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INDICE

1. Informe tcnico 2

2. Cronograma 3

3. Definicin de las dimensiones generales del equipo 5

4. Anlisis de la estructura de la tijera 5

5. Dimensiones de detalle del equipo - Planos 14

6. Clculo de soldaduras del canasto 14

7. Rendimiento de los mdulos - Elevacin 16

8. Enfoque elctrico 17

9. Traccin 19

10. Enfoque hidrulico 20

11. Estabilidad del equipo 24

12. Direccin 25

13. Condiciones de seguridad del equipo 26

14. Aplicaciones 27

15. Costos 27

Bibliografa 29

Planos y Folletos / Catlogos adjuntos

Informacin adicional

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1. INFORME TECNICO.

El presente proyecto consiste en el diseo y clculo de una plataforma elevadora del tipo tijera.

El equipo est constituido por la plataforma propiamente dicha, que es el cesto que se va a elevar hasta una altura mxima de 8 metros; la tijera que son brazos articulados en la parte central donde est montado el cilindro hidrulico que permite el ascenso y descenso de la misma, y la base para el traslado, donde nacen los mdulos que conforman la tijera. En la figura 1 se observa una descripcin general del equipo.

Figura 1. Descripcin general de la plataforma elevadora.

Esta clase de plataforma es utilizada para desarrollar trabajos en altura de diversos tipos, es decir que los operarios que se encuentran dentro del cesto pueden realizar tareas de limpieza, reparaciones e inspecciones mecnicas, reparaciones de instalaciones elctricas; montajes, etc, siempre con la comodidad de tener los materiales y herramientas al alcance de sus manos.

El equipo tiene una capacidad de carga de 300 Kg (mximo 2 personas en el cesto ms herramientas), el sistema de elevacin es hidrulico y los comandos se ejecutan desde la plataforma.

Las caractersticas importantes donde se hace hincapi son,

1 - El avance o traslado por medio de motor elctrico de corriente continua CC, alimentado con grupos de bateras de 24 Volt, apuntando al trabajo en interiores evitando as contaminacin y reduciendo los niveles de ruido y

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2 - La bsqueda como alternativa de que el material utilizado para la estructura articulada de elevacin sea una aleacin tipo duraluminio (que exigir un anlisis de deformaciones), lo cual permite alivianar el equipo.

2. CRONOGRAMA.

A continuacin se detalla cmo se planifica el desarrollo hasta el anteproyecto, y se estima un tiempo tentativo para completar el proyecto.

MES

DESARROLLO

Abril

Definicin del tema de proyecto y bsqueda de informacin. Presentacin del cronograma de trabajo y del informe tcnico.

Mayo

Anlisis de la informacin y comienzo de elaboracin de los planteos generales.

Junio

Ampliacin de detalles tcnicos. Planteo de alternativas de diseo y clculo.

Julio

Bsqueda y anlisis de nueva informacin. Definicin de dimensiones generales.

Agosto

Determinacin del avance del equipo y posicionamiento del cilindro.

Septiembre

Enfoque de movimientos hidrulicos y anlisis de estructuras.

Octubre

Enfoque elctrico y de comandos. Definicin de medidas de seguridad.

Noviembre

Definicin del anteproyecto. Presentacin.

Se estima un perodo de aproximadamente un ao para completar luego la ingeniera de detalles y finalizar el proyecto.

Otra forma de expresar el cronograma es la siguiente, mediante el diagrama de Gantt.

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Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Definicin del tema de proyecto y bsqueda de informacin. Presentacin del cronograma de trabajo y del informe tcnico.

Anlisis de la informacin y elaboracin de los planteos generales.

Ampliacin de detalles tcnicos. Planteo de alternativas de diseo y clculo.

Bsqueda y anlisis de nueva informacin. Definicin de dimensiones generales.

Determinacin del avance del equipo y posicionamiento del cilindro.

Enfoque de movimientos hidrulicos y anlisis de estructuras.

Enfoque elctrico y de comandos. Definicin de medidas de seguridad.

Definicin del anteproyecto. Presentacin.

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3. DEFINICION DE LAS DIMENSIONES GENERALES DEL EQUIPO.

A continuacin se detallan en la figura 2 las dimensiones generales del equipo. Para ello se representan la vista frontal y dos vistas laterales: una con la tijera replegada y otra con la misma completamente desarrollada. Tambin se presenta la seccin transversal adoptada para los mdulos de la estructura de la tijera.

Se ha diseado la plataforma para ser ocupada por dos personas como mximo, con los materiales y herramientas necesarias y recordando que en ella se ubicaran los comandos.

En cuanto a la altura de elevacin es de aproximadamente 8 metros y se busc compactar el equipo en lo frontal, para cuando se requiera la utilizacin en interiores (circulacin por pasillos angostos).

En los planos N1 a N6, adjuntos al final del presente trabajo, se detallan dimensiones del equipo.

4. ANALISIS DE LA ESTRUCTURA DE LA TIJERA.

Adopto para la estructura tijera una aleacin de aluminio, de tubos rectangulares (segn catlogo de Kicsa, fotocopias adjuntas), la seccin adoptada (MC - 038) se detalla en la figura 2 y el peso de los mismos es de 2,77 Kg/metro.

La composicin qumica de la aleacin adoptada (6061 T4) es:

Aluminio 97,93 % Silicio 0,60 %

Magnesio 1,00 % Cobre 0,27 % Cromo 0,20 %

Tiene adems las siguientes caractersticas fsicas y mecnicas:

Densidad 2,7 Kg/dm3 Dureza 65 Brinell

Resistencia a la fluencia fl 14,8 Kg/mm2

Resistencia a la traccin 24,6 Kg/mm2 Tensin de fatiga 9,9 Kg/mm2 Modulo elstico 7030 Kg/mm2

Resistencia al corte 16,8 Kg/mm2 Elongacin 22/25 % en 2"

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Figura 2. Dimensiones generales del equipo y seccin rectangular de los tubos adoptada para la estructura tijera.

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Clculo del peso de la estructura.

127 mm Barra - Ab = 2. (127.3) + 2. (44.3) = 1026 mm2 = 10,26 cm2 3 3 mm Vb = Ab . Lb = 10,26 cm2 . 320 cm = 3285 cm3

mat = 2,7 g/ cm3

50 mm

Peso de la barra -

Pb = Vb . mat = 3285 cm3 . 2,7 g/ cm3 = 8865 g = 8,865 Kg.

Peso de la estructura tijera (G1):

G1 = 12 . Pb + G adicional = 12. 8,87 Kg. + 50 Kg

G1 = 155 Kg

En el peso adicional se ha sumado el cilindro, ms la contemplacin de peso por bulonera y soldaduras, el motor, la central de poder hidrulica y el reductor de velocidad.

(*) Este peso (G1) se utiliza en el clculo de la potencia de traslado de la estructura (enfoque elctrico - punto 8).

Mediante el programa ALGOR Versin 16.00, se han calculado las tensiones en diferentes puntos de la estructura y las deformaciones correspondientes. Para el mismo se trabaj con la aleacin de aluminio seleccionada en los tubos de los mdulos, y para las uniones de las cruces (ejes) acero. El cilindro se consider para este clculo como una barra rgida.

En la figura 3 se presenta la grfica de la estructura correspondiente con su sistema de cargas (del archivo de dibujo del programa), las tablas resumen con las variables de entrada o propiedades de la estructura (del archivo extensin .L del programa) y las tablas con los resultados obtenidos luego de haber corrido el programa (del archivo con extensin .S del programa).

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Structural

1**** CONTROL INFORMATION

number of node points (NUMNP) = 121 number of element types (NELTYP) = 4 number of load cases (LL) = 1 number of frequencies (NF) = 0 analysis type code (NDYN) = 0 equations per block (KEQB) = 0 bandwidth minimization flag (MINBND) = 0 gravitational constant (GRAV) = 9.8100E+00 number of equations (NEQ) = 680

1**** NODAL DATA

NODE BOUNDARY CONDITION CODES NODAL POINT COORDINATES NO. DX DY DZ RX RY RZ X Y Z T ---------------------------------- ---------- ---------- ---------- ----------

1 1 1 1 0 0 0 5.994E+02 1.942E+03 4.541E+02 0.000E+00 2 1 1 1 0 0 0 6.000E+02 1.942E+03 4.541E+02 0.000E+00 3 1 0 1 0 0 0 5.995E+02 1.943E+03 4.541E+02 0.000E+00 4 1 0 1 0 0 0 6.000E+02 1.943E+03 4.541E+02 0.000E+00 5 0 0 0 0 0 0 5.994E+02 1.942E+03 4.544E+02 0.000E+00 6 0 0 0 0 0 0 6.000E+02 1.942E+03 4.544E+02 0.000E+00 7 0 0 0 0 0 0 5.995E+02 1.943E+03 4.544E+02 0.000E+00 8 0 0 0 0 0 0 6.000E+02 1.943E+03 4.544E+02 0.000E+00 9 0 0 0 0 0 0 5.994E+02 1.942E+03 4.547E+02 0.000E+00 10 0 0 0 0 0 0 6.000E+02 1.942E+03 4.547E+02 0.000E+00

1**** BEAM ELEMENTS

number of beam elements = 93 number of area property sets = 1 number of fixed end force sets = 4 number of intermediate load sets = 4

1**** MATERIAL PROPERTIES

INDEX E MU MASS WEIGHT CTE DENSITY DENSITY ----- -------- ----- -------- -------- --------

1 7.17E+10 0.330 2.81E+03 2.76E+04 2.36E-05

1**** AREA PROPERTIES

INDEX -------------AREAS-------------- TORSION --FLEXURAL INERTIAS-- AXIAL SHEAR SHEAR A(1) A(2) A(3) J(1) I(2) I(3) ----- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

1 1.086E-03 7.620E-04 3.600E-04 1.656E-06 6.982E-07 2.270E-06

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1**** STRESS PROPERTIES

INDEX ---SECTION MODULI--- S(2) S(3) ----- ---------- ----------

1 2.327E-05 3.575E-05

1**** ELEMENT LOAD FACTORS

CASE A CASE B CASE C CASE D ---------- ---------- ---------- ----------

X-DIR 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 Y-DIR 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 Z-DIR 0.000E+00 -1.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 TEMP 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 1.000E+00

1**** BEAM ELEMENTS

number of beam elements = 93 number of area property sets = 1 number of fixed end force sets = 4 number of materials = 5 number of intermediate load sets = 4

1**** BEAM ELEMENT FORCES AND MOMENTS

ELEMENT CASE AXIAL SHEAR SHEAR TORSION BENDING BENDING NO. (MODE) FORCE FORCE FORCE MOMENT MOMENT MOMENT R1 R2 R3 M1 M2 M3 ------- ---- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

1 1 -7.872E+02 5.246E+02 -4.415E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 -7.872E+02 5.246E+02 -4.415E+00 0.000E+00 -1.606E+00 -1.908E+02 2 1 -7.584E+02 5.186E+02 6.550E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 -7.584E+02 5.186E+02 6.550E+00 0.000E+00 2.382E+00 -1.886E+02 3 1 -7.835E+02 -5.288E+02 5.814E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 -7.835E+02 -5.288E+02 5.814E+00 0.000E+00 2.115E+00 1.923E+02 4 1 -7.768E+02 -5.243E+02 -7.949E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 -7.768E+02 -5.243E+02 -7.949E+00 0.000E+00 -2.891E+00 1.907E+02 5 1 -7.782E+02 5.186E+02 -4.415E+00 -7.538E-05 -1.606E+00 -1.908E+02 -7.782E+02 5.186E+02 -4.415E+00 -7.538E-05 -3.212E+00 -3.794E+02 6 1 -7.494E+02 5.126E+02 6.550E+00 1.118E-04 2.382E+00 -1.886E+02 -7.494E+02 5.126E+02 6.550E+00 1.118E-04 4.764E+00 -3.751E+02 7 1 -7.743E+02 -5.230E+02 5.814E+00 -6.874E-04 2.115E+00 1.923E+02 -7.743E+02 -5.230E+02 5.814E+00 -6.874E-04 4.230E+00 3.826E+02 8 1 -7.676E+02 -5.185E+02 -7.949E+00 9.398E-04 -2.891E+00 1.907E+02 -7.676E+02 -5.185E+02 -7.949E+00 9.398E-04 -5.783E+00 3.793E+02 9 1 -7.402E+02 5.067E+02 6.550E+00 1.213E-03 4.764E+00 -3.751E+02 -7.402E+02 5.067E+02 6.550E+00 1.213E-03 7.147E+00 -5.594E+02

11

10 1 -7.654E+02 -5.166E+02 5.814E+00 6.875E-04 4.230E+00 3.826E+02 -7.654E+02 -5.166E+02 5.814E+00 6.875E-04 6.344E+00 5.705E+02 11 1 -7.588E+02 -5.122E+02 -7.949E+00 -9.399E-04 -5.783E+00 3.793E+02 -7.588E+02 -5.122E+02 -7.949E+00 -9.399E-04 -8.674E+00 5.656E+02 12 1 -7.638E+02 5.090E+02 -4.415E+00 -4.949E-04 -3.212E+00 -3.794E+02 -7.638E+02 5.090E+02 -4.415E+00 -4.949E-04 -6.706E+00 -7.824E+02 13 1 -7.305E+02 4.999E+02 6.550E+00 -1.165E-04 7.147E+00 -5.594E+02 -7.305E+02 4.999E+02 6.550E+00 -1.165E-04 9.949E+00 -7.733E+02 14 1 -7.555E+02 -5.101E+02 5.814E+00 1.034E-04 6.344E+00 5.705E+02 -7.555E+02 -5.101E+02 5.814E+00 1.034E-04 8.831E+00 7.887E+02 15 1 -7.489E+02 -5.056E+02 -7.949E+00 -1.413E-04 -8.674E+00 5.656E+02 -7.489E+02 -5.056E+02 -7.949E+00 -1.413E-04 -1.207E+01 7.819E+02

1**** BEAM ELEMENT STRESSES

ELEMENT CASE P/A P/A+M2/S2 P/A-M2/S2 P/A+M3/S3 P/A-M3/S3 WORST SUM NO. (MODE) ------- ---- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

1 1 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.249E+05 -7.939E+05 -6.559E+05 -6.063E+06 4.613E+06 -6.132E+06

2 1 -6.983E+05 -6.983E+05 -6.983E+05 -6.983E+05 -6.983E+05 -6.983E+05 -6.983E+05 -5.960E+05 -8.007E+05 -5.976E+06 4.579E+06 -6.078E+06

3 1 -7.214E+05 -7.214E+05 -7.214E+05 -7.214E+05 -7.214E+05 -7.214E+05 -7.214E+05 -6.306E+05 -8.123E+05 4.659E+06 -6.102E+06 -6.193E+06

4 1 -7.153E+05 -7.153E+05 -7.153E+05 -7.153E+05 -7.153E+05 -7.153E+05 -7.153E+05 -8.395E+05 -5.911E+05 4.620E+06 -6.051E+06 -6.175E+06

5 1 -7.166E+05 -7.856E+05 -6.476E+05 -6.055E+06 4.622E+06 -6.124E+06 -7.166E+05 -8.546E+05 -5.786E+05 -1.133E+07 9.898E+06 -1.147E+07

6 1 -6.900E+05 -5.877E+05 -7.924E+05 -5.967E+06 4.587E+06 -6.070E+06 -6.900E+05 -4.853E+05 -8.947E+05 -1.118E+07 9.803E+06 -1.139E+07

7 1 -7.129E+05 -6.221E+05 -8.038E+05 4.668E+06 -6.094E+06 -6.185E+06 -7.129E+05 -5.312E+05 -8.947E+05 9.990E+06 -1.142E+07 -1.160E+07

8 1 -7.069E+05 -8.311E+05 -5.826E+05 4.629E+06 -6.042E+06 -6.166E+06 -7.069E+05 -9.553E+05 -4.584E+05 9.905E+06 -1.132E+07 -1.157E+07

9 1 -6.816E+05 -4.769E+05 -8.863E+05 -1.117E+07 9.811E+06 -1.138E+07 -6.816E+05 -3.745E+05 -9.887E+05 -1.633E+07 1.497E+07 -1.664E+07

10 1 -7.048E+05 -5.231E+05 -8.865E+05 9.998E+06 -1.141E+07 -1.159E+07 -7.048E+05 -4.322E+05 -9.774E+05 1.525E+07 -1.666E+07 -1.694E+07

11 1 -6.987E+05 -9.472E+05 -4.502E+05 9.913E+06 -1.131E+07 -1.156E+07 -6.987E+05 -1.071E+06 -3.260E+05 1.512E+07 -1.652E+07 -1.689E+07

12 1 -7.033E+05 -8.413E+05 -5.653E+05 -1.132E+07 9.911E+06 -1.146E+07 -7.033E+05 -9.915E+05 -4.152E+05 -2.259E+07 2.118E+07 -2.288E+07

12

13 1 -6.726E+05 -3.656E+05 -9.797E+05 -1.632E+07 1.498E+07 -1.663E+07 -6.726E+05 -2.452E+05 -1.100E+06 -2.230E+07 2.096E+07 -2.273E+07

14 1 -6.957E+05 -4.231E+05 -9.683E+05 1.526E+07 -1.666E+07 -1.693E+07 -6.957E+05 -3.163E+05 -1.075E+06 2.137E+07 -2.276E+07 -2.314E+07

15 1 -6.896E+05 -1.062E+06 -3.169E+05 1.513E+07 -1.651E+07 -1.689E+07 -6.896E+05 -1.208E+06 -1.708E+05 2.118E+07 -2.256E+07 -2.308E+05

Figura 3. Grfica de la estructura correspondiente con su sistema de cargas, tablas resumen con las variables de entrada o propiedades de la estructura (del archivo .L) y tablas con los resultados

obtenidos luego de correr el programa (del archivo .S).

En la figura 4 se visualiza el resultado de cargas sobre la estructura de la tijera, como fuerzas de reaccin componente Z (N).

Figura 4. Resultado de cargas, segn Algor sobre la estructura de la tijera.

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Clculo de los ejes transversales de la estructura tijera (puntos de unin de los mdulos)

Condicin de carga

Los ejes trabajan al corte

adm = 1200 Kg/cm2, => adm = 0,75 . 1200 Kg/cm2 = 900 Kg/ cm2

Disminuye el rea A en 0,8 al corte,

= F / 0,8 A = 150 / 2 Kg / 0,8 pi 9 cm2 / 4 = 14 Kg / cm2 => Verifica

Clculo de la seccin de los tubos de la estructura tijera (puntos de unin de los mdulos)

En este caso estn sometidos a esfuerzos de flexin,

Mf = R . d = 150 / 2 Kg . 187,5 cm = 14065 Kgcm

Aleacin de Al 6061 - T6 rot al= 3160 Kg/cm2 , fl al= 2820 Kg/cm2

adm = rot al / 3,5 = 905 Kg/cm2

W secc = BH3/12 - bh3/12 / H/2 = 50.127 3/12 - 47.124 3/12 / 127/2 = 16,81 cm 3

= Mf / W secc = 14065 Kgcm / 16,81 cm 3 = 840 Kg/cm 2 < 905 Kg/cm 2 => Verifica

150 / 2 Kg 150 / 2 Kg

150 / 2 Kg

d

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5. DIMENSIONES DE DETALLE DEL EQUIPO - PLANOS.

En los planos adjuntos al final del trabajo, se observan diferentes vistas del equipo completo, inclusive uno del conjunto en tres dimensiones (Plano N 01). Se presentan tambin planos de detalles constructivos del canasto de trabajo y del mdulo superior de la estructura (Planos N 02, N 03 y N 04). Con referencia a dichos planos se especifica:

Mdulos de la estructura tijera: los mismos estn construidos por tubos de aleacin de aluminio, de acuerdo a lo especificado en el punto 4. Las barras tienen una seccin exterior de 127 x 50 mm y espesor 3 mm. Los ejes transversales de acero que vinculan los mdulos son de 760 mm de largo y con dimetros de 30 mm.

Base inferior: las guas de la base para deslizamiento de la parte inferior de la tijera, estn constituidas por perfiles C, de 120 x 60 x 3,2 mm. Las cuatro rueditas de recorrido en las guas son de dimetro 113,6 mm y 53,6 mm de ancho. La placa base donde estn ubicadas las guas tiene medidas de 2500 x 1400 x 80 mm de altura. Un cajn metlico entre ruedas, en el cual se ubican el motor elctrico de CC para el traslado, la central de poder (motor - bomba hidrulica) para la elevacin, el reductor, las baterias, etc., tiene medidas de 2200 mm de largo, 1400 mm de ancho y 320 mm de altura. Las ruedas para el traslado del equipo son de caucho macizas de dimetro 350 mm y ancho 150 mm.

Plataforma superior: el canasto superior est constituido por una placa base (piso de apoyo) de 3520 x 1100 x 10 mm de espesor. Tiene alrededor una bandeja como zcalo, de 150 mm de altura y 10 mm de espesor soldada al mismo. Tiene seis barras verticales estructurales de 80 x 80 x 4,75 mm, con 1000 mm de altura (ubicados cuatro de los mismos en las esquinas de las plataformas y los dos restantes en el medio del largo). Cuenta con dos barandas horizontales alrededor construidas de estructurales rectangulares de 100 mm x 500 mm, una ubicada a 600 mm del piso del canasto de la plataforma y la otra a 1000 mm, o sea en el borde superior. El sistema de guas y rueditas para el movimiento de la tijera en la parte superior es idntico al inferior y tiene en este caso dos chapas o placas cerrando los laterales de 10 mm de espesor.

En el plano N 04 (adjunto al final del trabajo) se presentan detalles de la unin del mdulo superior con el cesto (lado fijo y deslizante) y de la unin entre los mdulos.

En los planos N 05 y N 06 (adjuntos al final del trabajo) se presentan diferentes vistas del cajn en la base inferior, donde se detalla la ubicacin de los componentes en el mismo, especificando tambin sus dimensiones.

6. CALCULO DE SOLDADURAS DEL CANASTO

Considero 50 Kg/metro como carga distribuida sobre el canasto. El barrote ms solicitado es el central donde la fuerza es F = 50 Kg/m x 3,4 m = 170 Kg.

Entonces la situacin de carga es:

15

Mf = 17000 Kgcm y F = 170 Kg

170 Kg

i adm = 3600 Kg/cm2

Tomo para la soldadura un coeficiente de seguridad 4 y reducido en 0,7, entonces obtengo un valor: i adm = 3600 x 0,7/4 = 630 Kg/cm2

Se tiene que los estructurales verticales son de 80 x 80 mm, con espesor de 4,75 mm. Supongo un cordn de 4,75 mm de lado, o sea todo el espesor del cao - caso de soldadura socavada.

Corresponde, segn catlogo de productos siderrgicos para la edificacin IAS (pgina 62), adjunto al final del trabajo:

Mdulo resistente W = 33,87 cm3 Area A = 14,3 cm2

= F/A = 170 Kg/14,3 cm2 = 11,9 Kg/cm2

= Mf/W = 17000 Kgcm/33,87 cm3 = 501,9 Kg/cm2

i = (2 + 4 2)1/2 = (5022 + 4 . 122)1/2 = 255 Kg/cm2 < 630 Kg/cm2

Verifica.

Si se toma directamente,

i = (2 + 4 2)1/2 = (5022 + 4 . 122)1/2 = 505 Kg/cm2 < 630 Kg/cm2

Con este planteo tambin Verifica.

1 m

Area de soldadura anular (4 cordones)

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7. RENDIMIENTO DE LOS MODULOS (ELEVACION).

2 Mdulos superiores:

2 Mdulos intermedios:

2 Mdulos inferiores:

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0,98 0,95

Rendimiento:

elev. = 2 (0,98.0,98.0,98.0,95.0,95) + 0,98.0,98 + 2 (0,98.0,98.0,98.0,95.0,95)

elev. = 0,721 . 0,96 . 0,721

elev = 0,500

8. ENFOQUE ELECTRICO.

Para la seleccin del motor elctrico de corriente continua que se utilizar para el avance del equipo (traslacin), se parte de los clculos de la potencia de traslado:

Datos :

Q1

. Q1

R

Q1

f

Q1 = Carga sobre cada rueda.

R = 12,5 cm

d = 6 cm

= 0,1

f = 0,05

traslac. = 0,6

G1: Peso de la estructura tijera

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G2: Peso de las personas ms herramientas

Q1 = G1 + G2 + G base + G plataforma / 4 = (155 + 300 + 50 + 25) Kg / 4 = 133 Kg.

Wr = Resistencia a la traslacin = Q1/ R . ( . d /2 + f )

Wr = 133 Kg / 12,5 cm. ( 0,1. 6/2 + 0,05 ) cm. = 3,75 Kg.

Del grfico 122 del manual Dubbel sera: Wr = 3,7 Kg.

V = Velocidad mxima de traslacin = 4 Km / h = 1,1 m / s.

N traslado = 4. Wr . V / 75 . traslac. = 4 . 3,75 Kg. 1,1 m/s / 75 . 0,6 = 0,37 HP

Selecciono un motor elctrico tipo F71.KBT12, de CC de 24 Volt, potencia 0,5 HP, 3600 rpm, IP21, segn catlogo de Electromquinas SRL adjunto en el final del trabajo. Las dimensiones del motor son las que se aprecian en la tabla inferior siendo la fila que corresponde al modelo F71.K5.

Para la seleccin de la mini central de poder (conjunto motor - bomba) que se utilizar para la elevacin hidrulica de la plataforma, se parte de los clculos de la potencia de elevacin:

a) Elevacin de las personas y herramientas.

Datos:

G2 = Peso de las personas y herramientas = 300 Kg.

H2G = 7300 mm = 7,3 m

t. elevac. = 20 s. elevac. = 0,5 (Ver rendimientos de los mdulos - punto 7)

N2 = G2. H2G / t. elevac. elevac. = 300 Kg. 7,3 m / 20 s. 0,5 = 220 Kgm / s.

N2 = 2,9 HP

b) Elevacin de la estructura.

Datos:

G1 = Peso de la estructura = 155 Kg. (segn clculo en el punto 4)

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H1 G = 3,65 m

N1 = G1. H1 G / t. elevac. elevac = 155 Kg. 3,65 m / 20 s. 0,5 = 56,6 Kgm / s

N1 = 0,76 HP

N total de elevacin = 2,9 + 0,76 = 3,7 HP = 2,72 Kw

Selecciono una Mini central de poder (conjunto motor - bomba), del catalogo de la firma Verion (adjunto en el final del trabajo), con potencia 3 Kw, caudal de la bomba de 12000 cm3/min, 2400 rpm (5 cm3/min), motor de corriente continua de 24 Volt, conjunto denominado: CN24H80S50AAN.

9. TRACCION.

La traccin es trasera, se utilizar un motor y reductor para la transmisin motor - ruedas.

Relacin de transmisin.

0,83 m/s

Rueda 250 mm

V = w.r = 2. 3,1416. N. r / 60 => n = 60. 0,83 / 2. 3,1416. 0,125 = 64 rpm.

I = nm / n = 1425 / 64 = 22 i = 1:22

Seleccin del reductor.

Se seleccionar haciendo base en el catlogo Sumitomo (folleto en fotocopias adjuntas al final del trabajo), un reductor SM CYCLO.

1. Aplicacin: Traslacin de carga (24 Hs/da)

2. De tabla pgina 67 seleccionando clase II, el factor de servicio fs= 1,3.

3. Con N = 0,5 HP y ns = 64 rpm, de la pgina 77 (1/2 HP, 83 rpm, clase II):

Modelo 4090 - YB Relacin de transmisin: 1:21 Peso: 39 lb

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Torque de salida: 350 lb.in Overhung load: 750 lb Dimensiones: Pgina 108.

Seleccin completa (pgina 66 del catalogo SM CYCLO): CHHMO5 - 4090 YB 21.

Verificaciones.

Torque:

Mt = 71620 N/n = 71620. 0,37/83 =319,3 Kgcm = 319,3. 2,2/2,5 = 281 lb.in

281 < 350 (Torque de salida segn catlogo). Verifica.

Carga:

F = 126000 N Cf. Lf. Sf / D.n = 126000 0,5 1,25. 0,95. 1,20 / 9,84. 80 = 114,1 lb.

Donde:

Cf (Tabla 1, pgina 124): 1,25 Lf (Tabla 2, pgina 124): 0,95 Sf (Tabla pgina 4): 1,20 D: 9,84 (250 mm) n = 80 rpm

F = 115 lb < 750 lb (Carga admisible segn catlogo), Verifica.

10. ENFOQUE HIDRAULICO.

Para el sistema hidrulico se utilizar una central de poder (conjunto motor corriente continua - bomba) tal cual se calcul y seleccion en el punto 8. Mediante la bomba de dicho conjunto se proporciona energa al fluido para permitir la salida del cilindro hidrulico soportado entre la primera y tercera cruz o mdulo de la tijera, con el cual se pliega y despliega la estructura.

La limpieza del fluido del sistema hidrulico se mantiene en un nivel de 10 micrones mediante un filtro de succin. El conjunto posee tambin vlvula de alivio incorporada. El tanque de reserva del fluido tiene una capacidad volumtrica de 10 litros.

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Clculos del cilindro.

Partiendo de la potencia de elevacin total calculada de aproximadamente 4 HP, y estimando un caudal de 12 litros por minuto, se puede calcular el valor de presin.

N elevac. = Q . p = > p = N elevac. / Q = 300 Kgm/s / 0,0002 m3/s = 1 500 000 Kg /m2

p = 150 Kg/cm2 = 150 bar.

Luego la velocidad de desplazamiento del cilindro ser:

V desplaz cilindro = carrera / tiempo = 0,8 m / 20 s = 0,04 m/s

Se calcula el dimetro del cilindro,

Q = V desplaz cilindro . A cilindro => Ac = 0,0002 m3/s / 0,04 m/s = 50 cm2

d cilindro = 4 . Ac / pi = 7,98 cm.

Se calcula la fuerza sobre el cilindro,

Fc = p . Ac = 150 Kg / cm2 . 50 cm2 = 7500 Kg.

El cilindro hidrulico debe tener las siguientes caractersticas:

Longitud extendido: 4050 mm Longitud comprimido: 3250 mm Carrera: 0,8 m = 800 mm Presin: 150 bar Dimetro: 80 mm Fuerza: 7,5 toneladas

Se selecciona un Cilindro hidrulico del catlogo de Automacin Argentina (fotocopias del catlogo anexas al final del trabajo), modelo AH 1030. Las dimensiones completas del cuerpo del cilindro, as como la forma de montaje delantero y trasero del mismo se detallan en las copias de dicho catlogo.

En la figura 5 se presentan las grficas correspondientes al volumen de trabajo y capacidad terica del cilindro seleccionado y un esquema del cilindro seleccionado.

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Figura 5. Grficas de la capacidad terica y al volumen de trabajo del cilindro hidrulico seleccionado para la elevacin de la plataforma.

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Clculo del vstago.

adm > 4F/pid2 = 4 x 7500 Kg / 3,1416 x 9 cm2 = 1060 Kg/cm2.

El valor de tensin admisible para un acero SAE 1045 es 1200 Kg/cm2, con lo cual verifica.

Verificacin al pandeo.

Fp = pi2 E I / 4 C2 Cs, I = pi d4 / 64 = pi 2,84 / 64 = 3,02 cm4

Fp = pi2 3,02 cm4 210 000 Kg/cm2 / 4 (80cm) 2 . 3 = 814 Kg

Este valor verifica, ya que es superior inclusive al de carga mxima sobre la plataforma.

La capacidad del tanque ser como mnimo el doble del volumen de aceite en el cilindro (80 cm x 50 cm2 = 4000 cm3 o determinado segn la figura 5), entonces el tanque deber ser de 8 litros mnimo. Se selecciona el tanque de 10 litros para la mini central de poder.

El circuito hidrulico para la elevacin y descenso de la plataforma tijera queda constituido por el conjunto motor - bomba (central de poder), el cual tiene incorporado una vlvula de alivio o limitadora de presin, a continuacin una vlvula distribuidora de 3 posiciones y 4 vas con centraje por resortes para la posicin neutra (plataforma detenida) y accionamiento mediante palancas desde la plataforma y finalmente el cilindro hidrulico de doble efecto. El esquema del circuito en su conjunto se presenta en la figura 6.

Figura 6. Esquema del circuito hidrulico para la elevacin y descenso.

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El ascenso y descenso de la tijera se comanda con una electrovlvula operada desde la plataforma. De acuerdo a las caracteristicas de presin y caudal y considerando que debera funcionar con tensin de 24 Volt, se selecciona una electrovlvula direccional tipo WE10, serie 10, solenoides secos de corriente continua, RS 23336/1.84 segn catlogo de Rexroth (fotocopias adjuntas al final del trabajo), designada como: 4WE10F10LG24NZ4. Las dimensiones y las curvas de funcionamiento de la misma se detallan tambin en las fotocopias de dicho catlogo.

La ubicacin en la base de la plataforma de todos los equipos para la parte hidrulica y elctrica de elevacin y traslado (motor de corriente continua, mini central de poder hidrulica, reductor, dos bateras de 12 volt, cargador de bateras) se detallan en los planos N 05 y N 06 adjuntos en el final del trabajo.

11. ESTABILIDAD DEL EQUIPO.

Se ha supuesto que todos los movimientos de traslado de la plataforma se realizan con la estructura tijera replegada, mientras que cuando se procede a la elevacin, es con el motor de avance detenido.

Rampa de aceleracin:

v

4 seg t

a = v / t = 1,1 m/s / 4 s = 0,275 m/s2

m total = m estr. + m motor + m red. + m base + m plataf. + m carga

m total = 155 Kg + 100 Kg + 150 Kg + 300 Kg = 700 Kg

Estimo aproximadamente un 50 % ms por peso de soldaduras, acoples, comandos, bomba, cilindro, etc.

M Total = 1100 Kg c. g. Fg

P

25

Fg = Mt . a = 1100 Kg . 0,275 m/ s2

Fg = 302 Kg

P = Mt . g = 1100 Kg. 9,8 m/ s2

P = 10780 Kg

= Arc Tg Fg/P = 1 36 min

Este valor es aceptable ya que hasta un mximo de 5 se ha establecido como valor lmite tolerable por normativas de seguridad en los casos de equipos de elevacin.

Si se debe trasladar al aire libre, se puede establecer una fuerza crtica del viento aceptable para poder operarlo, de manera de no superar estos valores de mximos admisibles.

12. DIRECCION.

La direccin en la parte delantera ser servo-asistida, mediante pistones hidrulicos y comandado desde la plataforma.

Se constituye del tipo coaxial de acuerdo a la figura 7. Todo el sistema est dentro un carter que a su vez sirve de cilindro y est lleno de aceite. Si se inicia un giro, gira el tornillo, se mueve la tuerca, se tira de la cremallera girando el engranaje y por lo tanto repercute en el brazo de mando.

Pero al tirar tambin por la varilla se mueve la vlvula corredera y el aceite va hacia una cara del pistn, ayudando en el mismo sentido.

PistnTuerca

< 1 mmTornilloValvula corredera

VarillaEngranaje

Cremallera

< 1 mm

Figura 7. Esquema del sistema de direccin utilizado.

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13. CONDICIONES DE SEGURIDAD DEL EQUIPO.

El hecho de que muchos de estos equipos elevadores son de alquiler hace fundamental la elaboracin de normativas de utilizacin seguras, ya que a los riesgos propios se aaden los derivados del desconocimiento por parte de los usuarios que los alquilan.

Riesgos y factores de riesgo:

** Cadas a distinto nivel:

- Basculamiento del conjunto del equipo al estar situado sobre una superficie inclinada o en mal estado, etc.

- Ausencia de barandas de seguridad en parte o todo el permetro de la plataforma.

- Efectuar trabajos utilizando elementos auxiliares tipo escaleras, banquetas, etc. para ganar altura.

- Rotura de la plataforma de trabajo por sobrecarga, deterioro o mal uso de la misma.

** Vuelco del equipo:

- Trabajos con el chasis situado sobre una superficie inclinada

- Hundimiento o resblandecimiento de toda o parte de la superficie de apoyo del chasis.

- Sobrecargas de las plataformas de trabajo respecto a su resistencia mxima permitida.

** Golpes, choques o atrapamientos del operario contra objetos fijos o mviles.

** Contactos directos o indirectos con lneas elctricas areas.

Medidas de prevencin y de proteccin:

** El equipo cuenta con un nivel de burbuja que indica la pendiente o inclinacin del chasis este dentro de los limites permitidos. Debe estar este nivel en posicin bien visible.

** La plataforma est equipada con barandilla en todo su permetro de 1000 mm (mayor a 0,9 metros exigidos).

** El suelo de la plataforma debe ser antideslizante.

** Debe disponer de puntos de enganche para poder anclar los cinturones de seguridad o arneses para cada persona que ocupe la plataforma.

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14. APLICACIONES

Ha habido en los ltimos aos un espectacular aumento en la utilizacin de plataformas elevadoras mviles para efectuar trabajos en altura de distinta ndole: montajes industriales, reparaciones, instalaciones elctricas, inspecciones, limpieza y mantenimiento u otros trabajos similares. En la figura 8 se ilustran algunas aplicaciones concretas de este tipo de equipos.

Figura 8. Aplicaciones concretas de este tipo de equipos.

15. COSTOS

Para el clculo de los costos se ha estructurado una divisin de la siguiente forma:

Materiales

Mano de obra (que contempla la mano de obra directa ms la supervisin)

Servicios necesarios (que involucra energas, transporte para el movimiento de los componentes, etc).

A continuacin se detalla el desarrollo de dicha estructura del clculo sinttico de costos.

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Materiales

Pesos

Motor CC 600 Cilindro Hidraulico 1000 Estructura Aluminio 1500 Tubos estructurales 1000 Reductor 500 Mini Cental de poder 1500 Comandos elctricos / vlvulas 2000 Chapas y placas de acero 500 Otros (buloneria, pinturas, mangueras etc) 1000 Ruedas 400 Baterias 300

10300

Mano de Obra

2 Tecnicos (Armado, Pruebas) 8000 1 Ingeniero (Diseo, Ingenieria, Supervision) 6000

(8 hs/dia - 1 mes de trabajo)

14000

Servicios

Energas 400 Fletes / Transportes 1000 Mantenimiento / Acondicionamientos 600

2000

Costo Total

26300

La distribucin de costos aproximada es la que se observa en la figura 9.

29

Materiales 39%

Mano de obra 53%

Servicios -8%

Figura 9. Distribucin aproximada de costos del equipo.

BIBLIOGRAFIA

Mecnica de Materiales S.P. Timoshenko James M.Gere Ao 1979

Esttica - Dinmica A Bedford - W. Fowler Ao 1996

Resistencia de Materiales S. Timoshenko Tomo I y II Ao 1956

Manual del Ingeniero Mecnico Dubbel

Manual del Ingeniero de Taller Hutte

30

Neumtica Serrano Nicols Ao 1996

Elementos de Mquina (Mecnica Aplicada) Hector Cosme.

Catlogo Kicsa Industrial y Comercial - Divisin Aluminio

Catlogo de productos siderrgicos para la edificacin IAS - 1996

Catlogo Electromquinas - Elinsur - Motores elctricos CC

Catlogo Verion Oleohidrulica - Central de poder

Catlogo SM Cyclo - Reductores

Catlogo Automacin Argentina - Hidrulica

Catlogo Mannesmann - Rexroth - Vlvulas direccionales

Catlogo Bertec - Hidrulica

Planos en tamao A3: N 01 Conjunto Plataforma N 02 Plano Constructivo Canasto N 03 Plano Constructivo Canasto - Posiciones N 04 Plano Detalles Canasto y Tijera N 05 Ubicac Comp en Base Inferior (Vista Superior) N 06 Ubicac Comp en Base Inferior (Vista Laterales)