problema para alcanzar uno de los objetivos de la misma.

Sabino (2000), sostiene que una investigación es documental “Cuando se recurre a la utilización de datos secundarios, es decir, aquellos que han sido obtenidos por otros y nos llegan elaborados y procesados, de acuerdo con los fines de quienes inicialmente los elaboran y manejan.” (pág. 77).

Este estudio consistió en la recopilación bibliográfica de la información necesaria con el objeto de conocer las especificaciones y funcionamiento de los sistemas de elevación de cargas, y así completar la información adquirida en el área de trabajo.

Tamayo y Tamayo, M. (1999): “La investigación de campo se presenta mediante la manipulación de una variable externa no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué modo o porque causas se produce una situación o acontecimiento particular”.

Se considera de campo ya que se incursionó en los diferentes escenarios objeto de este estudio, mediante la observación directa, buscando los posibles detalles que sirvan de soporte al diseño del sistema, además de entrevistas informales realizadas al personal que labora en el Taller “La Coromoto”, para lograr identificar las diferentes variables a considerar para el

diseño del equipo elevador. De acuerdo al Manual de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador UPEL (2003) se conceptualiza esta investigación como: “.......el análisis sistemático del problema con el propósito de describirlo, explicar sus causas

10

y efectos, de tal manera que los datos son recabados por el propio autor, por lo que se trata de un estudio a partir de las fuentes primarias”. (pág. 16)



Según el Propósito

Aplicada:  Es de tipo aplicada puesto que persigue los fines directos e inmediatos de la situación estudiada para lograr su mejor aprovechamiento y determinar la mejora especifica de los procedimientos de trabajo e igualmente revelar las causas que generan el problema. UNA (1998) establece “Es cuando se busca conocimiento con fines de aplicación

inmediata a la realidad para modificarlos. Su propósito es presentar solución a problemas prácticos” (pág. 23).

El presente trabajo se basa en un tipo de investigación aplicada, ya que a través de él, se pretende mejorar un proceso productivo de un Taller de vehículos y además se utiliza una teoría básica para la obtención de una posible solución. Cada uno de los elementos del sistema están dentro de las especificaciones de las normas respectivas al caso, y la recolección de datos está sostenida por los textos y manuales relacionados con el tema.

Metodología o Plan de Acción Técnicas e instrumento de recolección de datos  Análisis de contenido:   Esta técnica fue utilizada con la finalidad de extraer

información

de

material

bibliográfico

para

comprender

mejor

el

funcionamiento de los equipos elevadores. Entrevistas Informales:  Se trata de las diferentes conversaciones de manera

oral e informal, que se realizaron con todo el personal involucrado en el taller mecánico, con el fin de comprender la situación actual desde el punto de vista de los involucrados. 11

Observación

directa:  Se

realizó haciendo recorridos por toda las

instalaciones del taller, que permitió obtener información acerca de situaciones determinadas en la ejecución de las actividades de reparación de los diferentes vehículos y así

tener una visión panorámica de los

acontecimientos que suceden durante su ejecución (en anexo 2, se pueden ver alguna imágenes del taller). Revisión Bibliográfica:   En cuanto a la revisión bibliográfica, se consultaron

varias fuentes documentales relacionadas con el tema de estudio con el propósito de adquirir conocimientos de gran importancia que servirán de base para el desarrollo del trabajo de investigación. Instrumentos:  Para el procesamiento de la información se utilizaron las

siguientes herramientas: a) Paquetes de software de computación, tales como: Word, Excel, PowerPoint, AutoCAD, Solidwork etc., b) gráficas, tablas y esquemas c) Cinta métrica, reglas, vernier.

Procedimiento Metodológico Para la elaboración de este estudio se cumplió con las siguientes etapas: 

Formulación del problema de investigación (necesidad de obtención de un sistema de elevación hidráulico).



Definición de actividades a efectuarse bajo la supervisión del tutor académico, para el análisis respectivo.

 

Formulación de los objetivos generales y específicos de la investigación.



Comprensión del funcionamiento de los sistemas hidráulicos y los diferentes sistemas de elevación, para generar una propuesta viable.



Visita de las instalaciones del taller, para obtener información visual y física de todo el proceso de mantenimiento de los vehículos.

12



Elaboración de un croquis del taller para determinar la ubicación más apropiada del sistema elevador.



Obtención de información bibliográfica en Internet para tener noción de la parte teórica.



Recolección de información a través de entrevistas informales a trabajadores del taller, pudiendo así obtener más datos acerca de la problemática.



Revisión parcial de alguna información acerca de cilindros hidráulicos, manómetros de presión, motor y centralina, partes esenciales del equipo.



Determinación de las condiciones de carga del sistema en estudio, así como también las condiciones de operación.



Dibujo y modelado de cada uno de los elementos del sistema considerando la dinámica del mismo utilizando un programa de CAD.



Elaboración del informe de PSI con la asesoría del tutor académico.

13



Actividad

SEM 1

SEM 2

SEM 3

Diagrama de Gantt (Trimestre V) SEM 4

SEM 5

SEM 6

SEM 7

SEM 8

SEM 9

SEM 10

SEM 11

SEM 12

Formulación del Problema Definición de actividades Formulación de los objetivos Visitas al Taller. Búsqueda de inf. Bibliográfica Realización de los cálculos Elaboración de los planos Revisión con el Tutor Asesor Elaboración de informe 

Nota: El Diagrama acá presentado solo muestra las actividades desarrolladas en el lapso de tiempo del trimestre V y VI, y se enfoca en las correcciones del informe así como la elaboración de los cálculos y los planos.

14

PARTE IV: Análisis de los Resultados De acuerdo a los objetivos específicos planteados, a continuación se comenzará a presentar cada una de las actividades realizadas para el alcance de los mismos:

1. Aspectos básicos de la tecnología de elevadores hidráulicos. Para el diseño del elevador se presenta en consideración varias alternativas de elevadores, las mismas que están divididas en dos grupos. En el primer grupo se hallan los elevadores que tienen su base en el principio de

PARTE IV: Análisis de los Resultados De acuerdo a los objetivos específicos planteados, a continuación se comenzará a presentar cada una de las actividades realizadas para el alcance de los mismos:

1. Aspectos básicos de la tecnología de elevadores hidráulicos. Para el diseño del elevador se presenta en consideración varias alternativas de elevadores, las mismas que están divididas en dos grupos. En el primer grupo se hallan los elevadores que tienen su base en el principio de funcionamiento; esto es, la forma como se va a apoyar y elevar el auto. En el segundo grupo están los elevadores por el sistema de potencia; es decir, como se va a generar la fuerza para elevar al auto.

1.1 Por el Principio de Funcionamiento 1.1.1 Elevador Tipo Tijera   Consiste de una estructura soportada por dos cilindros, como se indica en el cuadro 20. La característica principal de estos elevadores es que usan dos cilindros de doble empaquetadura, sistema de seguridad multietapa, van anclados al piso. Éstos elevadores son usados especialmente para el chequeo preventivo que se realizan a los vehículos, así como alineación de las ruedas.

1.1.2 Elevador de Cuatro Columnas  Este elevador está constituido por un bastidor de dos rampas que se apoyan y se deslizan en cuatro columnas empotradas al piso, como se observa en el cuadro 21.

15

Cuadro 20: Elevador Tipo tijera

Fuente: www.emecanico.com Cuadro 21: Elevador de Cuatro Columnas

Fuente: www.ahiton.com.ve La característica principal de estos elevadores es que usan dos cilindros de doble empaquetadura, sistema de seguridad multi etapa, van anclados al piso. Éstos elevadores son usados especialmente para el chequeo preventivo que se realizan a los vehículos, así como alineación de las ruedas. En los sitios de servicio para los sistemas de escape de los autos, en los patios de alineación de ruedas, es práctico el uso de estos elevadores.

16

Permiten una gran altura de elevación y se los puede graduar y fijar a la altura requerida para el servicio.

1.1.3 Elevador de dos Columnas   Mediante éste elevador el auto es soportado lateralmente por brazos, que pivotan y se apoyan en dos columnas empotradas al piso, deslizándose a través de éstas. Las operaciones de mantenimiento del auto en este tipo de elevador son múltiples, como por ejemplo: sistema de suspensión, sistema que actúa sobre el freno de las ruedas, sistema de transmisión motriz y otros. Este tipo de elevador se puede observar en el cuadro 22.

Cuadro 22: Puente Elevador de Columna.

Fuente: www.ahiton.com.ve 1.2. Por el Sistema de Potencia 1.2.1. Elevador hidráulico-eléctrico

Este elevador aprovecha los

principios de los fluidos líquidos referente a presión y caudal que son entregados por una bomba, accionada por un motor eléctrico, que actúa sobre la estructura de elevación a través de un cilindro hidráulico. El funcionamiento de este elevador se puede observar en el diagrama del 17

circuito hidráulico del cuadro 23. Estos elevadores pueden ser fijos o portátiles

Cuadro 23: Circuito hidráulico

Fuente: Manual de Hidráulica Vickers 2. Diseño conceptual del equipo. Para realizar el análisis de los parámetros de diseño se considera previamente factores en los que se encuentran basados: 

El peso que debe soportar, es decir el peso del vehículo.



El tamaño del vehículo más grande va a soportar.



Tipos de mantenimientos que se le va a realizar al vehículo.

Por lo tanto se va a tomar en consideración los siguientes parámetros: 

Capacidad máxima de de elevación, para diseñar cada uno de los elementos del elevador en base a los esfuerzos que se produzcan.

18



Distancia máxima entre ejes del vehículo, nos permite dimensionar la longitud de apoyo para el bastidor del vehículo.



 Ancho máximo del vehículo, este parámetro permite dimensionar el ancho de apoyo para el bastidor del vehículo.



Distancia mínima entre ruedas, para que el vehículo entre libremente en el elevador.



Tipo de servicio que se va a realizar al vehículo en el elevador, esto para determinar las alturas convenientes de trabajo

2.1 Análisis La alternativa a seleccionar debe proyectarse para que reúna ciertas características, las mismas que son: 

Tipo de servicio: Por requerimientos profesionales, el elevador permitirá realizarlos servicios de cambio o reparación de ruedas, total o parcialmente; servicio sobre el sistema de frenos y suspensión, como también el servicio en la carrocería del vehículo.



Funcional: Tiene que ser de fácil operación, transportable y para su anclaje sea necesario una obra civil mínima.



Factible de construirse: La construcción del del equipo de de elevación tiene tiene que estar acorde a los materiales, tecnologías y equipos existentes en nuestro medio, para que su costo sea competitivo en el mercado.

2.2 Variables de Entrada En base a las consideraciones realizadas anteriormente, se selecciona el elevador articulado hidráulico con El sistema de potencia está formado por una bomba hidráulica accionada por un motor eléctrico, válvulas, reservorio y mandos, cuyo conjunto forma una unidad compacta que entrega la presión y caudal al cilindro hidráulico. 19



Capacidad máxima: Dos mil kilogramos (2000 Kg.) El elevador está destinado a realizar el servicio de mantenimiento a los vehículos de tipo liviano con los cuales se piensa trabajar es decir de la marca Jeeps, Chrysler y Dodge.con capacidad de carga de hasta mil kilogramos (1000 Kg.). Estos vehículos no sobrepasan los dos mil kilogramos de peso, por tal razón, la capacidad máxima de elevación será de dos mil kilogramos (2000 Kg.)



Distancia máxima entre ejes del vehículo: 2250 mm. La distancia máxima entre ejes de los vehículos, es de 2250 milímetros, para el peso máximo, por lo tanto la distancia longitudinal máxima, entre los brazos de apoyo, en su posición extendida será de 2250 milímetros.



Ancho máximo del vehículo: 1700 mm. El máximo ancho de estos vehículos es de 1700 milímetros, por lo que, la distancia transversal del elevador, asumirá el valor de 1700 milímetros.



Distancia mínima entre ruedas del vehículo: 1100 mm. La distancia entre cauchos del vehículo más pequeño es de 1100 milímetros. Para que el vehículo entre libremente en el elevador el ancho de la base estará cuantificado en 1025 mm.

2.3 Servicios que se realizaran al vehículo 

Servicio de ruedas Si tomamos en cuenta que el bastidor del vehículo se encuentra, a una altura de 200 milímetros sobre el piso, en la mayoría de los casos, se elige para este servicio una altura de trabajo de 420 milímetros desde el piso hasta la parte más alta de la estructura, ubicándose ésta, en los brazos giratorios de apoyo.



Servicio sobre el sistema de frenos Otra servicio, que permite realizar este elevador, es el mantenimiento preventivo y correctivo del sistema que actúa sobre el freno de las ruedas; tales como, inspección, reemplazar partes y examen general para reparar. Para mayor

20

comodidad del mecánico, se establece una segunda altura de trabajo de 580 milímetros desde el piso hasta los brazos giratorios. 

Servicio en la carrocería del vehículo Este elevador permite realizar trabajos de reparación y mantenimiento sobre la carrocería del vehículo; enderezada, pintura, pulimento, remover partes, entre otras son los trabajos que se pueden realizar. Para este servicio el operario debe trabajar en una posición confortable. La altura adecuada se sitúa en 730 milímetros del piso a los brazos giratorios.

En el cuadro 24 al 26, se puede visualizar el diseño preliminar y la disposición de los diferentes elementos y componentes mecánicos que conforman el equipo

Cuadro 24: Diseño conceptual del equipo

Fuente: Propia (2014)

21

Cuadro 25: Propuesta de Elevador Electrohidráulico doble tijera.

Fuente: Los autores (2014) Cuadro 26: Elevador Electrohidráulico a nivel de suelo

Fuente: Los autores (2014)

22

Cuadro 27: Elevador Electrohidráulico doble tijera desplegado

Fuente: Los autores (2014) 3.- Cálculo y selección de los componentes y materiales del Elevador Hidráulico tipo tijeras. En este apartado se debe empezar por seleccionar, diseñar y calcular cada uno de los componentes del equipo por ejemplo seleccionar el material de la estructura en función de la carga máxima que debe soportar el equipo, para posteriormente realizar los cálculos necesarios para la selección de todo el sistema hidráulico incluyendo los cilindros de elevación.

3.1 Análisis de Cargas  Al determinar los pesos de algunos autos se estableció que la reacción en el eje delantero, es aproximadamente el 60% del peso total y en el eje posterior el 40% restante. Donde se hallan ubicados los cilindros hidráulicos se define como la parte delantera del elevador. Dado que el peso máximo asumido

23

para el vehículo es de 2000 Kg, se define que la parte delantera serán 1200 Kg (60%) y la parte trasera 800 Kg (40%). La posición más crítica del elevador es cuando la estructura empieza a subir al auto, esto es al vencer su inercia; por lo tanto, en esta posición se calculan las reacciones y fuerzas de diseño de la estructura, de los cilindros hidráulicos y del sistema generador de potencia. Se considera el plano X-Y para determinar las reacciones en la estructura como se indica en el cuadro 28. Las dimensiones utilizadas para realizar el diagrama son asumidas según un equipo similar que se utilizó como referencia. De igual forma se asume una altura de posición inicial de la estructura de 175 mm.

Diagrama de Fuerzas Cuadro 28: Cargas y reacciones en el plano X-Y

Fuente: Propia (2014) La estructura articulada del elevador es estáticamente determinada en el plano indicado por el cuadro 28, por lo que se puede considerar las reacciones en las articulaciones de la plataforma. Realizando sumatoria de fuerzas en los ejes X e Y se obtiene:

24

∑=0 



(4.1)

RcCosα  = 2(Ra+ Rt Cos β)

(4.2)

W  = 2(Ra + Rtsen +Rtsen )

∑=0

De las ecuaciones (4.1 y 4.2) se deduce:

= (+)

 

(4.3)

En la que: Rc = reacción en el émbolo del cilindro hidráulico Rt = reacción en el soporte posterior Ra = Reacción en el soporte delantero W1 = peso del vehículo (2000 Kg.) W2 = peso de la plataforma (42 Kg.) W = peso total del diseño (vehículo + plataforma) α = ángulo formado entre el cilindro hidráulico y la base β = ángulo formado entre los soportes y la base Reemplazando los valores en la ecuación (4.3):

 14.2 =4330 . = 2042(13 14.2)) Rc = 4330 Kg Con este valor se realizara el calculo para la selección del cilindro hidraulico.

25

Realizando la sumatoria de momentos en el punto A se obtiene el valor de Rt :

∑ = 0 600*(325) + Rcy*(705)  – Rcx*(30)  – W2*(797.5) + Rtsen 14.2º*(1595)  –  400 (1920) = 0

Rt = 791.5 Kg Sustituyendo Rt en la ecuación (4.2): 4330*Cos13º = 2(Ra + 791.5*Cos 14.2º)

Ra = 1384.5 Kg

3.2 Diseño y selección del circuito hidráulico Para diseñar y construir un circuito hidráulico se debe seguir ciertas reglas fundamentales. Entre estas se encuentran: 1. Comprender la importancia y las limitaciones de las unidades básicas para la construcción de los circuitos hidráulicos de acuerdo como las utilizan los diseñadores de circuitos en su práctica normal. 2. Mantener la proyección del sistema hidráulico dentro de la mayor sencillez posible al no excederse en la instalación de controles adicionales que no sirvan a una finalidad en especial. 3. Tener presente que los circuitos hidráulicos utilizan un fluido relativamente incompresible a presiones altas haciendo que este fluido se vuelva conductor de fenómenos tales como calor, choque, escapes, restricciones, etc. Éstos pueden ser la fuente de problemas importantes si no se realiza un trabajo de diseño apropiado. 4. Tomar en consideración el tipo de fluido destinado a usarse cuando vaya a ponerse en operación ese circuito; esto puede conducir a la 26

realización de modificaciones en algunos de los componentes básicos del sistema. 5. Tomar en cuenta tanto la temperatura de funcionamiento como la temperatura ambiente en relación al sistema; éstas pueden influir sobre el funcionamiento del sistema. 6. Tener presente la localización de los depósitos, cambiadores de calor y calentadores, de las líneas de descarga y de las de escape. Para el cálculo y posterior selección del sistema hidráulico para el elevador de vehículos, se debe considerar la carga máxima de trabajo calculada en el apartado anterior. El catálogo utilizado para la selección corresponde al de los Cilindros Hidráulicos   de doble efecto de la marca ROEMHELD, tomado directamente de su página web (http://www.roemheld.com); en este se presentan cilindros hidráulicos diseñados para presiones máximas 250 bares. Utilizando la norma ISO 3320, que define la selección de cilindro hidráulicos y para las condiciones de trabajo del presente proyecto se trabajará con la presión máxima de trabajo Pmáx = 138 bar = 2000 Psi Una vez que se seleccionen los cilindros hidráulicos y con los datos de los mismos determinaremos la bomba hidráulica y los demás componentes que conformaran el circuito hidráulico,

para ello se toman las siguientes

consideraciones:

3.2.1 Cálculo y selección del cilindro: Fuerza a soportar = 4330 Kgf = 9546 Lbf = 42462.79 N

Con la presión de fluido de 2000 psi que se convertirá en energía mecánica por medio del cilindro hidráulico y las siguientes fórmulas se determinará el diámetro interior del cilindro:

27

 =  

(4.4)

  = ∗ 

(4.5)

en las que: 

P= presión del fluido



F = fuerza trasmitida



A = área donde se aplica la presión



Di = diámetro interior del cilindro

De donde:  A =

  =    =     

4.77 pulg2

Despejando el Di de la ecuación 4.5: Di =

√ .77∗ = 2.46 pulg

Se aproxima a 2.5 pulg el diámetro interior del cilindro.

Di =2.5 pulg = 63.5 mm Luego, del catálogo escogemos, previa verificación por pandeo y flexión del vástago: 

Diámetro del émbolo: de = 160 mm



Diámetro del vástago: dv = 80 mm

De acuerdo a las variaciones de diversos puntos del elevador se determinó la longitud del vástago y se fijó en: Lv = 450 mm, valor este que garantizará la elevación máxima del equipo. 28

Debido a que los cilindros hidráulicos estarán articulados en ambos extremos, el vástago sólo está sometido a esfuerzos de compresión, por lo cual se verificará que este esfuerzo no exceda los límites admisibles. Verificación por Pandeo:

Se debe verificar que la fuerza actuante de compresión no supere la fuerza de pandeo ( Fpandeo) o fuerza de Euler, es decir: FPANDEO > FELEVADOR Cálculo de la Fuerza de Pandeo:

 ∗.  FPandeo = .

(4.6)

Dónde: 

E ( N / mm² ) : Módulo de Elasticidad del acero = 2.1 x 10 5 N / mm²



I (mm4) :Momento de Inercia = π. dv  4 / 64 = 2010,619 x 10 5 mm4



dv = 80 mm (Diámetro de diseño).



S : Factor de Seguridad = 6



Lp (mm) : Longitud libre de pandeo = K. Lv = 2 x 450 = 900 mm



FELEVADOR : Fuerza del pistón del elevador: 42462,79 N

Reemplazando valores en la ecuación (Ec. 4.6): FPANDEO = 857 457 N Se debe determinar el coeficiente de esbeltez (λ) para confirmar si el diámetro utilizado para el vástago está dentro del rango permitido. Utilizaremos para esto el método Europeo (Tetmajer modificado).

29

Se define el coeficiente de esbeltez como: λ1 =

 

(4.7)

Se tienen los datos: Lp = 900 mm.

I=

∗  6

dv = ?

Del catalogo ROEMHELD se determinó el material del vástago Acero Inoxidable 1.4021 AISI/SAE 420 λ1 =

8,6 

Determinando el esfuerzo de trabajo para el vástago, se obtiene: σ1 =

 = 6,79  ∗

siendo dv = 2 r v

(4.8)

Siendo Fp: Fuerza del pistón y A v: área de sección del vástago De la

gráfica de esfuerzo vs coeficiente de esbeltez del material se

determina que la falla ocurrirá en la zona (0< λ <60), por lo cual se diseña en dicha zona, obteniendo:

dv ≥ 65,9 mm Se comprueba la relación F PANDEO > FELEVADOR y calculado el coeficiente de esbeltez se determina que el diámetro de diseño se encuentra dentro del rango permitido, con lo cual se asegura que el vástago no fallará por pandeo. Luego el cilindro seleccionado tendrá las siguientes características: 

Diámetro del émbolo : de = 160 mm



Diámetro del vástago : dv = 80 mm



Longitud del vástago : Lv = 450 mm

30



Longitud de carrera

: Lc = 400 mm



Área de émbolo

: Ae = 12271 mm²

  Área anular



: Aa = 15079 mm²

3.2.2 Selección de la Bomba, Motor eléctrico y Reservorio Para la selección de la bomba y del motor eléctrico, se requieren de los siguientes parámetros: a) La presión que requerirá el Sistema Hidráulico que depende directamente de la fuerza que generará el cilindro hidráulico, a partir de la cual se escogerá el tipo de bomba que soportaría esta presión. b) El caudal necesario para obtener la velocidad a la que se requiere elevar la estructura con el elevador. Debido a que de los cálculos por pandeo no se ha generado ninguna restricción, se considerará una presión máxima real de trabajo de 160 bar, sin embargo deben considerarse las pérdidas en la línea de impulsión (tubería y accesorios) y por tratarse de una corta longitud se considerará una caída de presión de 5% de la presión de trabajo, es decir 8,0 bar. Luego la presión que se requiere en el sistema hidráulico es de aproximadamente 152 bar

Caudal de la Bomba: Para determinar el caudal de la bomba, se asume como tiempo máximo de elevación de 45 seg., para un recorrido de 420 mm, entonces el caudal Q será:

31

 = 

(4.9)

Sustituyendo valores:

 =.   =    Q=V*A

 A

Q=

cilindro =

(4.10)

cilindro

4.77 pulg2 = 30.77 cm 2

 ∗ . cm = 28.61 cm /seg .  2

Q = 28.61

3

cm3 /seg = 0.45 GPM = 1.7 Lts/min

Potencia del Motor: La potencia del motor en Hp se determina a través del caudal y la presión requerida: P = p * Q *0.000583

(4.11)

p = 152 bar = 2200 psi P = 2200 psi * 0.45 GPM*0.000583 = 0.57 HP

P = 0.57 HP Para garantizar una mayor eficiencia del equipo se seleccionará un motor con una potencia de 1 Hp.

32

Selección del Reservorio o Tanque de Aceite Se debe comprobar que la capacidad del tanque de aceite es adecuada; siendo una regla práctica para su diseño la siguiente: Vtanque = k x Q

(4.12)

Dónde: 

Vtanque (lt) : Volumen del tanque de almacenamiento de aceite



k (min): Tiempo de espera del aceite = 3 – 5 min.



Q (Lts/min) : Caudal de la bomba = 1.7 Lts /min

Reemplazando valores, con k= 5: → Vtanque = 8.5  Lts. Por recomendación del catálogo de la empresa FLUIDTEK, establece que el reservorio de aceite sea de 2,5 a 3 veces el volumen de aceite utilizado en el cilindro, se selecciona un tanque de capacidad 10 Lts. El circuito Hidráulico del sistema de elevación de vehículos se presenta en el siguiente cuadro, el mismo que ha sido seleccionado por su sencillez y cumple con la secuencia de operación necesaria. El circuito se compone de los siguientes elementos, el número en el paréntesis representa la posición que ocupa el elemento en el circuito:

33

Cuadro 29: Circuito hidráulico sistema elevador de vehículos 5

2

1

6

3

7

4

Fuente: Los autores (2014)

34

Elementos que componen el circuito: 1. Válvula 4/3 normalmente cerrada y retorno por muelle. Frecuentemente se acciona por pulsador como llave de arranque. 2. Válvula unidireccional reguladora del caudal. 3. Manómetro, instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local. 4. Grupo Motriz, compuesto por la bomba hidráulica y el motor eléctrico y reservorio o tanque de aceite. Cilindros Hidráulicos de doble efecto.

Elementos que componen el circuito: 1. Válvula 4/3 normalmente cerrada y retorno por muelle. Frecuentemente se acciona por pulsador como llave de arranque. 2. Válvula unidireccional reguladora del caudal. 3. Manómetro, instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local. 4. Grupo Motriz, compuesto por la bomba hidráulica y el motor eléctrico y reservorio o tanque de aceite. 5. Cilindros Hidráulicos de doble efecto. 6. Acumulador a membrana con bloque de cierre y manometro. 7. Válvula de alivio y manometro.

La operación se inicia cuando el fluido hidráulico almacenado en el tanque es succionado por el grupo motor  –  bomba (4), previamente limpiado en el filtro del tanque, a través de la tubería de aspiración, para suministrar el caudal a la presión de trabajo del sistema de elevación de los cilindros, mediante una electroválvula direccional manual 4/3 normalmente cerrada (1), utilizando la tubería de alimentación de los cilindros. El circuito permite la regulación del caudal (2), y la presión (6), del sistema elevador en función de garantizar la no presencia de fuga. El fluido retorna al taque de aceite (4), a través de electroválvula direccional manual 4/3 normalmente cerrada (1) y la tubería de retorno. La protección del grupo se tiene con la válvula de máxima presión o de alivio (7), la misma que descarga al depósito (4) el fluido cuando la presión sobrepasa el valor límite fijado, el mismo que se lee en el manómetro.

35

PLANOS

36

37

38

39

40

41

CONCLUSIONES

La elaboración del presente trabajo condujo a las siguientes conclusiones: 

Partiendo de las entrevistas no estructuradas realizadas al personal que labora en el taller, se constató que el mismo viene presentando la necesidad de un sistema elevador automático que facilite en gran parte los trabajos de reparación de vehículos, de bajo coste y que sea fiable en el aspecto de seguridad para los posibles usuarios.



El diseño escogido del sistema elevador hidráulico, busca cumplir con

CONCLUSIONES

La elaboración del presente trabajo condujo a las siguientes conclusiones: 

Partiendo de las entrevistas no estructuradas realizadas al personal que labora en el taller, se constató que el mismo viene presentando la necesidad de un sistema elevador automático que facilite en gran parte los trabajos de reparación de vehículos, de bajo coste y que sea fiable en el aspecto de seguridad para los posibles usuarios.



El diseño escogido del sistema elevador hidráulico, busca cumplir con las metas propuestas por el equipo de trabajo de PSI, tratando de que sea un proyecto factible a nivel de construcción y con el menor coste posible,

siempre

garantizando

la

integridad

de

todos

sus

componentes. 

Se propone un sistema novedoso el cual estará compuesto de tubos estructurales, cuatro cilindros hidráulicos, perfiles en L, ruedas, láminas estriadas, así como una serie de elementos de unión atornillados, pasadores y soldadura.



Aun cuando faltan todos los cálculos de diseño correspondientes a la estructura del elevador tales como: perfiles, uniones por soldadura y elementos roscados, se pudo realizar los distintos cálculos que permitieron determinar todo el circuito hidráulico, partiendo para ello de la carga máxima de trabajo a soportar por el equipo de Rc = 4330

Kg. Con este valor se determinó: 

Diámetro del émbolo: de = 160 mm



Diámetro del vástago: dv = 80 mm



Caudal de la Bomba Q

=

1.7 Lts/min

42

 



Potencia del Motor P = 0.57 HP



Volumen del Tanque Vtanque = 8.5 Lts.

Las dimensiones presentadas en los planos de detalle, son referenciales

partiendo

de

algunos

equipos

similares.

Estas

dimensiones podrán sufrir alteraciones en el desarrollo del proyecto en trayectos posteriores.

43

RECOMENDACIONES GENERALES

En función de los resultados y de las conclusiones que se obtuvieron en esta investigación se recomienda lo siguiente:  

Darle continuidad al proyecto del Sistema Elevador Hidráulico de Vehículos, a fin de lograr determinar con exactitud todos los elementos y componentes así como sus dimensiones y materiales del mismo y poder construir el prototipo final.

 

Realizar simulaciones previas con herramientas CAD-CAE, que permitan dar mayor confiabilidad al sistema elevador, antes de pasar a un prototipo físico.



Buscar fuentes de financiamiento externas que permitan obtener los recursos necesarios para la elaboración del prototipo físico.



Todo el diseño del sistema elevador hidráulico debe ser realizado mediante la aplicación de conceptos de resistencia de materiales, dinámica y estática. De esta manera será factible realizar el diseño de esta máquina mediante la aplicación de la teoría de elementos finitos con lo que se comprobaría los cálculos presentados en el proyecto.

44

BIBLIOGRAFÍA



BALESTRINI, M. Como se elabora el Proyecto de investigación. (6ta. Ed.). Editorial consultores asociados. Caracas/Venezuela. (2002).



Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999)

  HERRERA José



“Diseño

de

un

sistema

elevador

para

minusválidos”  Trabajo especial de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico. Trabajo no publicado. Universidad de Carabobo. (2006) 

LÓPEZ Luis “Diseño de un Puente Elevador para el área de

Crisoles de CVG Venalum.” Trabajo especial de grado para optar al título de Ingeniero Mecánico. Trabajo no publicado. UNEXPO-Puerto Ordaz. (2011) 

PARKER Industry Hydraulic Technology, 21th Ed.; Ohio, Group Parker Hannifin Cosporation (1986);

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SABINO, Carlos. El Proceso de Investigación. Caracas, Venezuela. Editorial Panapo. (2000).

  STEWART, H.L.; STORRER, J.M.;

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ABC de los Circuitos

Hidráulicos; 1era Edición; México; Editorial Diana (1979).   TAMAYO Y TAMAYO, Mario. El Proceso de Investigación

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Científica. Balderas México. Editorial Limusa. (1999). Consultas web realizadas: 

Manual

de

hidráulica

Industrial

(PDF).  

Tomado

de:

http://187.141.81.212/biblioteca/MAQUINAS/Manual%20de%20Hidraul ica%20Industrial_Vickers.pdf  Fecha de consulta: Enero 2013 

www.ahiton.com.ve Fecha de consulta: Abril 2013



www.emecanico.com Fecha de consulta: Abril 2013

45

 ANEXOS

Anexo 1:  A continuación se presentan algunos pantallazos del elevador hidráulico dibujado en el software Solidwork 2011.   Fuente:  Los autores (2014)

Continuación

Anexo 2: Registro fotográfico de los sistemas utilizados en el taller para la elevación de los vehículos.