FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA.

TRABAJO DE DIPLOMA.

Título: Diseño de un transportador de techo para la transportación

de fustes en la Fábrica de Bicicletas “Minerva”.

Departamento : CAD-CAM.

Autor : Carlos Requejo Bravo.

Tutor : Msc. Ing. Pedro Pablo Hidalgo Reina.

Asesor : Ing. Eliel Pérez Pérez.

2005-2006

Pensamiento.

“Así debe estar siempre nuestra juventud: libre, discutiendo, como

intercambiando ideas, preocupada por lo que pasa en el mundo entero.”

CHE.

Dedicatoria.

Deseo dedicar este trabajo a un grupo de personas muy queridas para mí:

A mi querida mamá, por su paciencia y ayuda a lo largo de mi carrera.

A mi abuela, tíos, primos y demás familiares.

A mi esposa y a mi pequeña infante.

A mí hermano.

Agradecimientos:

Quisiera agradecer a todos los que de una u otra forma contribuyeron a la realización de este trabajo, en especial a un grupo de personas que se destacaron por su apoyo incondicional.

A mi madre y su esposo por haberme guiado por el camino correcto; este es el fruto de sus desvelos y mi regalo para ustedes.

A mi abuela por estimularme a ser mejor en la vida y servirme de guía y ejemplo.

A mis tías por ser participes de mi vida, de mi educación y de mis sueños, por su dedicación, esfuerzo y comprensión en todo momento.

A mi hermano por el apoyo brindado durante mi vida y en especial para la realización de este trabajo.

A mi esposa y familiares por el apoyo brindado en los últimos años de la carrera.

A mi hija, que me dio la motivación en la etapa final.

A mis familiares y amigos por su ayuda y consejos para llegar a ser un buen profesional.

Al M. Sc. Ing. Pedro Pablo Hidalgo Reina, al ing. Eliel Pérez Pérez y al Doc. M. Sc. Ing. Eusebio Pérez Castellano ya que sin sus ayudas no hubiera podido realizar este trabajo.

A mis compañeros de cuarto que de una forma u otra depositaron toda su confianza en mí.

A la Revolución y a todos,

Muchas gracias.

Resumen. En el presente trabajo se realiza el diseño del sistema de transportación desde

el taller # 4 hasta el área de ensamblaje pasando por la sala de pintura de la

Fábrica de Bicicletas “Minerva”. Para una mejor organización, este trabajo se

dividió en dos capítulos fundamentales. El Capítulo 1 aborda lo referente a la

búsqueda bibliográfica así como la clasificación de los transportadores de techo

y sus principales tipos y características ,mientras que en el Capítulo 2 se

confecciona la metodología de cálculo necesaria, pues la existente en la

bibliografía especializada, no está ordenada ni estructurada para el trabajo a

realizar, y aunque en ella aparecen los cálculos de los parámetros principales

para el diseño de los transportadores, no es posible su aplicación en nuestro

caso, pues el objetivo es diseñar un transportador a partir de los elementos

sobrantes de uno que será desmontado. Finalmente se realizará un análisis

económico con los resultados obtenidos, para saber si es factible la instalación

del mismo.

Summary.

This work is carried out the design of the transportation system from the work

shop # 4 to the assembling area going through the room of painting of the

bicycles’ factory "Minerva." For a better organization this work was divided into

two fundamental chapters. Chapter 1 approach with the respect to the

bibliographical search as well as the classification of the roof transporters and

their main types and characteristics, while in 2 the necessary calculation

methodology is made, because the existent one in the specialized bibliography,

is not arranged neither structured for the work to carry out, and although in it the

calculations of the main parameters appear for the design of the transporters, it

is not possible its application in our case, then the objective is to design and to

build a transporter starting from the spare elements of a transporter that will be

disassembled. Finally an economic analysis will carried out with the obtained

results, to know if it is feasible the installation of it.

Introducción.

Los transportadores de sólidos comenzaron a utilizarse aproximadamente en

el año 1900 en el área de Miniápolis-St. La idea surgió de un grupo de

hombres que descargaban madera de los automóviles ferroviarios. En el

transcurso de los años y las necesidades existentes se han ido modernizando,

surgiendo diferentes tipos de estos equipos. Estos se diferencian

fundamentalmente en cuanto a tamaños y capacidades de cargas, ya se puede

hablar de la existencia de una industria de transportadores de sólidos. En la

actualidad son utilizados en la gran mayoría en las industrias existentes en

todas las partes del mundo.

Con los avances en esta industria se ha logrado determinar los parámetros

necesarios para el diseño y la evaluación de estos equipos de transporte, lo

cual es de gran importancia para la economía de un país y sobre todo para el

nuestro. Como ejemplo podemos citar la correcta elección de la potencia de los

motores en las industrias, determinando en mucho el costo de explotación de

las instalaciones. El empleo de un motor de potencia insuficiente, altera el

funcionamiento del mecanismo, reduce la productividad y aumenta las

probabilidades de fallos; pero el uso de un motor de potencia superior a la

necesaria, empeora los índices económicos de la instalación al aumentar el

costo inicial, aumentando también la pérdida de energía debido al descenso del

rendimiento del motor.

El presente trabajo pretende el diseño de un sistema de transportación para el

traslado de los fustes (estos son la estructura metálica de la silla propiamente

dicha) del taller # 4 hasta el área de ensamblaje pasando por la sala de pintura

de la Fábrica de Bicicletas “Minerva”.

La misma posee un transportador de techo con una longitud mayor a la que

realmente necesita para lograr su objetivo de trabajo, por ello, la dirección de la

fábrica decidió para un ahorro de energía eléctrica disminuir el tamaño del

mismo y utilizar los elementos sobrantes en la construcción de un nuevo

transportador que permita prescindir del montacargas empleado para el

traslado de fustes entre las otras plantas, con lo que se lograría un mejor uso

de los transportadores y una posible disminución del consumo de energía.

Hipótesis:

El montaje de un transportador teleférico con la función de trasladar los fustes

desde del taller # 4 hasta el área de ensamblaje pasando por la sala de pintura

de la Fábrica de Bicicletas “Minerva” es una solución factible para el problema

creado a raíz de la transportación de estas con el montacargas, logrando así

un ahorro considerable de energía.

Objetivo general: Diseñar un transportador teleférico para darle solución al problema creado a

raíz de la transportación de los fustes del taller # 4 hasta el área de

ensamblaje, para eliminar el montacargas, en la fábrica de ciclos “MINERVA”.

Objetivos específicos:

1-Efectuar los cálculos de los parámetros constructivos y de funcionamiento de

forma que se garantice la capacidad deseada.

2-Realizar el cálculo de la potencia consumida por el transportador teleférico

diseñado.

3-Valorar económicamente el montaje de un transportador teleférico desde el

taller # 4 hasta el área de ensamblaje.

Capítulo 1. Revisión bibliográfica.

1.1- Características de las máquinas transportadoras.

Las máquinas de elevación y transporte debido a su principio de funcionamiento se dividen en máquinas de transporte periódico (MTP) y máquinas de transporte continuo (MTC).

Entre las máquinas de transporte periódico, se pueden citar los diferentes tipos de grúas (de pórticos, giratorias, especiales para trabajos en la construcción de edificios, puertos), elevadores de carga, funiculares, cargadores, y otros [1, 12, 14, 15, 16]. Entre las máquinas de transporte continuo se encuentran los transportadores (conductores) de diferentes tipos (de banda, cangilones, rastrillos, vibrátiles, etc.), las instalaciones para el transporte neumático e hidráulico, así como otras máquinas semejantes [22, 23, 27].

1.2- Clasificación de las máquinas de transporte continuo.

Existe una gran cantidad de máquinas de elevación y transporte que se dividen en diferentes grupos independientes, según Oriol y Spivakovsky [22, 23, 27] la clasificación más recomendable es la de ordenarlas según aquellos elementos que constituyen su rasgo más característico, por ejemplo:

1. Según la forma en que se transmita la fuerza motriz a la carga que se traslada. Por ejemplo: mediante elementos mecánicos, las fuerzas gravitacionales, las fuerzas centrífugas, el aire o el agua.

2. Según el aspecto o tipo de la carga transportada. Por ejemplo: máquinas para el transporte de carga a granel o por piezas.

3. Según el plano en que se ubique la trayectoria de la máquina transportadora. Por ejemplo: en el plano horizontal, vertical o en el espacio tridimensional.

4. Según la forma de transportar la carga. Por ejemplo: en forma de vena continua, en recipientes o depósitos (cangilones), por piezas o arrastrada a través de un tubo por medio de raspadores.

5. Por las formas constructivas y de aplicación de la fuerza motriz.

Para clasificar y subdividir los diferentes tipos de máquinas transportadoras Oriol [22] muestra la tabla # 1.1

Máquinas de transporte continuo.

Transportadores. Instalaciones neumáticas. Instalaciones hidráulicas.

Con órgano de tracción flexible.

Sin órgano de tracción flexible.

Conductores neumáticos.

Fluidizadores. Conductores hidráulicos.

Transportador de banda.

Transportador de sin fin.

Transportador de tablillas.

Transportador oscilante.

Transportador de rastrillo.

Transportador vibrante.

Transportador de cangilones.

Transportador de rodillos.

Transportador de bandejas.

Transportador aéreo.

Elevador de cangilones.

Elevador de brazo.

Tabla # 1.1. Clasificación de máquinas transportadoras.

Después de analizar las diferentes vías por las que se pueden clasificar los transportadores, se puede concluir que la mejor y más instructiva es la forma en que se encuentra en la tabla # 1.1, ya que es la más sencilla y tiene en cuenta todos los tipos de máquinas de transporte continuo.

Seguidamente se abarcará lo referente a una de estas máquinas (los transportadores aéreos o de techo).

1.3- Transportadores de techo.

1.3.1- Principales tipos y características generales. Los transportadores de techo se han utilizado desde los años 1930 en plantas de fabricación, cuando Ford y Austin se esforzaban por resolver las demandas siempre en aumento de los automóviles.

Del concepto inicial de usar los transportadores de techo para el transporte de los componentes, cuerpos, etc para ensambles secundarios, el desarrollo progresivo ha sido capaz de diseñar sistemas de transporte para llevar el producto a través de todas las etapas de ensamblaje [ 7].

El transportador de techo se emplea para la transportación de cargas unitarias (en ocasiones, cargas a granel en recipientes) en un circuito cerrado, y sigue por lo general, una traza espacial [22, 27].

En la actualidad son utilizados en diferentes industrias para el transporte del material, a continuación se mencionan algunos ejemplos de industrias y procesos a través de los cuales son sometidos los productos transportados por estos:

Industria cerámica. Proceso de Acabado de madera. Ensamblaje de Instrumentos. Línea de tratamiento térmico del metal. Industria de plásticos. Industria automotriz. Estampado del metal. Además son utilizados como almacén aéreo [2].

Los artículos transportados se cargan normalmente sobre un portador (bandejas o cajuelas), soportadas por patines que se desplazan por vías especiales, en un tipo de colgante hecho para satisfacer las condiciones de transportación. Los varios ángulos de curvas verticales y horizontales establecen las rutas del circuito según las necesidades [22, 7].

Analizando las características antes expuestas hay que decir que los transportadores de techo son de gran importancia para el transporte de productos (lo mismo cargas unitarias que a granel) ya que estos pueden transportar el producto por todos los puestos de trabajo sin la necesidad de tener que estar montando y desmontando los mismos para llevarlos de un lugar hacia otros. Además estos son capaces de someterse a altas y bajas temperaturas y a otros tipos de procesos en el momento en que están transportando los productos, así como poderlos mover por lugares de difícil acceso.

De acuerdo con el método de unión del órgano de tracción (cadena, cable) con el órgano de trabajo en que se deposita la carga, y considerando la forma en que dicha carga es trasladada, los transportadores de techo se clasifican en los tipos siguientes:

1. Transportador conductor de la carga: en el cual el patín junto con el dispositivo de suspensión de la carga, va unido al órgano de tracción y se desplaza, en todo momento, junto con este por la traza de la vía, a lo largo de la cual se mueve el órgano de tracción.

2. Transportador empujador de la carga: en el cual el carrito con el dispositivo de suspensión de la carga no va unido al órgano de tracción y se desplaza por una vía diferente a la de este, con la ayuda de dispositivos empujadores. Estos últimos se fijan al órgano de tracción y empujan los carritos que se encuentran delante de ellos portando la carga. El órgano de tracción con sus patines y empujadores se mueve por una traza cerrada y el carrito con el dispositivo de suspensión conteniendo la carga se desplaza por otra ruta diferente, la cual puede tener varias ramificaciones. Esto permite conectar y desconectar los carritos del empujador y trasladarlos, mediante dispositivos automáticos de cambio de vía, a otras vías auxiliares, situadas fuera del contorno de la traza principal [20, 22, 27].

3. Transportador traccionador de la carga: en el cual la carga transportada se sitúa en una carretilla que se desplaza por el piso del taller o almacén. La carretilla posee una varilla conductora vertical, con la cual se conecta a un agarre especial, que

posee el patín sujeto al órgano de tracción que se mueve por una traza aérea. Además, pueden existir combinaciones de estos tres tipos de transportadores de techo. No obstante existen diferencias notables en la forma de transportar la carga y la unión entre el órgano de tracción y el dispositivo de suspensión, existe un conjunto de elementos comunes en la construcción de estos transportadores. Por ejemplo, son iguales constructivamente el órgano de tracción y la forma de los patines, carritos y dispositivos de suspensión de la carga [22, 27].

1.3.2- Transportadores de techo conductores de la carga. El transportador de techo conductor de la carga (Fig. 1.1) está compuesto por el órgano de tracción, que se mueve en un circuito cerrado y al cual se fijan los patines, de donde cuelgan los dispositivos de suspensión, en los que se coloca o suspende la carga. Estos patines; mediante el órgano de tracción, se desplazan por una vía aérea, la cual se fija a la estructura de la edificación. El órgano de tracción es propulsado por un motor eléctrico situado en la unidad motriz. La flexibilidad del órgano de tracción en los planos horizontal y vertical permite que la traza de este transportador sea espacial, es decir, que la vía colgante presente cambios de dirección. Los cambios en el plano horizontal se realizan mediante catalinas o poleas, colocadas en ese plano, mientras que para los cambios de dirección en el plano vertical, se construyen tramos verticales curvos, de la propia vía, mediante una correcta selección del radio de curvatura. El tensado inicial del órgano de tracción se garantiza mediante el mecanismo de atesado [22, 27].

Fig. 1.1. Transportador conductor de la carga.

1.3.3- Transportador de techo empujador de la carga. Transportador teleférico de empuje (Fig.1.2) consta de carretillas de carga que se desplazan

por la vía equipadas con un tope verticalmente móvil; instalado con la posibilidad de interactuar

con un empujador, el cual tiene saliente motriz y de sujeción y se encuentra fijado en los

eslabones del órgano de tracción, cuya vía en el sector de transmisión de las carretillas de

transportador a transportador están hechas rebajados [20].

Fig.1.2. Transportador empujador de la carga.

Acerca de estos transportadores hay que decir que el transportador empujador de la carga surgió debido al aumento rápido en los volúmenes de la producción en masa, es decir, las necesidades de alimentar plantas de fabricación múltiples, ya que estos tienen la posibilidad de alimentar los bancos del almacenaje a través de múltiples carriles desde un solo punto de carga. Otra de sus ventajas sobre los transportadores conductores de la carga es que los productos se pueden sostener mientras se realizan operaciones en la estructura. Según fuentes consultadas [7] la desventaja que se conoce está dada en el costo inicial de la inversión.

1.3.4- Monorrieles. Los monorrieles (Fig.1.3) son otro tipo de transportadores de techo y constituyen una solución barata para muchos usos. Tienen la capacidad para levantar y mover materiales de todos los tamaños y dimensiones a lo largo de una trayectoria fija, prestar servicio a máquinas individuales o bancos de máquinas, y transportar materiales a centros de trabajo designados. Los sistemas de monorrieles pueden alcanzar fácilmente lugares de difícil acceso donde las grúas puente no pueden llegar. El bajo espacio libre que caracteriza a los monorrieles proporciona una clara ventaja en instalaciones donde la altura del techo representa un problema.

1.3.4.1- Características de los Monorrieles. La suspensión de los rieles suele obtenerse de las estructuras existentes. Los monorrieles pueden adaptarse fácilmente para colgar de estructuras de acero del edificio, vigas de acero o madera del techo y techos de concreto adecuados. Los monorrieles y transportadores aéreos pueden vincularse a grúas para estaciones de trabajo utilizando secciones de inter-bloqueo de transferencia. Esto permite al operador cubrir un área central de trabajo más grande y aún así tener acceso a puntos o máquinas fuera del alcance de la grúa.

Por lo general, se utiliza un guinche en el monorriel para levantar y bajar cargas. No obstante, pueden emplearse elevadores de vacío y balancines.

1.3.4.2- Tamaños de construcción. Los monorrieles y transportadores aéreos se diseñan de diferentes tamaños para adaptarse a cualquier tipo de edificio. Los monorrieles también pueden equiparse con sistemas auto soportados de diversas medidas. Es posible instalar secciones curvas estandarizadas y dispositivos de pistas para monorrieles, tales como conmutadores de dirección, componentes giratorios, inter-bloqueos y secciones de entrada y salida, a fin de lograr una flexibilidad óptima en transportadores, monorrieles o combinaciones de sistemas de monorrieles y grúas puente [19].

Fig. 1.3. Monorrieles.

La velocidad de los transportadores de techo se establece en un rango de 0.1-30 m/min. En el caso de los transportadores conductores de la carga, la velocidad puede llegar hasta 45 m/min. [22].

1.3.5- Ventajas de los transportadores de techo, comparados con otros equipos de transporte continuo.

La traza espacial (la carga puede ser transportada en cualquier dirección en el espacio), conjuntamente con su gran longitud (hasta 500 m con una sola unidad motriz y 3 Km. o más con varias) y flexibilidad, permite, con un solo transportador, garantizar un ciclo de producción completo, trasladando la carga a diferentes pisos, locales y edificios.

Fácil adaptabilidad de la traza del transportador a los posibles cambios tecnológicos de un proceso productivo dado.

Posibilidad de mantener, sobre el transportador, una reserva móvil de materiales o piezas necesarias en un proceso tecnológico dado, con el objetivo de eliminar almacenes intermedios que ocupan espacio y requieren fuerza de trabajo complementario para las operaciones de carga y descarga.

Bajo consumo de energía para la transportación de las cargas. Amplias posibilidades de automatizar los procesos de carga y descarga del

transportador. Posibilidad de una gran economía de espacio, pues gran parte de la traza del

transportador se encuentra a cierta altura.

Prácticamente al transportador de techo no se le señalan desventajas, pues resulta muy versátil, debiendo destacarse el hecho de que, por sus características, no se emplean en la manipulación de grandes cantidades de material a granel, sino en garantizar el movimiento de cargas unitarias en un determinado proceso tecnológico o en operaciones que requieren un movimiento complejo de las cargas dentro de una o más instalaciones [22, 27].

1.3.6- Partes componentes de los transportadores de techo conductor y empujador. Las partes componentes del transportador de techo conductor son:

Órgano de tracción, patín o trolley, mecanismos para el viraje, vías de circulación, unidad motriz, sistema de atesado, dispositivos para la suspensión de la carga, y dispositivos de protección [22]. En el caso de los transportadores empujadores se le suma además la carretilla [20].

1.3.6.1- Carretilla. Una de las primeras consideraciones básicas que se debe tener a la hora de plantear un sistema transportador de techos empujadores es determinar el tamaño y el tipo correctos de carretilla que se utilizará. La carga total que transportará cada carretilla, incluyendo el peso de la carretilla, el portador y la carga real, son los factores dominantes en la determinación de la talla de la carretilla, del carril y de la cadena que es necesaria para un uso particular. Las condiciones bajo las cuales la carretilla funcionará, incluyendo el grado de contaminación y de las temperaturas a las que será sujetada, son factores importantes en el tipo de carretilla, de la rueda y del sello que se deben seleccionar para un uso particular [7].

1.3.6.2- Órgano de tracción.

El órgano de tracción más empleado es la cadena en sus diferentes formas y, de manera muy excepcional, el cable de acero (normalizado o especial). Para transportadores cuya traza se distribuye en el plano horizontal solamente, es posible el empleo de cadenas de cualquier tipo, incluso las cadenas de tracción normalizadas de planchetas con bujes y rolletes del tipo BP y paso de 65 a 200 mm y las de transmisión, con paso de 25 a 28 mm. En el caso de trazas espaciales, se requieren cadenas que posean flexibilidad en ambos planos. Para transportadores de tipo ligero, tienen una gran utilización las cadenas de doble articulación con paso de 160 y 200 mm. Para transportadores de tipo medio y pesado, se emplean las cadenas desarmables, estampadas en caliente con pasos de 80, 100 y 160 mm. Las cadenas redondas soldadas térmicamente tratadas, se utilizan en transportadores de tipo ligero.

El empleo de charnelas y secciones de cadenas que conformen un triángulo rígido (o una barra en voladizo) permite mantener la carga en posición vertical en los tramos ascendentes y descendentes. (Fig.1.4)

Los cables de acero, empleados como órgano de tracción en transportadores de techo, tienen normalmente diámetros de 12.5 a 14 mm. Para transportadores muy ligeros se emplean cables de 6.2 mm con una carga útil sobre el patín de 250 N y un esfuerzo de tracción de hasta 2 kN [22, 27].

Además de estos pasos de cadenas pueden ser utilizados otros tipos como por ejemplo en la Fábrica de Bicicletas (Minerva) donde los transportadores de techo tienen como paso 220mm.

Fig. 1.4. Tramo de la trasa de un transportador de techo en que la carga asiende verticalmente.

1.3.6.3- Patín (trolley).

El patín o trolley (fig.1.5) de un transportador de techo está compuesto de un par de ruedas (1), con ejes en voladizo y cojinetes, soportes (2) a los cuales se fijan los ejes de las ruedas y el yugo (3), el cual une el órgano de tracción con los soportes y el

dispositivo portador de la carga. El patín soporta y mueve el órgano portador con la carga a lo largo de la traza o simplemente soporta la cadena evitando la excesiva combadura de esta (patines intermedios). Por su función, debe tener un bajo coeficiente de fricción, alta resistencia, seguridad y durabilidad bajo condiciones difíciles de trabajo.

Los patines pueden ser de trabajo (independientes o de travesaños) y sin carga. Los de trabajo independiente soportan el dispositivo de suspensión con la carga directamente, mientras que los de travesaño (dos o cuatro) sostienen una o dos barras de las que cuelga la carga, disminuyendo el peso que debe soportar cada uno.Los patines sin carga, como ya se mencionó, actúan como apoyos intermedios evitando el combado de la cadena y se sitúan entre dos patines de trabajo.

El perfil del plano de la rueda depende del perfil de la pista donde se mueve. Cuando la pista es la de un perfil de doble T, las ruedas se construyen cónicas, cilindro-cónicas o cilíndricas. En el último caso el eje de las ruedas se sitúa paralelo al plano de la pista.

Las ruedas de los patines pueden ser con bordes o sin ellos, resultando preferibles las últimas.

El tipo y dimensión del cojinete de las ruedas, así como su protección se seleccionan, como es conocido, calculando la carga a que están sometidos, y teniendo en cuenta, además, las condiciones de trabajo del transportador (sobre todo la temperatura e le cual trabaja el equipo). Para transportadores ligeros, las ruedas del patín se montan sobre cojinetes de rodamientos de bolas (de una o dos hileras) o rolletes. En algunos casos, para transportadores ligeros se emplean cojinetes de deslizamiento con material antifricción.

Para condiciones de temperatura hasta 120˚C, se pueden emplear cojinetes de bola estándar con separadores; para grandes temperaturas (de 120 a 350˚C) en transportadores ligeros y medios se emplean cojinetes de rolletes sin separadores y para los transportadores pesados rolletes cónicos.

Los soportes del patín o trolley se construyen de hierro maleable, fundido de acero 35 o estampado de de acero 40, combinándose la rigidez, resistencia y poco peso [3, 22, 27].

Fig. 1.5 Patín del transportador de techo.

1.3.6.4- Mecanismos para el viraje.

El giro del transportador en el plano horizontal se produce mediante mecanismos de viraje, para lo cual se emplean catalinas, poleas, baterías de rodillos y barras guías (fig.1.6). La selección de uno u otro tipo de mecanismo depende del tipo de órgano de tracción, su tracción y radio de curvatura. Las catalinas se emplean para cadenas de planchetas desmontables y otros tipos; al mismo tiempo, es imprescindible su empleo en los tramos de la traza donde el órgano de tracción está sometido a una gran tensión [22, 27].

Fig. 1.6. Esquema de los mecanismosde virajes para giros en el plano horizontal de los transportadores de techo: a, b y c) catalinas y poleas; d y e) baterias de rodillos; f) barra guía.

1.3.6.5- Catalinas de viraje. Tienen, frecuentemente, de 6 a 13 dientes y un diámetro de circunferencia primitiva entre 300 y 1300 mm, se construyen de acero fundido 35 normalizado, de hierro fundido o soldados de planchas de acero.

Las poleas de viraje (fig.1.7) se diferencian por el perfil de la llanta. Las llantas lisas se emplean para cadenas desarmables y de planchetas (con ruedas o sin ellas), las acanaladas se emplean para cables.

Las poleas lisas, para el caso en que se empleen cadenas desarmables, se utilizan solamente en los tramos con bajas tensiones (menos del 50% del límite permisible), pues los eslabones interiores de este tipo de cadenas poseen muy poca rigidez en el plano transversal, y bajo grandes cargas pueden deformarse.

Las poleas de viraje se diseñan para diámetros entre 300 y 1200 mm y se fabrican, como las catalinas, de fundición gris o soldadas de acero [6, 22, 27].

Fig.1.7. Polea de viraje.

1.3.6.6- Batería de rodillos. La batería de rodillos (Fig.1.8) está formada por una hilera de rodillos verticales estacionarios distribuidos en forma de arco, sobre los cuales ruedan los eslabones de la

cadena. Los ejes de los rodillos se fijan a una carcaza estacionaria, la cual va unida a la estructura metálica del edificio o del propio transportador.

Cada rodillo de la batería va montado sobre dos cojinetes de bolas o rolletes y tiene un diámetro entre 75,95 y 120 mm, en función de los pasos de la cadena. El paso entre rodillos debe superar en 10 mm el diámetro del rodillo.

Los rodillos se construyen de hierro fundido o de acero 40 con temple superficial hasta HRC 42-50. Las baterías suelen construirse en secciones con arcos de 15,30 y 45˚, los cuales se unen cuando se requieren arcos completos de 180˚. Los radios de las baterías, medidos desde el eje de la cadena, se seleccionan de 1,0; 1,25; 1,6; 2,0 o 2,5 m.

Las baterías de rodillos se emplean para cadenas desmontables y de planchetas, tanto para pequeños ángulos de giro (hasta 45˚) como para grandes (hasta 180˚), aunque cuando se requieren, además, grandes radios de giro (más de 650 mm), resultan demasiado pesadas, y debe recurrirse a las catalinas o los bloques. Al igual que en las poleas, solo se empleará la batería de rodillos, en el caso de cadenas desmontables, para los tramos con pequeñas tensiones del órgano de tracción (hasta un 50% de la tensión permisible) [5, 22, 27].

Fig.1. 8. Banco de rodillos.

1.3.6.7- Barras guías. Constituyen una sección para el desvío por la cual las cadenas (de doble articulación o simples) y los cables se desplazan empleando sus propias ruedas (Fig.1.9). Por sus características, resultan muy simples, pero se limitan solamente a órganos de tracción que posean ruedas. Se emplean para ángulos de giro hasta 180˚ y radios entre 0,63 y 2,5 m [22, 27].

Fig. 1.9. Cadena de doble articulación con ruedas propias.

1.3.6.8- Vías de circulación. La vía por la que se mueve el patín con la cadena puede diseñarse con pistas en uno o dos planos y se construyen de acero Ct 3, Ct 5 o 45; los perfiles construidos de acero 45 garantizan mayor durabilidad para grandes cargas.

Los perfiles con pista en un solo plano se construyen de vigas doble T No. 10, 12 14 16 y 18, de tubos con diámetros 42, 60, 100 y 150 mm y de perfiles espaciales( fig.10. a, b y c). Los que poseen pistas en dos planos se construyen de angulares y soportes de planchas o laminados (fig.1.10.d y e). De todas estas variantes el perfil doble T resulta el más rígido y simple en cuanto a su montaje, aunque tienen como desventajas, el que requieren ruedas cónicas en los patines y, además, el tamaño de dichas ruedas está limitado por la altura del propio perfil.

Los perfiles con pistas en dos planos se emplean para el uso de cadenas de doble articulación. Sus ventajas consisten en el uso de patines con ruedas cilíndricas; la existencia de juego libre entre las vías, lo que permite pasar a curvaturas verticales con radios pequeños; y su poco peso. Las desventajas de este tipo de perfil son su rigidez y difícil montaje.

Fig. 1.10 Perfiles de las vías de circulación del transportador de techo conductor de la

carga.

La vía se construye de secciones independientes, las cuales se pueden fijar rápidamente (soldadas o remachadas) unidas a tope, con distancia entre apoyos ano mas de 1 a 1.5m, pues la rigidez de la unión a tope, como regla es menor que la sección completa .También puede unirse telescópicamente , sobre todo donde se sitúa el órgano de atesado (con un recorrido de 100 a 400 mm) , y también para actuar como compensadores de temperatura , al atravesar el transportador por cámaras de secado , enfriamiento , etcétera.

Para la fijación de las vías de circulación del transportador, se debe emplear, siempre que sea posible, la propia construcción del edificio donde se encuentre el equipo, evitando la instalación de soportes especiales que limiten el área productiva de esta. Por ello, las vias pueden fijarse como apresen en la (fig.1.11).

En las curvaturas verticales del transportador, la vía deberá tener la misma forma que el combado de la cadena en correspondencia con el radio de giro de esta. Si en el transportador se instalan patines a distintos pasos, el radio de curvatura debe seleccionarse para el mayor de estos pasos. Con el objetivo de hacer más duradera la vía, así como las cadenas y los patines, se recomienda, para todas las curvaturas verticales existentes en la traza, tomar el mayor de los radios de curvatura seleccionados, disminuyendo así los esfuerzos sobre el patín y la vía.

Para garantizar el buen funcionamiento de la vía en su paso de un giro horizontal a una curvatura vertical, entre sus respectivos puntos inicial y final y entre los arcos de las curvaturas se deben situar tramos rectos. Esto posibilita a la cadena una correcta salida de la catalina horizontal y de la primera curvatura vertical, evitando la flexión de los eslabones en dos direcciones [22, 27].

Fig. 1.11. Construcciones metálicas para la fijacion de las vias de circulación:

a) Mediante tirantes; b) en voladiso.

1.3.6.9- Unidad motriz.

Según [22,27] existen dos tipos de unidades motrices: las unidades angulares y las de oruga, de velocidad constante o variable. Estas unidades pueden tener una sola catalina o cadena de oruga motriz o disponer de una transmisión común para dos (raras veces tres) catalinas o cadenas motrices. Los transportadores de techo emplean, preferentemente, unidades motrices angulares con un reductor acoplado, las que se sitúan en los puntos de la traza donde existen giros en el plano horizontal entre 90 y 180˚. La fuerza motriz se transmite por medio de un sistema de engranajes a la catalina (para cadenas desmontables, planchetas y otros tipos) o por fricción a través de poleas lisas (para cadenas soldadas o cables).

Como regla, para los transportadores de techo se emplean unidades motrices con motor asincrónico de uso general, de los tipos: AO, de alto resbalamiento; AOC (para transportadores de unidades motrices múltiples) y de alto momento de impulsión; AO ח (para transportadores pesados de movimiento alternativo). También suelen emplearse motores hidráulicos con regulación de velocidad.

En los transportadores pesados, cuando el cálculo de tensión de las cadenas excede los límites permisibles, suelen instalarse varias unidades motrices, disminuyendo considerablemente la tensión máxima en el órgano de tracción. Esto puede lograrse empleando varias catalinas motrices a partir de un mismo motor eléctrico, cuando dos o tres ramas del transportador se encuentran cerca una de otra en el plano horizontal. Otra solución, cuando esto no ocurre, consiste en las instalaciones de varias unidades, propulsadas por motores independientes.

Las unidades de transmisión múltiple permiten construir transportadores de grandes longitudes, decreciendo las tensiones máximas en el órgano de tracción hasta límites admisibles, lo que disminuye el consumo de energía y el peso de las estructuras metálicas y de los equipos que estas soportan [22, 27].

1.3.6.10- Sistema de atesado.

En los transportadores de techo se emplean sistemas de atesado de contrapeso, neumáticos, hidráulicos, de tornillo-muelle y de tornillo (Fig.1.12). El sistema de atesado de uno u otro tipo consiste de un carrito móvil sobre el cual se instala una catalina o polea motriz, y el tramo de vía curvo, que garantiza un giro de 180˚ de los patines con el órgano de tracción. La unión de las partes de la vía situadas en el carrito con los tramos contiguos y fijos de esta, se obtiene mediante empalmes telescópicos, los cuales garantizan la continuidad de la vía, cuando el carrito se mueve.

El sistema de contrapeso resulta imprescindible para los transportadores cuyas trazas pasan por procesos de secado, calentamiento, cámaras de congelación, pues dichos procesos alteran la longitud de las cadenas, al variar la temperatura de ellos.

El recorrido del carrito y, por supuesto, el tensado del órgano de tracción se obtienen mediante un contrapeso, por cilindros hidráulicos o neumáticos o por engranajes. El recorrido del carrito (recorrido de atesado) suele encontrarse entre 250 y 400 mm para cadenas y 500 y 800 mm para cables.

El atesado por contrapeso se construye sin polispastos para tracciones hasta 12000 N y con polispastos para tracciones hasta 24000 N.

En transportadores de techo ligeros (con tracciones del órgano de tracción hasta 2000 a 4000 N), en ocasiones, se instala el sistema propulsor sobre el de atesado, simplificando la traza y eliminando una o dos catalinas o poleas de giro. Para tensiones mayores de 4000 N en el órgano de tracción, no se recomienda esta variante [4, 22, 27].

Fig.1.12. Sistema de atesado.

1.3.6.11- Dispositivos para la suspensión de la carga.

En los transportadores de techo, el elemento portador se construye de forma tal que la carga a transportar se coloque sobre este o simplemente cuelgue de él. Su construcción depende del carácter de la carga, sus dimensiones y peso, el tipo de transportador y el método de carga y descarga a emplear.

Los dispositivos de suspensión de la carga se construyen en forma de canastas, barras de fijación, ganchos, cajuelas, tirantes, bragas (fig.1.13). Deben ser sencillos, resistentes, ligeros, seguros en la transportación y de fácil carga y descarga.

Cualquiera que sea la inclinación de la traza, la forma de estos dispositivos debe garantizar que la carga se mantenga verticalmente suspendida.

El proceso de retirar y colocar la carga del dispositivo de suspensión puede hacerse normalmente, con la ayuda de dispositivos de elevación de carga o en forma semiautomática o automática.

Es muy frecuente utilizar la zona de curvatura vertical para el proceso de colocar o retirar la carga en el transportador, pues se facilita el agarre o liberación de esta.

El proceso automatizado para el llenado y extracción de la carga de los transportadores de techo, se extiende cada día más. Por ejemplo, el proceso automático para colocar la carga en el transportador, se compone de las siguientes operaciones típicas: la carga que debe ser recogida por el transportador, es llevada hasta el punto de recepción mediante un dispositivo que la entrega en un determinado orden; seguidamente, el elemento de suspensión que se acerca, engancha o fija la carga en forma automática o, empleando un equipo especial, la dirige hasta un punto de la traza por el que pasa el dispositivo de suspensión que la recoge.

El proceso de descarga automatizado, en general, se compone de las operaciones siguientes:

conociendo como será el proceso de extracción de la carga, se designa el punto de salida del

transportador; en el punto de salida, mediante control automático se conecta un dispositivo que

voltea, rota, desengancha o bascula el elemento de suspensión, liberando la carga. Igual

resultado se obtiene colocando en la propia vía del transportador otro equipo continuo que se

mueve a mayor velocidad y sobre el cual, al chocar la carga, se libera del gancho que la

sostiene, saliendo fuera de la traza [22, 27].

Fig.1.13 Principales tipos de dispositivos de suspensión.

1.3.6.12- Dispositivos de protección. Con el fin de proteger el sistema propulsor y las partes móviles del transportador, de una posible rotura por la aparición de sobrecargas en el sistema o porque el dispositivo de suspensión de la carga tropiece o roce con las partes fijas del equipo, se instala en la catalina motriz un pasador de seguridad (fusible), el cual falla por cortante cuando la fuerza de tracción supera de 20 a 30% del valor de la tensión de diseño y, mediante un dispositivo especial, se interrumpe la energía eléctrica al motor, deteniéndose el transportador.

Con el objetivo de evitar la caída accidental de alguna pieza desde el dispositivo de suspensión, tanto en las curvaturas verticales como en determinados tramos horizontales elevados, se colocan rejillas protectoras metálicas debajo de la vía (fig.1.14). En los transportadores que elevan cargas en su recorrido, puede ocurrir que, como resultado de la rotura del órgano de tracción, los patines, dispositivos de suspensión y la misma carga, tiendan a descender por su propio peso, provocando el deterioro de estos y el transportador. Para evitar esta falla en las elevaciones y descensos superiores a 1 m, se instalan trinquetes especiales que, al romperse la cadena, evitan su movimiento en sentido contrario, deteniendo el transportador [22, 27].

Fig.1.14 Rejilla protectora.

Capítulo 2. Cálculo del transportador de techo. 2.1- Transportador de techo. En el siguiente epígrafe se confecciona una metodología de cálculo para los transportadores de techo usando como guía los criterios de cálculo que aparecen en las distintas bibliografía [22, 27].

2.1.1- Metodología de cálculo para los transportadores de techo. Para el cálculo de los transportadores, se requiere conocer el esquema de su traza, el peso y dimensiones de la carga a manipular, la productividad y las características o condiciones en que trabajará el equipo [22,27].

Los parámetros fundamentales a calcular son: productividad Z (kN/h), velocidad v (m/s),

paso de los dispositivos de suspensión con carga a n (m) y cantidad z de piezas [22,27].

El paso mínimo de los dispositivos de suspensión a minn se determina tomando en consideración las dimensiones de la carga a transportar, de manera tal que se garantice

el movimiento libre de las piezas con largo máximo b max en los giros horizontales con un

radio mínimo R min (fig.2.1a) y en las curvaturas verticales con un ángulo de inclinación

máximo maxβ (fig.2.1b), de acuerdo con la condición:

a n cos maxβ ≥b max +∆ ; (2.1)

Donde:

∆=0.1-0.15m – “juego” mínimo entre los dispositivo de suspensión con carga.

Fig.2.1. Esquema de distribución de los dispositivos de suspensión:a) en un giro horizontal;b) en un tramo inclinado.

El valor del paso entre los dispositivos de suspensión a n debe ser múltiplo de los pasos de la cadena [22].

La velocidad del transportador se selecciona en función del peso de la carga ,la productividad requerida y el método de entrada y salida de las piezas al equipo, asumiéndose frecuentemente entre los límites de 3 a 25 m/min. Y solamente en situaciones extremas hasta 30 m/min. Para los transportadores de techo que intervienen en un proceso tecnológico determinado, la velocidad se adecua al ritmo de producción o a los tiempos requeridos para el secado, enfriamiento o calentamiento etc., de las piezas que son sometidas a dichos procesos.

El cálculo de las tensiones por tramos del transportador de techo se realiza de la misma forma que para cualquier transportador con órgano de tracción flexible.

Con el fin de garantizar el funcionamiento normal del transportador de techo, en el punto de mínima tensión el cual se encontrará al final de un tramo cargado descendente o a la salida de la catalina motriz ( en un transportador horizontal ) , debe garantizarse una

tensión S 0 entre 500 y 1000 N, y nunca inferior .

El peso de las partes móviles por metro lineal del transportador en la rama vacía, q 0 y

cargada q car , se calcula por las ecuaciones (2.2) y (2.3) que se muestran a continuacion.

2.1.2-Determinación del peso lineal de las partes móviles. a)-En la rama vacía.

ck

k

n

no q

tG

aGq ++= [N/m] (2.2)

b)-En la rama cargada.

nocar a

Gqq += [N/m] (2.3)

donde:

nG - peso del dispositivo de suspensión, N.

kG - peso del patín, N.

na - paso del dispositivo de suspensión, m.

kt - paso del patín, m.

cq - peso de 1 m lineal del órgano de tracción, N/m.

G - peso de la carga útil transportada por el dispositivo de suspensión, N.

Para la determinación de las tensiones de diseño deben seleccionarse el tipo y dimensiones del órgano de tracción, los patines y el dispositivo de suspensión. Una vez definido el tipo de órgano de tracción es preciso conocer aproximadamente la tensión máxima que debe soportar, con el propósito de seleccionar sus dimensiones. Para ello se emplea la expresión siguiente:

S max =S 0 K 1 - w′ (q car L car -q 0 L 0 )(1-AK 1 )-(q car -q 0 )(H 2 -H 1 ) ; (2.4)

donde:

K 1 = myx λξϕ -coeficiente que tiene en cuenta las sumas de las resistencias locales en la

traza del transportador;

w′ ,ϕ ,ξ yλ - factores de resistencias, relacionados con los tramos rectos, las curvaturas verticales, los giros horizontales en catalinas y poleas y las baterías de rodillos respectivamente ;

X, y, m -números de curvaturas verticales (x), giros horizontales en catalinas y poleas (y) y baterías de rodillos (m) en la traza del transportador;

q 0 y q car - pesos lineales determinados por las ecuaciones (2.2) y (2.3); N/m;

L car y L 0 - proyecciones horizontales de la longitud en la rama cargada y vacía respectivamente, m;

H 1 y H 2 - cotas de la altura de la traza del transportador en el punto de entrada y salida de la carga, respectivamente, m;

S 0 -tensión mínima de la cadena (S 0 =500 a 1000N);

A –coeficiente que depende de la cantidad de giros y curvaturas y de su distribución por la traza (A=0.5 a 0.35 y el valor mínimo corresponde que tienen cinco o más giros o curvaturas).

El cálculo detallado del transportador se realiza mediante la determinación, por pasos de las resistencias distribuidas y concentradas a lo largo de la traza de este.

2.1.3-Cálculo de las resistencias por tramos. a)-Tramos rectos horizontales.

Para tramos cargados.

LqwS carl ∗∗=∆ [N] (2.5)

Para tramos vacíos.

LqwS ol ∗∗=∆ [N] (2.6)

Donde:

L - longitud del tramo, m.

ocar qq , - pesos lineales determinados, N/m. lw - factor de resistencia en el tramo recto.

b)-Tramos inclinados.

Para tramos cargados.

HqLqwS carcarl ∗±∗∗=∆ [N] (2.7)

Para tramos vacíos.

HqLqwS ool ∗±∗∗=∆ [N] (2.8)

donde:

L - longitud del tramo, m.

H - diferencia de altura, m.

ocar qq , - pesos lineales determinados, N/m. lw - factor de resistencia en el tramo recto.

± - El signo es positivo cuando asciende y negativo cuando desciende.

2.1.4-Ubicación del punto de tensión mínima y numeración de los puntos de tensión.

a)-Para ello se tiene en cuenta los incrementos de tensiones y que el punto de tensión mínima siempre se encontrará al final de un tramo cargado descendente o a la salida de la catalina motriz.

b)-Luego a partir del punto de tensión mínima, se comienzan a numerar los puntos siguiendo el sentido del movimiento.

2.1.5-Cálculo de las tensiones en cada punto. a)-Para tramos rectos horizontales y para curvaturas verticales.

SSS nn ∆+= − )1( [N] (2.9)

Donde:

)1(, −nn SS- tensiones al final y al principio del tramo analizado, N.

S∆ - diferencia de tensiones en el tramo analizado, N.

b)-Para catalinas de giros y para bancos de rodillos.

ξ∗= − )1(nn SS [N] (2.10)

Donde:

)1(, −nn SS- tensiones al final y al principio del tramo analizado, N.

2.1.6-Tiraje efectivo y potencia.

seo SSw −= [N] (2.11)

Donde:

eS - tensión a la entrada del sprocket motriz.

sS - tensión a la salida del sprocket motriz.

t

o vwNη∗

∗=

1000 [Kw.] (2.12)

Donde:

ow - tiraje efectivo calculado, N. v - velocidad del órgano de tracción, m/s.

tη - eficiencia de la transmisión.

2.2- Cálculo de los transportadores de techo. En este epígrafe se realiza el cálculo de diseño aplicando la metodología de cálculo confeccionada en el epígrafe anterior para el transportador de techo a instalar, así como una valoración económica con el objetivo de analizar su posible montaje en la fábrica de ciclos “MINERVA”, para de esta forma eliminar el problema creado con la transportación de los fustes utilizando el montacargas.

2.2.1- Aplicación de la metodología de cálculo. El transportador de techo a diseñar se usará para la manipulación de los fustes de sillas desde el taller # 4 hasta el área de ensamblaje pasando por la sala de pintura de la Fábrica de Bicicletas “Minerva”. El esquema de la traza del transportador se muestra en la (Fig. 2.2) el peso de la pieza es G= 25N con dimensiones (460 x 450 x 670) mm. La entrada y salida de las piezas se realizará manualmente .La productividad de diseño es Z=1200 piezas.

Fig. 2.2. Esquema para el cálculo del transportador de techo conductor de la carga.

2.2.2- Parámetros fundamentales del transportador. Como órgano de tracción se seleccionará una cadena existente en la fábrica [11] la cual se convierte en excedente, al disminuir un transportador instalado en la misma, pues este ya no cumple los requisitos de diseño y tiene un gasto de energía innecesario. De acuerdo con la forma de la pieza y la forma de transpórtala, se selecciona un paso para

los dispositivos de suspensión a n =0.66m .El ángulo máximo de inclinación del

transportador en una curva vertical es maxβ =35°, por lo que:

a n cos maxβ = 660 * 0.819=540.54mm > (450+100)mm.

Demostrando así que existe suficiente juego entre los dispositivos de suspensión; por lo que se considera correcta la selección del paso.

Considerando que se colocará una pieza por cada dispositivo de suspensión

(Z=1) la velocidad requerida para garantizar la productividad será:

18.01*360066.0*1000

*3600 a* n ===Z

Zv

m/s = 12m/min.

2.2.3- Determinación del peso lineal de las partes móviles. a)- En la rama vacía, por la expresión (2.2)

ck

k

n

no q

tG

aG

q ++==

8.570.5122.00

066.5.4

=++ N/m

Se tomó como peso un dispositivo de suspensión G n = 4.5 N, el paso de la cadena t k =

0.22m y el peso de los patines G k = 0 N, el peso lineal de la cadena 0.51=rq N/m.

b)-En la rama cargada, por la expresión (2.3).

mNaGqq

nocar /68.95

66.0258.57 =+=+=

man 66.0= NG 25=

2.2.4- Determinación preliminar de la tensión máxima sobre la cadena. Por la ecuación (2.4) se determina; aproximadamente, la tensión máxima en la cadena;

S max =S 0 K 1 - w′ (q car L car -q 0 L 0 )(1-AK 1 )-(q car -q 0 )(H 2 -H 1 )

S max = (500*1.34) +0.020(95.68*66+57.8*22) (1+0.35*1.33) + (95.68-57.8)

(5.10-2.10)=1005N

Donde, de acuerdo con el esquema de la traza del transportador;

L car =L 6 +L 7 +L 8 +L 9 +L10+L 11 +L 12 +L1+L 2

L car =8.2+12+10.8+7+3+16+3+3+3=66m

L 0 =L 3 +L 4 +L 5 =3+16+3=22m

X=8; y=4; H 2 =5.10 H 1 =2.10

K 1 =xϕ yξ =1.020

8* 1.033

4=1.34

Los factores de resistencia tomados de la tabla 2.1 para condiciones medias de trabajo fueron:

040.1033.1020.1020.0

2

1

====′

ξξϕw

El valor obtenido de la tensión máxima S max =1005N, demuestra que la cadena resiste, pues la tensión admisible es mayor que la tensión máxima.

Tabla (2.1) Valores de los diferentes factores de resistencia para la construcción de los transportadores de techo.

2.2.5- Cálculo de las resistencias por tramos. (Ver anexos 1 y 2).

NLqwS carl 74.51124 =∗∗=∆ − mL 00.31 =

NLqwS carl 741.5232 =∗∗=∆ − mL 00.32 =

NHqLqwS l 86.17603054 =∗+∗∗=∆ − mL 00.33 =

NLqwS l 50.184076 =∗∗=∆ − mL 00.164 =

NHqLqwS l 94.16905098 −=∗−∗∗=∆ − mL 00.35 =

NLqwS carl 70.1561110 =∗∗=∆ − mL 00.86 =

NLqwS carl 96.2271312 =∗∗=∆ − mL 00.127 =

NLqwS carl 67.2081514 =∗∗=∆ − mL 8.108 =

NLqwS carl 40.1391716 =∗∗=∆ − mL 80.69 =

NHqLqwS carcarl 78.292101918 =∗+∗∗=∆ − mL 00.310 =

NLqwS carl 62.30112120 =∗∗=∆ − mL 00.1611 =

NHqLqwS carcarl 29.281122322 −=∗−∗∗=∆ − mL 00.312 =

2.2.6- Cálculo de las tensiones en cada punto. El sistema propulsor se situará en el punto 22, el más elevado de la traza, ubicado en la rama cargada del transportador (fig.2.1).La tensión mínima de la cadena se puede ubicar después del descenso, en el punto1, A partir de este punto se determina la tensión en cada uno de los restantes, siguiendo el movimiento del transportador a lo largo de la traza.

Se toma S 0 = 500N

NSSS 74.50574.55002101 =+=+= −

NSS 97.52574.505040.1122 =∗=∗= ξ

NSSS 73.53174.597.5253223 =+=∆+= −

NSS 27.54973.531033.1314 =∗== ξ

NSSS 13.72686.17627.5495445 =+=∆+= −

NSS 65.74013.726020.156 =∗=∗= ϕ

NSSS 15.75950.1865.7407667 =+=∆+= −

NSS 33.77415.759020.178 =∗=∗= ϕ

NSSS 34.604)94.169(33.7749889 =−+=∆+= −

NSS 47.61634.604020.1910 =∗=∗= ϕ

NSSS 17.63270.1547.61611101011 =+=∆+= −

NSS 45.65717.632040.111212 =∗=∗= ξ

NSSS 41.68096.2245.65713121213 =∗=∆∗= −

NSS 62.70741.680040.113214 =∗=∗= ξ

NSSS 29.72867.2062.70715141415 =+=∆+= −

NSS 42.75729.728040.115216 =∗=∗= ξ

NSSS 82.77040.1342.75717161617 =+=∆+= −

NSS 25.79682.770033.117118 =∗=∗= ξ

NSSS 03.108978.29225.79619181819 =+=∆+= −

NSS 81.111003.1089020.11920 =∗=∗= ϕ

NSSS 43.114162.3081.111021202021 =+=∆+= −

La tensión máxima se obtuvo en el punto 21: S 21 =1141.43N, la cual se diferencia en un 11.9% del valor aproximado obtenido en la ecuación (2.4).Para la determinación de la

tensión en los puntos 23 y 24 es necesario desarrollar el cálculo en el sentido contrario al movimiento del transportador , comenzando por el punto 0-24.

NSS 500024 ==

NSS 510500020.12423 =∗=∗= ϕ

NSSS 29.79129.28151023222322 =−=∆+= −

2.2.7- Cálculo del tiraje efectivo. El tiraje efectivo de la catalina motriz, se obtiene de la ecuación (2.11)

NSSw seo 14.35029.79143.1141 =−=−=

2.2.8- Cálculo de la potencia. El cálculo de la potencia se obtiene mediante la ecuación (2.12).

370.085.01000

518.014.3501000

0 =∗

∗∗=

∗∗∗

t

sACT

kvwNη KW

5=sk smv /18.0=

85.0=tη

2.3- Análisis económico. Para el análisis económico se tuvo en cuenta los gastos de energía del transportador y el gasto de combustible del montacargas, así como la eficiencia de ellos en el traslado de los fustes.

Se constató que el gasto en energía del transportador es equivalente a:

G = 0.370kw/h∗8 horas/día∗26 días/mes∗ 12 meses /año = 923.52 Kw /año.

Mientras que el montacargas lo haría para:

G mon =10 litros /día∗26 días/mes∗12meses /año= 3120 litros/año.

Llevándolo a CUC/año obtendríamos.

Transportador: 923.52 Kw/año∗ 0.90CUC/Kw. = 831.26 cuc/año.

Montacargas: 3120 litros/año∗0.50 CUC/litro= 1560 CUC/año.

Se puede decir que en cuanto al gasto de CUC/año sería factible la instalación del transportador pues se ahorrarían 728,74CUC/año en energía.

Cuando el transportador en una hora traslade 1000 piezas, el montacargas solo habría llevado 120, pues él en cada viaje manipulará 20 piezas y dará un viaje cada 10 minutos, esto haría una diferencia de 880 piezas en una hora. También se realizó un análisis teniendo en cuenta que el transportador sólo llevará el equivalente en piezas al montacargas, esto reduciría la velocidad del teleférico a 0.022 m/s y el gasto de potencia a 0.04 Kw./h, reduciendo a tan sólo 89.85 CUC/año el gasto de energía. Por otra parte el

montacargas quedaría libre para otras funciones dentro de la fábrica las cuales debe abandonar para trasladar las sillas, de aquí que la instalación de este transportador esté justificada desde el punto de vista económico y de funcionabilidad de la fábrica.

2.4-Mantenimiento. Los procesos de cambio por el que atraviesa el país como parte de la apertura económica y la creciente globalización exige mayor productividad, lo cual puede lograrse mediante la implantación de adecuados esquemas de administración del mantenimiento.

La situación general que viven las áreas de mantenimiento de las diferentes empresas a nivel nacional está caracterizada generalmente por el incumplimiento, las largas jornadas y la incompetencia, esto se debe a una típica y equivocada concepción tanto de la dirección como de los responsables del mantenimiento pues lo consideran el causante de gastos y desviaciones de los objetivos de costos y de los objetivos de producción.

Otros aspectos que caracterizan el mantenimiento en industrias son:

Predominio de lo Empírico: las decisiones se toman basadas, casi exclusivamente, en las experiencias.

Baja autoestima y posicionamiento por la falta de sentido de pertenencia: Ocasionado por la falta de resultados concretos o por lo menos la falta de evidencia de los mismos.

Alta carga de datos para procesar, el mantenimiento genera muchos datos que mal o no procesados dificultan el análisis y toma de decisiones. Se impide la recolección ordenada de datos y naturalmente, se está muy lejos de convertir en información los pocos datos obtenidos. El intento de reunir datos o escribir experiencias que impidan repetir la historia, se considera una pérdida de tiempo.

Por todo lo antes expuesto es que muchas empresas deben reflexionar para poder darse cuenta de que el mantenimiento debe caracterizarse por aspectos tales como:

Mayor Sentido de Pertenencia: Fruto de un esquema de trabajo por resultados y satisfacciones en el cumplimiento de objetivos que conseguirán credibilidad y posicionamiento.

Mantenimiento como gestión: Responsabilidad compartida y no como función: El Mantenimiento se inicia en la selección de los equipos, sigue en la instalación, se respalda con una correcta operación y un buen Mantenimiento con apoyo de compras e inventarios.

Análisis de Puntos débiles: El análisis de fallas es el principal respaldo del mejoramiento continuo con la identificación de componentes de repetitivas fallas.

Participación en la selección de tecnología: Como conocedor del acontecer y desempeño de los equipos.

Sistema de Información apropiado: El uso efectivo de sistemas computarizados para la administración de mantenimiento y logística es fundamental para el mejoramiento de la empresa.

Planeación y programación de actividades: Factor crítico de éxito que tiene como misión administrar bien los recursos.

Mantenimiento de primera línea por el operario

Documentación Apropiada: Catálogos planos y manuales son el soporte de la información de Mantenimiento.

Personal capacitado y convencido

2.4.1- Mantenimiento en los transportadores de techo.

EL mantenimiento en los transportadores de techo varía según la carga y las horas de trabajo a que son sometidos, para la lubricación se usan aceites y grasas especiales según el tipo de cadenas, así se logra eliminar algunos de los principales problemas: los que más afectan son la corrosión, el desgaste y la pérdida de energía por fricción.

La cadena de acero al ser lubricada logra mayor capacidad de la transmisión y un mayor ahorro de la energía, así como una prolongación de su vida útil.

Existen dos métodos principales para lubricar la cadena de acero:

Lubricación-libre del rodillo y lubricación interna entre las superficies sustentadoras de la carga, es decir entre el perno de cadena, el buje interno y el rodillo. Pues la cadena pasa sobre un piñón, particularmente conducido.

El primer método de lubricación se realiza en los rodillos con un lubricante que posea alta viscosidad para que mantenga la lubricación interna. Externamente la cadena es virtualmente seca al tacto ya que la lubricación externa adicional es virtualmente imposible debido a la imposibilidad de penetrar a través del lubricante existente y por lo tanto no se recomienda generalmente.

Este tipo de lubricación limita la gama de temperaturas de trabajo de la cadena. Donde existan contaminantes tales como partículas de papel, arena, partículas de polvo u otras el lubricante puede contaminarse o desecar; lo cual aceleraría el índice del desgaste de la cadena

El segundo método lubricación interna de la cadena consiste en impregnación de aceite en los componentes durante su fabricación conocida como sinterizando. Los bujes de acero se forjan con el lubricante incluido dentro. Durante el funcionamiento, el lubricante forma una capa delgada entre el perno y las superficies internas del rodillo. Mientras que el exterior de la cadena es totalmente seco, una ventaja adicional de este proceso es que el movimiento del lubricante dentro de los rodillos bajo carga es del centro hacia fuera, como resultado de esto, se disuade la aceleración del desgaste en los rodillos .

Los rodillos facilitan el movimiento, lo que es estupendo para el piñón pues aumenta su durabilidad y reduce el desgaste perceptiblemente. Por otra parte, la articulación lisa de la cadena y del piñón reduce las pérdidas de energía en la transmisión.

Existen ventajas cuando usamos lubricación interna en la cadena, pues la contaminación del producto a transportar es casi nula ya que no hay derramamiento del aceite siendo esta una razón importante para emplear este tipo de lubricación. Además se evita la lubricación periódica trayendo consigo una disminución de los costos de mantenimiento

Es valido decir que la mayoría de los fabricantes publican sus recomendaciones de lubricación para sus cadenas.

El personal de mantenimiento debe tener presente la importancia de la lubricación, a menudo existen problemas en lo que se entiende y lo que se hace. La minuciosidad con la cual se realiza la lubricación externa está a menudo abierta al error y a la falta de memoria humana especialmente. En los transportadores de techo , la cadena se encuentra a menudo a determinada altura por lo que se lubrica irregularmente y esto puede dar lugar a que sus partes no alcancen su vida predicha o requieran un ajuste más frecuente debido al desgaste excesivo.

Este problema es evitado usando cadenas que no requieren la lubricación externa, aumentando hasta treinta veces su vida debido al desgaste en comparación a las cadenas estándares, especialmente cuando están expuestas a contaminantes.

2.4.2-Resolviendo Problemas Los siguientes cuadros describen posibles problemas que pueden ocurrir durante la operación de un transportador.

Resolviendo problemas de la transmisión.

Problema Causa Solución

El transportador no

arranca o el motor se

detiene frecuentemente.

1) El motor está

sobrecargado.

2) El motor está consumiendo

demasiada corriente.

1) Revise si hay sobrecarga del

transportador.

2) Revise los circuitos e

interruptores de protección y

sobrecarga, y cámbielos si es

necesario.

Desgaste excesivo de la

cadena motriz y las

catarinas.

1) Falta de lubricación en la

cadena causando que se

estire y no concuerde con el

paso de la catalina.

2) Los catarinas están

desalineadas.

3) La cadena está floja.

4) La banda está demasiado

tensa.

1) Reemplaze la cadena y las

catarinas. Proporcione una

adecuada lubricación. nota: Si se

presentan problemas,

posiblemente se requiere un

tensor.

2) Alinee catarinas. Vea

“Alineación y Tensión de Cadena

Motriz” de cadena del manual.

3) Tensione la cadena.

4) Afloje los tensores de retorno.

Funcionamiento muy

ruidoso.

1) Rodamientos defectuosos.

2) El tornillo candado está

flojo.

3) La cadena está floja.

1) Reemplaze los rodamientos.

2) Apriete el tornillo candado.

3) Tensione la cadena.

Motor o reductor

recalentado.

1) Transportador está

sobrecargado.

2) El motor está con bajo

voltaje.

3) El nivel de lubricante del

reductor está bajo.

1) Revise la capacidad del

transportador y reduzca la carga

al nivel recomendado.

2) Haga un chequeo por un

electricista y corrija si es

necesario.

3) Vuelva a lubricar de acuerdo a

las recomendaciones del

fabricante.

Para el reductor HYTROL,

refiérase al manual adjunto.

La banda no se mueve,

pero el motor corre.

1) El transportador está

sobrecargado.

2) La banda está floja.

3) El revestimiento de la

polea motriz esta desgastado.

1) Reduzca la carga.

2) Use tensores para apretar la

banda.

3) Reemplace el revestimiento de

la polea y ajuste la banda.

2.4.3-Medidas de seguridad

Las medidas de seguridad son aquellas precauciones diseñadas principalmente para proteger al obrero ya que el hombre en si mismo es el centro de toda la producción.

Para entregar estas medidas, que habían sido solicitadas por la empresa se consultaron materiales en Internet y de un catálogo encontrado en esa fuente se tomaron las siguientes recomendaciones:

El mantenimiento, tal como la lubricación y los ajustes, debe ser realizado solamente por personal calificado y entrenado.

Es importante que se establezca un programa de mantenimiento, para asegurar que todos los componentes del transportador sean mantenidos en condiciones que no constituyan un peligro para el personal.

Cuando un transportador esté parado por razones de mantenimiento, los dispositivos de arranque o accesorios motorizados deberán ser asegurados o desconectados conforme a un procedimiento formalizado, diseñado para proteger de cualquier arranque inesperado a toda persona o grupos de personas involucrados con el transportador, de un arranque inesperado.

Antes de poner en marcha el equipo en una operación normal, vuelva a colocar todos los dispositivos de seguridad.

Siempre que sea práctico, no lubrique el transportador mientras se encuentre en movimiento. Solo el personal entrenado, que tenga conocimiento de los peligros del transportador en movimiento, se le permitirá hacer la lubricación.

Mantenga todos los dispositivos de seguridad en su posición y en buenas manos.

Mantenga todas las señales de advertencia en condiciones legibles y obedézcalas. Deben consultarse instrucciones especializadas al respecto.

Conclusiones.

Se creó una metodología de cálculo para los transportadores de techo la cual puede ser

aplicada en los mismos para conocer su comportamiento energético.

La instalación del transportador otorga a la empresa una ganancia de 728,74 cuc/año y la

posibilidad de transportar 880 sillas por hora más que con el montacargas ademas se gana

en tiempo de recorrido de la mercancía transportada y en espacio de almacenamiento.

El montaje de este transportador resultaría bastante barato para la Fábrica de ciclos

“Minerva” pues la mayoría de las partes componentes estarían a mano al ser desmontada

parte del otro transportador aéreo.

Instalando este transportador se evitaría sacar el montacargas de otra funciones para

transportar las sillas.

Recomendaciones.

Hacer un análisis más profundo en el mantenimiento el los transportadores

instalados .Así como en otras maquinas de taller. Calcular el comportamiento energético de otras máquinas instaladas en la empresa, lo cuál

podría ser de gran importancia para la misma.

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Anexos

Anexo-1.Traza de la cadena del transportador.

Anexo-2. Esquema cinemático del transportador de techo.

Anexo-3 Esquema de la planta de estructuras metálicas donde se montará el transportador.

Anexo # 4 Modelo de los fustes 2801.

Anexo # 5 Transportador de techo a instalar.

Anexo # 6 Un transportador de techo ya instalado.

Anexo # 7 Sillas escolares con paletas.