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SICA S.A.S
Presentación del problema
En Colombia, El crecimiento de las ciudades genera retos frente a la movilidadvial, a medida que aumentan las necesidades de desplazamiento y la motorización
individual que, por lo general, crece a un ritmo más rápido que la infraestructura
vial [1] Como consecuencia de esto, las personas que poseen un automóvil, no
encuentran un lugar para parquear sus vehculos debido al d!ficit de espacio en
los estacionamientos de las diferentes edificaciones o lugares que ofrecen dicho
servicio" Como la problemática principal, es la falta de espacio, se dise#ará un
dispositivo que pueda optimizar el mismo, colocando un automóvil por encima de
otro, duplicando la capacidad [$] de almacenamiento de los estacionamientos"
Análisis del problema
E%iste una gran variedad de sistemas que realizan esta acción en el mercado
nacional e internacional, se indago en una gran cantidad de páginas de internet y
se encontró que estos sistemas difieren entre s en aspectos como el precio,
forma y tama#o del dise#o de cada fabricante, el sinn&mero de formas en que se
instalan y construyen, otros" 'ichas variables tambi!n se evidencian en los pocos
sistemas de este tipo que se encuentran en Colombia"
Descripción del problema
(no de los ob)etivos del proyecto es lograr dise#ar un sistema que sea confiable
para los usuarios, teniendo en cuenta las caractersticas limitantes que dieron
origen al mismo, como la seguridad, la practicidad, la economa y su sencilla
instalación" (no de los ob)etivos de este proyecto es que el producto sea seguro,
además, se planea que sea económico, permitiendo as, la fácil adquisición por
parte del usuario* que sea práctico y ligero* que las alteraciones al lugar donde se
instalará sean mnimas* que su mantenimiento sea de ba)a comple)idad y que sea
capaz de levantar una gran variedad de vehculos"
Importancia del proyecto
'e acuerdo con un estudio sobre el sector automotriz realizado por ++-
.esearch", Colombia va a incrementar su parque automotor en /,0 millones de
vehculos entre $1 y $$ y crecera a una tasa promedio anual de 2,34 516
7ientras que la tasa poblacional colombiana es del 1"/4 seg&n el '-8E Con
esto, encontrar un lugar para aparcar el vehculo es cada vez más difcil, esta
<ima se traduce en una necesidad que da origen a la idea del proyecto "
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Objetivos
Objetivo general
'uplicar la capacidad de un espacio de estacionamiento para automóviles"
Objetivo específicos
-nalizar los dispositivos e%istentes que permiten elevar automóviles yduplicar un puesto de estacionamiento! 9lantear 8uevas y diferentes alternativas para duplicar un puesto deestacionamiento" :eleccionar la opción que me)or se adapte a las e%igencias
# 'ise#ar un dispositivo que duplique un espacio de estacionamiento,práctico y que est! al alcance de la mayor población colombiana
$evisión bibliográfica
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Como parte del análisis y cruce de información del estado del arte del proyecto, se
dará a continuación el análisis de las patentes más relevantes sobre los
dispositivos de elevación de vehculos, además de revisar de los diferentes
dispositivos disponibles en Colombia"
$evisión de patentes
:e realizó una b&squeda de patentes sobre los dispositivos de elevación de
vehculos, se seleccionaron algunos de ellos y a continuación, a modo de lnea de
tiempo, se dará a conocer cómo ha ido cambiando su dise#o, adaptándose a las
necesidades emergentes de los siguientes a#os
I.%!%& :e patenta por primera vez un dispositivo que sirva para la elevación devehculos en Estados (nidos, cuya geometra es bastante sencilla al igual que su
funcionamiento, el cual, consiste en levantar el vehculo con un gran pistón
hidráulico que sale del suelo" Este mecanismo de elevación no optimiza el espacio
de estacionamiento, que es lo que se busca" En la figura 1 se evidencia el dise#o
de dicho dispositivo"
'ig(ra . )levador de ve*íc(los +iegand ,"-
II.%"& :e publica otro dispositivo de elevación, cuyo funcionamiento es parecidoal del publicado hace 3 a#os, solo que este se utilizó para la reparación de
automóviles que requeran de elevación para acceder al sub apare)o del mismo,
además, posea los mismos problemas de optimización de espacio que su
predecesor como se puede evidenciar en la figura $"
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'ig(ra .". S(spensiones en sistema de elevación ve*ic(lar ,0-
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I1.%2& (n nuevo dise#o de elevador de vehculos se publica, este posee uncambio de mecanismo, en la figura 1";, se evidencia que hubo un cambio en el
sistema del pistón hidráulico a un sistema de correas y poleas" -cá el espacio al
elevar el vehculo queda libre, sin embargo, no es el suficiente como para que
quepa otro deba)o"
'ig(ra .#. )levador ve*ic(lar con sistema de correas y poleas ,3-
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• %2"& :e incorpora una me)ora al antiguo dise#o del elevador de vehculos"
:e observa en la figura 1"0 que se agregan ; pistones que sirven tambi!n
como columnas y un pistón central que se puede desacoplar para poder
acceder a la parte inferior del vehculo"
'ig(ra .0. )levador de a(tomóviles de 4ernic5 6 ,2-
• %20& El sistema de elevación de vehculos a&n posee un pistón central que
se desacopla para poder acceder a la parte inferior del vehculo y realizar
las pertinentes reparaciones del mismo, sin embargo, este dise#o poseeme)oras como ; columnas que sirven como apoyo de seguridad, se
reemplazan los ; pistones por columnas que sirven como rieles al momento
de accionar el elevador" En la figura 1"
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'ig(ra .3. elevador de coc*es de Stanley ,-
• %23& :e elimina del dise#o del elevador, el pistón central y es reemplazado
por ; columnas con un mecanismo de correas y poleas y un motor queacciona este mecanismo observado en la figura 1"2" -demás de incorporar
al dise#o unos sistemas de enganches que se desplazan con el elevador y
que se encuentran en cada columna"
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'ig(ra .2. )levador vertical de Petit ,%-
1.%%#& :e publica la primera patente que describe un elevador de vehculos queduplica el espacio de estacionamiento" Como se puede observar en la figura 1"=,
el vehculo ubicado en la parte superior puede ba)ar y subir, sin necesidad de
retirar el vehculo estacionado deba)o de !l"
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'ig(ra .. D(plicador de estacionamiento de /iang 4ong 7mo ,8-
I1.!8#,-& :e me)ora el duplicador de estacionamiento, agregando soportes ysistemas hidráulicos, además de hacer prioridad la optimización de espacios
removiendo cualquier columna que antes elevaban al vehculo, en la figura 1"3 se
puede evidenciar que la salida y entrada del usuario al vehculo es más fácil"
'ig(ra .%. D(plicador de estacionamiento de 9( 6ia ,-
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$evisión de los dispositivos est(diados
9ara tener un panorama más claro sobre estos dispositivos de duplicación de
estacionamiento, se hizo una b&squeda sobre la presencia de estos dispositivos
en la ciudad de 7edelln, a continuación, se ad)untara la ficha t!cnica de uno de
los dispositivos fabricado por 9ar>ing E%perts
'ic*a t:cnica d(plicador de par;(eadero !C par5ing )
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=ormativa y características ;(e logran (n b(en dise>o
En el traba)o de grado ?'ise#o de elevador móvil para vehculos livianos y
construcción de un modelo a escala@ [1/] se proporcionan la normativa a tener en
cuenta para el dise#o de un elevador de vehculos" -unque no son para un
duplicador de estacionamiento, ambos cumplen el mismo principio de elevar unvehculo, por lo que esta normativa se adapta bien a los factores de seguridad a
tener en cuenta en el dise#o de un duplicador de estacionamiento"
Características ;(e logran (n b(en dise>o&
Concl(siones preliminares&
En Colombia, el mercado de los duplicadores de estacionamiento está surgiendo,
por lo que a&n se tiene oportunidad de entrar a este con un dispositivo cómodo, de
fácil instalación y accesible a la gran mayora de la población, además de que este
dispositivo podra ser fabricado en el pas y evitar la importación de los mismos,
ampliando as la variedad de opciones que puede elegir el usuario"
P$OP?)S@A D) DIS)O
:e 7encionaran las venta)as y desventa)as de las distintas caractersticas de los
dispositivos mencionados anteriormente para tomarlas en cuenta y as poder llevar
a cabo el me)or de los dise#os" :e analizará, de manera general, cada una de laspartes que se requieren en el prototipo para satisfacer las necesidades de los
usuarios"
1entajas y desventajas de sistemas de elevación
Sistema *idrá(licoA :on sistemas muy seguros, donde el calentamiento
por sobrecarga no se presenta [1;]* debido a su fle%ibilidad, pueden ser
adaptados a cualquier geometra [10]* requieren de poco mantenimiento y
son capaces de levantar grandes cargas" :in embargo, la integridad de los
sellos que mantienen la hermeticidad del actuador puede provocar complicaciones si no se posee un adecuado programa de mantenimiento y
el costo para la adquisición de uno de estos sistemas [1ones& :on sistemas cuyas transmisiones son
bastantes robustas, lo que les permite traba)ar en condiciones ambientales
adversas* son &tiles cuando se requiere transmitir grandes pares de fuerza"
.equieren de constante lubricación [12]
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Sistema tornillos de potencia& :implicidad en su dise#o* económicos para
su fabricación* precisión en su conformado" Bas desventa)as de estos
sistemas radican en su elevado rozamiento debido a la fricción que hay
entre las paredes de sus componentes 5tornillo y tuerca6, esto trae como
consecuencia una poca eficiencia mecánica [1=], pero una solución a este
inconveniente es la adición de un rodamiento de bolas para aumentar su
eficiencia mecánica, y a su vez, disminuir el rozamiento [13]
Sistema ne(mático& :on sistemas bastante limpios* :u velocidad al ser
accionados es alta* los componentes son de configuración sencilla y fácil
monta)e, proporcionando a los sistemas automatizados un control
relativamente sencillo [$]* Ba instalación de estos sistemas poseen un
costo relativamente ba)o, ya que los componentes son muy económicos y
requieren muy poco mantenimiento [$1]" Ba desventa)a de estos sistemas
es que el aire es económico si la fuerza está por deba)o de /8"
)str(ct(ra principal
• C(atro col(mnas& Este dispositivo trae varios inconvenientes a la hora de
dise#ar el modo en que va a elevar la carga, ya que la plataforma debe
subir paralela al suelo, requiriendo guas y piezas especiales en las cuatro
columnas aumentando as el costo de fabricación"
• Dos col(mnas& :u dise#o es est!ticamente más agradable a los usuarios"
:e facilita el transporte e instalación del dispositivo, y se reduce el material
utilizado, disminuyendo as el costo
• ?na Col(mna& 9oco com&n, elegante y discreto* su estructura resultara de
grandes dimensiones y altos costos ya que se emplearan materiales muy
resistentes, debido a los grandes esfuerzos mecánicos a los que estara
sometido
Plataforma&
Sin plataforma& (n soporte en forma de ?@ a)ustable, que su)eta y levanta
al vehculo por el chasis, esta configuración trae asociada un gran
inconveniente, ya que el usuario podra ubicar el vehculo de una manera
errónea, aumentando la probabilidad de accidentes"
Dos canales& Este dise#o, brinda mayor comodidad al usuario* optimiza eluso del material, pero presenta una gran desventa)a, ya que desprotege al
automóvil ubicado en la parte inferior, de fluidos de aceite, agua y demás
desechos que puedan caer desde el vehculo superior"
Plataforma completa& Este dise#o da solución a los inconvenientes
observados en los apartados anteriores, facilitando en gran medida, el
proceso de estacionamiento al conductor"
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Selección de alternativa del dise>o&
'espu!s de una ardua b&squeda en la red, se determinó que la información
t!cnica respecto a los duplicadores de estacionamiento es escasa, la evaluación
de las caractersticas del pre dise#o 5y dimensionamiento6 serán basadas en la
asesora con el monitor del curso, el profesor del curso y en la informaciónanalizada y recopilada"
:e concluyó que el elevador debe poseer las siguientes caractersticas para dar
cumplimiento a las necesidades planteadas en el presente proyecto, para
presentar estas caractersticas, se presentan $ isometras* en ella se realiza
algunos comentarios respecto a los elementos componentes y funcionales "
)str(ct(ra principal&
Deniendo en cuenta las venta)as y desventa)as mencionadas anteriormente y el
centro de masa del vehculo, se decide escoger la opción de dos columnas, yaque es la forma más económica y sencilla"
Sistema de elevación&
Criterios de selección para el sistema de elevación&
:e realizara una comparación de los mecanismos de elevación postulados para el
elevador, mediante el cuadro de calificación v!ase Dabla 1
@abla . C(adro decalificación
En la tabla $, se compararan los mecanismos, hidráulico, electro mecánico 5tornillo
de potencia6 y mecánico 56, se analizara su funcionamiento, su facilidad de
mantenimiento, la seguridad y sobre todo el costo"
Criterio. Calificación
.E%celente 3
.egular <
7alo /
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-nalizando una gran variedad de duplicadores de dos columnas y la forma en que
tienen ubicados sus soportes 5columnas6, se decidió que los soportes del
dispositivo a dise#ar tendrán la misma posición que en la de los demás
dispositivos"
Plataforma&
El vehculo será colocado sobre una estructura, lo más ligera posible, que tendrá
que soportar el peso del vehculo sin presentar deformaciones notorias" Este
deberá ser capaz a su vez de soportar y transmitir, hacia las columnas, el
momento flector generado por la e%centricidad del centro de gravedad" - su vez,
tendrá que desplazarse sobre las vigas principales en dirección vertical, as como
ser capaz de aceptar vehculos con distintas dimensiones [10]
Sistema de transmisión de potencia
:e proveerá el elevador de un motor el!ctrico, conectado por medio de un sistema
reductor de velocidad 5de bandas y poleas6 al tornillo de potencia ya que se debe
traba)ar a ba)as velocidades de giro" Ba seguridad del elevador se sustenta en los
factores de esfuerzo con que es dise#ado el tornillo y la tuerca de carga" -dicional
mente la norma especfica el uso de una segunda tuerca 5de seguridad6 para
sostener el automotor en caso de que falle la tuerca de carga"
Dise>o de detalle&
En esta sección se definirán los detalles de las piezas mencionadas en el dise#o
conceptual" E%plicando una por una, las piezas que componen al dispositivo de
elevación"
Dise>o de la plataforma&
9ara que la plataforma pueda albergar una gran variedad de vehculos, se realizó
un análisis de las dimensiones de los vehculos tanto grandes como medianos y
peque#os, teniendo en cuenta los más comunes en el pas"
En la tabla / se encuentran los dimensiones a analizar"
Dimensiones a analiEar /etraBargo -
-ncho +
-lto C
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'istancia entre e)es '
9eso E
@abla ". Dimensiones de los ve*íc(los a analiEar
Bos datos de la tabla ; se obtuvieron en las fichas t!cnicas de cada vehculo, las
cuales estaban disponibles en internet
Bedidas
Bodelo
A F C D )
C*evrolet Spar5 /";30 1";30 1"0 $"/;0 230C*evrolet@rac5er
;"$;= 1"22< 1"
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9eso mnimoA 23 >g
-ltura má%imaA 1"3 mm
-ltura mnimaA 1";12 mm
Bargo má%imoA 0"/03 mm
Bargo 7nimoA /";30 mm
Con los datos anteriores se dise#ó una plataforma, la cual admite vehculos con
una distancia entre e)es entre $/;0 mm hasta /$$ mm, un ancho entre 1;30 mm
hasta $1
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'ig(ra!. Anc*o máo del tornillo&
'ebido a la falta de conocimientos acad!micos, se indagaron pautas para tener en
cuenta a la hora de dise#ar un tornillo para este sistema de elevación, en la
b&squeda, se encontró una tesis de grado con estas pautas, las cuales se tomaron
como gua" Estas se encuentran en la sección 0"0 'ise#o del tornillo [1/] de la
tesis anteriormente mencionada"
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Dimensionamiento&
9ara el dimensionamiento del tornillo, la tuerca y el sistema de transmisión de
potencia se realizaron los siguientes cálculos 5ver ane%o -6"
=(eva selección de (n sistema de elevación&
'ebido a la falta de conocimientos acad!micos y por recomendaciones del
profesor del curso, se decidió descartar el sistema electromecánico de tornillos de
potencia, ya que se requieren conocimientos de otras asignaturas para determinar
los esfuerzos a los que se vera sometido el sistema de elevación, además, dentro
de las recomendaciones del profesor, se encuentran los sistemas de elevación de
pi#ones y cadenas y de poleas y cables" :e realizara el mismo análisis anterior
para determinar cuál de estos dos sistemas es el más viable"
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Ane
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Selección del motor y la t(erca del tornillo de potencia&
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