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1
Facultad de Ciencias de la ingeniería
Campus Miraflores
Diseño Línea de Vida para trabajos en
altura y estructura soportante
Profesores:
Sr. Héctor Noriega Fernández
Sr. Roberto Cárdenas Parra
Sr. Rolando Ríos Rodríguez
Integrantes
Jorge Carrasco Molina
Matías Correa Hudson
Sergio Muñoz Bahamonde
Sergio Orellana Álvarez
Valdivia, 12 De Julio de 2013
2
Resumen Ejecutivo
La empresa chilena CELCO (Celulosa Arauco y Constitución) en su división de
Remanufactura de Aserradero Arauco ubicada en la comuna San José de la Mariquina,
región de los Ríos, tiene la necesidad de contar con líneas de vida y estructura soportante
que permitan a los operadores trabajar de forma segura y rápida en la parte superior de las
cintas transportadoras de la fábrica.
La empresa tiene cinco varios valores que son fundamentales, la seguridad es el valor
primordial que rige en la compañía, seguido por el compromiso, el trabajo en equipo y otros.
Es por eso que se desea que este proyecto cumpla a cabalidad con dichos valores.
Por lo mencionado anteriormente, y basándose en el valor principal de la institución es que
se trabajará en el diseño de la línea de vida y estructura soportante, rigiéndose por las
normas para trabajo en altura y puntos de anclaje para la estructura. Para Esto último, se
desea que el punto de anclaje resista una carga mínima de 11 (KN) y que sea continuo para
un trabajo garantizado en términos de seguridad.
El equipo que realizó este proyecto diseñó una estructura soportante, realizando un trabajo
cuidadoso y detallado de todos los elementos que componen dicha estructura, con el fin de
cumplir y satisfacer las necesidades impuestas por los clientes, respetando todas las
condiciones de protección y seguridad para el trabajador establecidas por la Norma chilena
oficial de prevención de riesgo y protección para el cuerpo.
El proyecto pudo llegar a su fin gracias a las herramientas entregas en las asignaturas que
componen el Módulo de Estática como son el Software Creo PTC, programa con el cual, la
estructura se sometió a diferentes cargas y obteniéndose diversos resultados de suma
importancia para los análisis respectivos.
El conocimiento en mecánica de sólidos y mecánica de materiales fue de gran apoyo para
estudiar el comportamiento interno (esfuerzos) de los perfiles sometidos a distintas
solicitaciones. También La enseñanza a nivel organizativo, la distribución de los tiempos a
través de la carta Gantt generada por el Software Microsoft Project, trabajar como equipo y
no como grupo. El resultado final es una estructura soportante que cumple con los
requerimientos de los clientes.
Figura 1: solución diseñada
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Índice
1.1-DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................................................ 6
1.2- ANTECEDENTES GENERALES. .................................................................................................................... 7
1.3- ANTECEDENTES RE-MANUFACTURA ASERRADERO ARAUCO..................................................................... 8
1.4- OBJETIVOS ................................................................................................................................................. 9
1.4.1- Objetivo general ............................................................................................................................... 9
1.4.2- Objetivos específicos ...................................................................................................................... 9
2.- DETALLES DEL DISEÑO ..................................................................................................................... 10
2.1- DESCUBRIMIENTO Y ELECCIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................... 12
3.-PLANIFICACIÓN .................................................................................................................................... 12
3.1-CARTA GANTT ........................................................................................................................................... 15
4.- DEFINICIÓN DEL PRODUCTO ....................................................................................................................... 15
4.1-IDENTIFICAR LOS CLIENTES. ¿QUIÉNES SON LOS CLIENTES? .................................................................. 17
4.2- GENERAR LOS REQUERIMIENTOS DE LOS CLIENTES ................................................................................ 17
4.3-ANALIZAR IMPORTANCIA DE LOS REQUERIMIENTOS PARA CADA CLIENTE. ............................................... 18
4.4- IDENTIFICAR Y EVALUAR LA COMPETENCIA. ............................................................................................. 19
4.5- INTERPRETAR REQUERIMIENTOS EN LENGUAJE INGENIERIL .................................................................... 20
4.6- RELACIÓN ENTRE REQUERIMIENTOS Y ESPECIFICACIONES ..................................................................... 21
4.7- OBJETIVO E IMPORTANCIA DE LAS ESPECIFICACIONES ........................................................................... 22
4.8- RELACIÓN ENTRE ESPECIFICACIONES ..................................................................................................... 23
5.- DISEÑO CONCEPTUAL ............................................................................................................................... 24
5.1- INGENIERÍA INVERSA ................................................................................................................................ 25
5.2- DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL ................................................................................................................. 27
5.3- MÉTODO MORFOLÓGICO .......................................................................................................................... 28
5.4- EVALUACIÓN DE CONCEPTOS ................................................................................................................... 31
5.5- ELECCIÓN DEL CONCEPTO ....................................................................................................................... 34
6. DESARROLLO DEL PRODUCTO ........................................................................................................ 37
6.1. CONDICIONES DIMENSIONALES ................................................................................................................ 37
6.2. FACTOR DE SEGURIDAD ........................................................................................................................... 38
6.2.1. Factor de seguridad ideal ............................................................................................................. 38
6.3. MATERIALES, GEOMETRÍA Y CARGAS ....................................................................................................... 40
6.3.1. Viga principal .................................................................................................................................. 40
8.3.2. Vigas secundarias .......................................................................................................................... 42
6.3.3. Pilares .............................................................................................................................................. 44
6.3.4 Diagonales ....................................................................................................................................... 46
6.3.5. Factor de seguridad de la estructura .......................................................................................... 46
6.4. TIPO DE SOLDADURA ................................................................................................................................ 47
6.4.1. Verificación de la soldadura ......................................................................................................... 47
6.4.2. Elección de soldadura ................................................................................................................... 48
6.4.3 Medidas Finales de las secciones de perfil a soldar. ................................................................ 49
6.4.4. Cálculo de Soldadura .................................................................................................................... 50
6.5. ELECCIÓN DEL CARRO MANUAL MÓVIL ..................................................................................................... 53
6.6 ELECCIÓN DEL RETRÁCTIL: ........................................................................................................................ 54
6.7. ELECCIÓN DEL ARNÉS DE SEGURIDAD ..................................................................................................... 55
6.7.1 Arneses para el cuerpo completo (ACC) .................................................................................... 55
4
6.7.2 Marcado ............................................................................................................................................ 55
6.8MOSQUETÓN DE SEGURIDAD...................................................................................................................... 56
6.9 LISTA DE MATERIALES (BOM) ................................................................................................................... 56
7. ANÁLISIS ESTÁTICO ............................................................................................................................ 57
7.1 VIGA PRINCIPAL ......................................................................................................................................... 57
7.1.1 Elección de la viga principal .......................................................................................................... 58
7.2 VIGA SECUNDARIA ..................................................................................................................................... 62
7.3 PILARES ..................................................................................................................................................... 66
8. ANÁLISIS Y DISEÑO DE EXPERIMENTO .......................................................................................... 67
8.1. HIPÓTESIS ................................................................................................................................................. 67
8.2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................................................................................... 68
8.3. CONCLUSIÓN ............................................................................................................................................ 70
9. PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO ..................................................................................................... 70
9.1. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN ................................................................................................................. 70
10. SOPORTE DEL PRODUCTO .............................................................................................................. 71
10.1 PLANOS. .................................................................................................................................................. 71
10.2. RECOMENDACIONES .............................................................................................................................. 71
10.2.1 Recomendaciones antes del montaje ........................................................................................ 72
10.3 MONTAJE ................................................................................................................................................. 72
10.4 EJECUCIÓN DE SOLDADURA .................................................................................................................... 76
10.5 COTIZACIÓN DE MATERIALES ................................................................................................................... 76
10.6 PROCEDIMIENTO EN CASO DE CAÍDAS DESDE ALTURA ........................................................................... 76
11. CONCLUSIÓN ...................................................................................................................................... 77
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................ 79
ANEXOS ...................................................................................................................................................... 80
INDURA ......................................................................................................................................................... 80
INDURA........................................................................................................................................................ 81
PROPUESTA DEL PRODUCTO ........................................................................................................................... 82
ANÁLISIS PRO-CON.......................................................................................................................................... 83
ANÁLISIS FODA .............................................................................................................................................. 84
PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................................................... 85
INGENIERÍA INVERSA PARA COMPRENDER EL FUNCIONAMIENTO. ................................................................... 91
CALCULO DE CAÍDAS ........................................................................................................................................ 94
CALCULO DE ESFUERZOS CON CREP PTC, IPN180 ...................................................................................... 95
CATÁLOGO DE VIGAS ..................................................................................................................................... 104
COTIZACIÓN ................................................................................................................................................. 105
CARTA GANTT .............................................................................................................................................. 106
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6
1.- Problema de diseño y objetivos
1.1-Definición del problema
La división re-manufactura de aserraderos Arauco tiene la necesidad de contar con un
sistema de seguridad que permita al operador de mantención en altura trabajar de forma
segura y constante, sin poner en riesgo su integridad física.
Actualmente el operador en mantención en altura debe usar un arnés de seguridad y usar la
pasarela como punto de anclaje para deslizarse a través de la cinta transportadora para
realizar la mantención (Figura 2). La problemática es que para poder seguir desplazándose
se debe desenganchar el mosquetón de la baranda para pasar el batiente siguiente de la
pasarela, poniendo así en riesgo la integridad física del operador, ya que puede sufrir una
eventual caída que puede tener consecuencias.
Figura 2, cinta transportadora de Aserradero re-manufactura Arauco
7
1.2- Antecedentes generales.
Antecedentes del titular:
Razón social: Celulosa Arauco y Constitución S.A.
RUT: 93.458.000-1
Domicilio Legal: Av. El Golf 150, 14º Piso, Las Condes, Santiago, Chile.
Tipo de Entidad: Sociedad Anónima Cerrada
Fono: 461 7200
Planta Valdivia:
Domicilio: Ruta 5 Sur, Km .788 San José de la Mariquina, Valdivia
Teléfono: 63-271700
Fax: 63-248620
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1.3- Antecedentes re-manufactura aserradero Arauco
Aserradero Arauco Ltda. Es una empresa Re-manufacturera de madera que fue construida
en el año 1996 con el objetivo de trabajar y procesar material que antes era rechazado y
posteriormente considerado desecho. Este aserradero se encuentra situado en el kilómetro
781 de la ruta 5 sur, en San José de la Mariquina, XIV Región de los Ríos, Chile.
Sus principales mercados de exportación son Medio Oriente, Norteamérica, Asia,
Latinoamérica y Mercados Nacionales.
Figura 3, mesa de corte de Aserradero re-manufactura Arauco
9
1.4- Objetivos
1.4.1- Objetivo general
Diseñar un mecanismo o sistema para proteger a los trabajadores de una eventual caída
desde los equipos en altura, la cual debe cumplir con los estándares de seguridad de la
empresa.
1.4.2- Objetivos específicos
Identificar los requerimientos del cliente para transformarlos en especificaciones
técnicas.
Llevar los conceptos a un análisis estático, evaluando el desempeño de nuestro
proyecto.
Diseñar un sistema de anclaje móvil para el operario.
Generar planos para la estructura que soporta el sistema de anclaje.
Generar recomendaciones de uso para usar el sistema de anclaje.
10
2.- Detalles del diseño El diseño es la parte más importante del proyecto, en esta etapa es en la que se deben
atender todos los requerimientos del consumidor, equilibrando el costo con el tipo de
producto deseado.
Un producto mal diseñado es un producto no deseado
Para llevar a cabo nuestro diseño se be tener en cuenta las siguientes fases:
(Ullman, 2010 pp. 85-91)
Descubrimiento del producto: El descubrimiento del producto da referencia a hacer un
producto original o re diseñar un producto existente, esto puede deberse a 3 cosas:
Evolución de la tecnología
Requerimiento del mercado
Cambio del producto
Además el producto puede surgir al desarrollarse nuevas ideas.
Empuje tecnologico
Empuje del mercado
Cambio del producto
Detallar el proyecto
Elección del proyectoIr a la planificación del
proyectoDesarrollar más ideas
para el producto
Figura 4, fase de descubrimiento del diseño, pagina 85 Ullmann
Planificación del proyecto: La planificación del proyecto es de vital importancia. Se deben
asignar recursos y cumplir plazos para la entrega del producto desarrollado, para ello
debemos estimar cuánto se va a demorar en cada etapa del diseño del producto para que
se puedan establecer plazos.
11
Definición del producto: Lo más importante de esta etapa es entender el problema, esto
será la base para generar las especificaciones ingenieriles. Se debe definir que necesita el
producto para que sea satisfagan las necesidades de los clientes.
Diseño conceptual: Para el desarrollo del producto o para realizar cambios a un producto
existente los diseñadores usan los resultados entre la planificación y la definición del
producto para generar y evaluar conceptos.
Desarrollo del producto: una vez que todos los conceptos han sido generados y
evaluados se eligen los mejores para el producto. Para generar un producto se deben
evaluar la calidad y sustentabilidad de los costos de la materia, los costos de producción,
entre otros.
Soporte del producto: La responsabilidad del diseño del producto no necesariamente
termina cuando comienza la producción, puede continuar cuando la manufactura y el
ensamblaje necesiten de su apoyo, usualmente el diseñador participa en la modificación de
alguna parte del producto.
Esquema conceptual de las fases del diseño
Descubrimiento del producto
Planificación del proyecto
Definición del producto
Diseño conceptual
Desarrollo del producto
Soporte del producto
Figura 5, fase de descubrimiento del diseño, página 82 del Ullmann
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2.1- Descubrimiento y elección del proyecto
Mediante visitas realizadas en terreno se descubrió realmente el proyecto (pág. 6), luego
mediante técnicas de análisis tanto el FODA (SWOT en inglés) como el Pro-Con se
pudieron determinar si es realmente viable el producto que se quiere desarrollar. Para
determinar si el proyecto es viable, se realizó ambos análisis tanto el SWOT (pág.84) como
el Pro-Con (pág.83).
Análisis SWOT: El análisis SWOT consiste en clasificar las fortalezas, debilidades,
amenazas y oportunidades del proyecto y del equipo, este análisis fue usado para analizar
los riesgos del proyecto junto con el método de análisis Pro-Con.
Análisis Pro-Con: El análisis Pro-Con consiste en comparar el lado positivo con el lado
negativo (Pro-con, pág. 83) del equipo y del proyecto, para hacer esto se asignó un puntaje
a cada ítem, lo que luego arrojó que el proyecto tiene más tendencia hacia el lado positivo
que al negativo.
Una vez analizado los puntos y análisis anteriores se determinó que nuestro proyecto es
viable, por lo tanto se decidió escoger el proyecto de “Aserradero Arauco, Re manufactura,
líneas de Vida para la intervención de equipos en altura”.
3.-Planificación Esta etapa tiene como objetivo planificar el trabajo del equipo con el fin de generar metas de
avances según plazos determinados, respetando estos últimos y dividiendo algunas tareas
y otras realizándolas en conjunto, así de esta forma el proyecto será entregado dentro del
tiempo planificado.
En el texto guía se muestran algunos tipos de planes de trabajo (Ullman, 2010 pág. 113).
Se determinará cuál de ellos se acomoda más a las necesidades del equipo para llevarlo a
cabo. Los métodos mencionados son:
Método de cascada: Consiste en desarrollar tareas secuencialmente, al finalizar cada tarea
se decide en equipo si la tarea está finalizada o de lo contrario volver a trabajar en esa fase.
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Figura 6, diagrama método de cascada (Ullman, 2010 pág. 114)
Método espiral: Comienza en el centro del esquema con un concepto básico y se desarrolla
un prototipo que es evaluado por los clientes, generando un nuevo proceso de diseño con el
objetivo de corregir fallas y agregar nuevas funcionalidades. Este paso se repite hasta llegar
al producto deseado por los clientes y el equipo de diseño.
Figura 7, Desarrollo espiral de los sistemas mecánicos, (Ullman, 2010 pág. 115)
Stage-Gate: El método “Stage-Gate” consiste en desarrollar una tarea y luego ver si fue
bien hecha, si la tarea fue satisfactoria se puede pasar a la siguiente.
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Figura 8, proceso Stage-Gate (Ullman, 2010 pág. 114)
El método que se ajusta al sistema de trabajo del equipo 3, es el Stage-Gate.
Se modificó parte del método para que se ajuste a las necesidades requeridas por el grupo
de trabajo, este método se explica en la siguiente matriz:
Tarea Revisión de tarea
Actividad del equipo
completo
Tarea individual o en
equipo
No satisfactorio
Siguiente tareaSatisfactorio
Figura 9 Stage-Gate modificado.
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3.1-Carta Gantt
Una vez definida las tareas se procede a la planificación a lo largo del semestre, para ello
se utiliza la carta Gantt (Pág. 105), la cual consiste en administrar los tiempos y tareas de
cada integrante del equipo para realizar en conjunto las labores del proyecto, de esta forma
se podrá tener alguna idea de cuánto tiempo se va a necesitar para realizar el proyecto,
para así lograr un resultado óptimo y sin contratiempos.
4.- Definición del producto Es la etapa donde la atención se centra en la comprensión del problema que debe ser
solucionado. De las posibilidades para determinar la calidad del producto la opción que se
utilizará es el método QFD (fig. 9), que organiza la información necesaria para entender el
problema tal como; escuchar la voz de los clientes, desarrollo de las metas o
especificaciones del producto, descubrir como las especificaciones cumplen los deseos de
los clientes, determinar que tan bien la competencia cumple con los objetivos.
Figura 10, generatriz de la matriz QFD (http://www.pdcahome.com/qfd-2/)
La figura 9 se encuentra detallada a lo largo del capítulo.
16
El método QFD ayuda a generar la información necesaria para definir el producto
desarrollándose las siguientes actividades:
Identificar a los clientes
Generar los requerimientos de los clientes
Evaluar la competencia
Generar especificaciones ingenieriles
Generar objetivos
Aprobar especificaciones
Cancelar proyecto
Diseño conceptualRefinar las especificaciones
del producto
Figura 11, definición del producto en la fase del diseño mecánico (Ullman, 2010 pág. 88)
La Figura 11 describe los pasos lógicos a seguir en cuanto a la definición del producto en la
fase del diseño mecánico, los cuales son:
Identificar a los clientes
Generar los requerimientos de los clientes
Evaluar la competencia
Generar especificaciones ingenieriles
Generar objetivos
Aprobar especificaciones
Una vez que se realizan los pasos anteriores se debe decidir si:
Refinar las especificaciones del producto
Cancelar el producto
Diseño conceptual
Estos puntos están desarrollados a lo largo del capítulo 4 del informe
17
4.1-Identificar los clientes. ¿Quiénes son los clientes?
Este punto da referencia a identificar los clientes del proyecto y a los que hay que
considerar para llevar a cabo las características que debe considerar el producto, los
clientes que se pudieron identificar son los siguientes:
Operario de mantención: Es el cliente más importante, él va a usar el producto de
forma permanente, por lo tanto debe satisfacer sus necesidades.
Prevencionista de riesgos: Es uno de los clientes, ya que el producto disminuirá el
riesgo de accidentes lo cual lo beneficia directamente en su trabajo.
Gerente de excelencia operacional: Es el encargado de realizar proyectos
innovadores dentro de la empresa y el que guía este proyecto dentro de la empresa.
Gerente en mantención: Es el encargado de todos los procesos de mantención de la
re-manufactura, por lo tanto todo lo que involucra este procedimiento lo involucra a
él directamente.
4.2- Generar los requerimientos de los clientes
Una vez realizada la visita en terreno se pudo determinar qué es lo que los clientes desean
para su producto. Generando los siguientes requerimientos para nuestro producto:
Disminuir el riesgo de caídas
Que la desaceleración de la caiga no ponga en riesgo al operario
Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanente al sistema durante el trabajo en la altura
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4.3-Analizar importancia de los requerimientos para cada cliente.
En la siguiente figura los clientes debieron evaluar los requerimientos otorgándoles una
ponderación en lo que respecta a la prioridad para cada uno de ellos en una escala de 0 a
100, con tal de que la suma de las columnas a evaluar deba tener un valor final de 100,
dicho puntaje será usado posteriormente para determinar la importancia de las
especificaciones ingenieriles.
Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operario
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Disminuir riesgo de caída
Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanenente al sistema durante el trabajo en la altura
Operario en mantención (%)
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Relacion fuerte (9)
Relacion moderada (3)
Relacion baja (1)
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15 10 19 19
27 25 24 24
34
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Figura 12 Analizar importancia de los requerimientos para cada cliente.
19
4.4- Identificar y evaluar la competencia.
La tabla siguiente expone la ponderación de las condiciones actuales del producto que
posee la empresa. Ellos cuentan con un sistema de anclaje que se pretende mejorar con
este proyecto, por lo cual se consideró como nuestra única competencia.
Figura 13, Identificar y evaluar la competencia.
De la tabla anterior se puede destacar que:
El sistema actual no disminuye considerablemente el riesgo de sufrir una caída.
La desaceleración de la caída pone en riesgo al operario.
No existe una sujeción permanente al sistema durante el trabajo en la altura.
El identificar y evaluar a la competencia ahora se tiene una idea de una parte de lo que
el producto debe considerar.
Operario en mantención (%)
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Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operario
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Disminuir riesgo de caída
Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanenente al sistema durante el trabajo en la altura
Operario en mantención (%)
15
30
13
15
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20
4.5- Interpretar requerimientos en lenguaje ingenieril
Para cada requerimiento se debe generar por lo menos una especificación ingenieril, estas
especificaciones deben ser cuantitativas y deben estar asociadas lógicamente a dichos
requerimientos.
= Requerimiento
o = Especificaciones del requerimiento
Disminuir el riesgo de caídas
o Que la desaceleración no ponga en riesgo al operario.
o Pasos para el uso
o Tiempo de trabajo del operario
Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operario
o Disminuir la fuerza de impacto [N]: (Página 94)
Que tenga un manejo sencillo para el operador:
o Pasos para el uso (Cantidad)
Que se adecue al espacio físico disponible:
o Distancia usada hacia los costados de la cinta (mm)
Sujeción permanente al sistema durante el trabajo en la altura:
o Continuidad del riel (Mts.)
21
4.6- Relación entre requerimientos y especificaciones
En la siguiente tabla se relacionan las especificaciones con los requerimientos a través de
un puntaje, mientras mayor sea el puntaje más fuerte será la relación, de esta forma
podremos saber que especificación está más relacionada con los requerimientos.
Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operarioO
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Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanenente al sistema durante el trabajo en la altura
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Relacion moderada (3)
Relacion baja (1)
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Figura 14 Relación entre requerimientos y especificaciones.
22
4.7- Objetivo e importancia de las especificaciones
Este punto consiste en multiplicar el puntaje de un cliente con la ponderación asignada por
el equipo, una vez hecho esto, el puntaje se suma según las especificaciones y se saca un
porcentaje por especificación según el total de la suma de todas las ponderaciones. Este
procedimiento se realiza con todos los clientes de la misma forma, este procedimiento se
llevó a cabo en “Relación entre requerimientos y especificaciones”, pág. 21.
Umbral
Objetivo
Competencia
Gerente excelencia operacional (%)
Gerente en mantencion (%)
Promedio
Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operario
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Disminuir riesgo de caída
Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanenente al sistema durante el trabajo en la altura
Operario en mantención (%)
Prevencionista de riesgo(%)
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Relacion fuerte (9)
Relacion moderada (3)
Relacion baja (1)
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X
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Cant.
Figura 15 Objetivo e importancia de las especificaciones.
Promedio entre la
multiplicación del puntaje
de los clientes y el puntaje
de las especificaciones
según las columnas de las
especificaciones.
23
El promedio indicado en la figura anterior (Fig. 14), da a conocer la importancia de las
especificaciones según el siguiente orden:
Continuidad del riel.
Disminuir la fuerza de impacto [N]. (pág. 94)
Pasos para el uso.
Tiempo de trabajo del operario.
Distancia usada hacia los costados de la cinta. (pág. 37)
4.8- Relación entre especificaciones
En este paso, que es el techo de QFD, lo que se realiza es la conectividad o relación que
existen entre las diferentes especificaciones ingenieriles, ya sea favorable (+) o
desfavorable (-) la relación.
Ger
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abaj
o d
el o
per
ario
Pas
os
par
a el
uso
Dis
tan
cia
usa
da
hac
ia l
os
cost
ado
s d
e la
cin
ta
Dis
min
uir
la
fuer
za d
e im
pac
to [
N]
Co
nti
nu
idad
del
rie
l
Mts. J .Mm. MIN.
Actual
asda
Mu
y m
alo
Cant.
Figura 16, Relación entre especificaciones
De la figura anterior (Fig. 15) se puede apreciar que existe una fuerte relación entre
continuidad del riel y tiempo de trabajo del operario, también existe una relación favorable
entre pasos para el uso y tiempo de trabajo del operario.
Una vez aplicado todo lo anterior se obtiene la finalización de la matriz QFD, la cual permite
identificar de manera más sencilla los requerimientos más relevantes por parte de los
clientes, para llevar dichos requerimientos a especificaciones ingenieriles y a su vez
apreciar el grado de relación que existe entre estos 2 ítems. Dicha matriz QFD se puede
observar en la siguiente figura (Fig. 16).
24
Umbral
Objetivo
Competencia
Gerente excelencia operacional (%)
Gerente en mantencion (%)
Promedio
Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operarioO
per
ario
en
man
ten
ció
n
Pre
ven
cio
nis
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e ri
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Ger
ente
en
man
ten
cio
n
Ger
ente
ex
cele
nci
a o
per
acio
nal
Disminuir riesgo de caída
Que tenga un manejo sencillo para el operador
Que se adecue al espacio físico disponible
Sujeción permanenente al sistema durante el trabajo en la altura
Operario en mantención (%)
Prevencionista de riesgo(%)
Tie
mp
o d
e tr
abaj
o d
el o
per
ario
Pas
os
par
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uso
Dis
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N]
Co
nti
nu
idad
del
rie
l
1 2 3 4 5
Mts. J .Mm. MIN.
Actual
4 NO0
Relacion fuerte (9)
Relacion moderada (3)
Relacion baja (1)
15
30
13
15 19
25
19
24 24
25 14 14
15 10 19 19
27 25 24 24
35 25 13 15 13
34 19 15 16 15
34 19 15 16 15
33 21 8 25 13
34 21 13 18 14
20
10 300
200 1 5
105
2
0
2E3
22E3
x
x
x
x
x
asda
asda
Mu
y b
uen
o
Bu
eno
No
rmal
Mal
o
Mu
y m
alo
asda
X
X
X
X
X
Cant.
Figura 17, QFD terminada para el proyecto.
5.- Diseño conceptual Esta etapa está centrada principalmente en el diseño mecánico, pero a su vez ésta etapa
tiene como base la antecesora; definición del producto.
En esta sección lo que se pretende es evaluar, generar y elegir un determinado concepto
para posteriormente adquirir un producto que sea de buena calidad. Tal como lo menciona
nuestro texto guía, “Un concepto es una idea lo suficientemente desarrollada, para evaluar
los principios físicos que rigen su comportamiento” (Ullman, 2010, pág. 171).
También hace mención dicho texto guía, a una frase filosófica para poder llegar al objetivo y
a posteriori cumplirlo, “la forma sigue la función” (Ullman, 2010, pág. 171). Esto nos da a
entender que primero se debe estudiar y comprender claramente la función del aparato.
25
Para lo anteriormente mencionado se debe realizar una descomposición funcional (Fig. 17)
antes que la generación de conceptos para así poder poseer un entendimiento claro del
dispositivo a estudiar. Dicho dispositivo o sistema es la sujeción del operario para trabajo en
altura.
Las fases del diseño conceptual son las siguientes:
Figura 18 Las fases del diseño conceptual (Ullman, 2010 p. 173).
Estas faces se realizan a lo largo del diseño conceptual.
5.1- Ingeniería inversa
Es un método muy práctico para entender el funcionamiento de un producto existente,
examinando la interacción entre las diversas piezas e identificando flujos de energía,
información y materiales, para así determinar si en cada pieza existen los flujos
mencionados anteriormente.
Es necesario encontrar un producto que se asemeje a lo solicitado por el cliente, por lo que
se realizó ingeniería inversa a un equipo detención de caídas utilizado actualmente en el
Aserradero Arauco (Figura 19).
26
Figura 19 (http://www.herat4soo.com/fall-system).
Este procedimiento se realizó usando la plantilla entregado por el texto guía (Pág.91).
Al realizar este método se identificaron los siguientes componentes del sistema de
detención de caídas y cómo interactúan entre ellos:
Arnés de seguridad.
Mosquetón.
Cuerda de detención.
Anclaje o punto de anclaje.
27
5.2- Descomposición funcional
Para entender mejor el funcionamiento del proyecto a implementar se realiza una
descomposición funcional, la cual se lleva a cabo mediante una herramienta conocida como
ingeniería inversa (Ullman, 2010, págs. 178-180). Dicha ingeniería inversa tiene como
objetivo proporcionar información de las diversas fases del producto. Esta información
puede manifestarse como flujo de información, flujo de material y/o flujo de energía (Fig.19).
En esta representación se puede apreciar de manera más superficial las funciones
necesarias para que se lleve a cabo el ciclo normal para realizar el trabajo.
Figura 20 correspondiente a un diagrama de flujo en cuanto al protocolo de trabajos en altura
Para un mejor entendimiento se redefine el esquema anterior y las funciones principales
descritas se dividen en sub-funciones para así conseguir un mejor conocimiento del
sistema.
El operador se
coloca el arnés
de seguridad
El operador
sube a la cinta
transportadora Recorre la cinta
y realiza el
trabajo
Finaliza el trabajo
y desciende por la
escalera
El operador se
instala el arnés
de seguridad
Engancha la cuerda
que está unida a su
arnés con un
mosquetón a la
baranda
Sube por la cinta
transportadora
Llega al lugar de
trabajo
Enganche y
desenganche en
varias ocasiones
Enganche y
desenganche en
varias ocasiones
Desenganche total de
arnés y cuerda
Retiro del arnés
Descenso por la cinta
transportadora
28
5.3- Método Morfológico
El método morfológico es utilizado para ver los distintos componentes, de esta forma se
obtiene una idea de los elementos del producto, para aquello se realizó la siguiente plantilla
otorgada por el texto guía (Ullman, 2010) para organizar las ideas que nos surgieron
Tabla 1, método morfológico.
Morfología
Producto: Líneas
de vida y estructura
soportante
Organización nombre : Grupo 3 V semestre
Función Idea 1 Idea 2 Idea 3 Idea 4
1) Distribuir
la fuerza de
impacto en el
operador
Arnés de
seguridad
Cinturon para
detencion de
caídas
2) Soportar
carga de
trabajo.
Perfil doble t IPN
Perfil costanera
Perfil rectangular
3) Conexión
a la
estructura
Carro doble
rueda
Carro manual móvil
Anclaje fijo
29
4) Unir
sistema de
detención
con la
estructura
Mosquetón de
seguridad
5) Detener la
caída sin
causar daño
en el
operador.
Sistema retráctil
Absorbedor de
impacto.
Absorbedor de
impacto
desechable
Sistema de
detención
amortiguado
Integrante: Jorge Carrasco M. Integrante: Matías Correa H.
Integrante: Sergio Muñoz B. Integrante: Sergio Orellana A. Revisado por:
Distribuir la fuerza de impacto: está función hace referencia a que, en caso de una caída la
fuerza impacto no afecte al trabajador. Esto se soluciona distribuyendo la fuerza de impacto
en su cuerpo y no solo en una parte de él, para esto se tiene dos ideas, la primera es un
arnés de cuerpo completo y la segunda es un cinturón de detención de caídas.
Soportar carga de trabajo: hace referencia a soportar el peso del operador más las
herramientas que pudiese necesitar. Para estas funciones se tienen tres alternativas las
cuales son; perfil laminado doble T (IPN). Perfil costanera. Perfil rectangular.
Conexión con la estructura: es lo que se denomina como punto de anclaje. Es donde el
operador se conecta mediante un elemento asegurador para garantizar su anclaje y un
trabajo confiable. Para ello tenemos tres opción que satisfacen la función la primera de ellas
es un riel doble rueda que permite el deslizamiento continuo el segundo es un carro manual
capaz de soportar grandes cargas y tercero es un anclaje fijo
Unir sistema de detención con la estructura: Elemento con el cual el trabajador conecta su
sistema de protección personal con el punto de anclaje de la estructura. Para ello se tiene
una alternativa que es un mosquetón.
30
Detener la caída sin causar daños en el operador: en primer lugar es un sistema que
permite la detención del trabajador ante una eventual caída desde la cinta transportadora y
en segundo lugar el sistema de detención de caídas no debe causarle daño al operador
producto de la desaceleración. Se tiene cuatro alternativas; un sistema retráctil que activa
su funcionamiento de manera similar a lo que es el cinturón de seguridad en los
automóviles, es decir que a una determinada aceleración cumple su rol de detenedor, un
Absorbedor de impacto, un absorbedor de impacto desechable, y un sistema amortiguado.
31
5.4- Evaluación de conceptos
Una vez generadas las ideas para el producto, se seleccionan varias de ellas para generar
un concepto, una vez generados dichos conceptos se procede a evaluar a traves de una
una matriz (matriz de Pugh’s, Pág.32), para determinar cual de ellos será utilizado para el
dieseño del producto. Para generar conceptos se eligen diferentes ideas mostrada en la
tabla para así dar origen a un concepto que en este caso serian 4 conceptos desarrollados .
Lo anteriormente descrito se realizó en la siguiente planilla:
Tabla 2, evaluación de conceptos.
Concepto 1 Concepto 2 Concepto 3 Concepto 4
32
Este concepto permite al operario deslizarce continuamente a traves de la cinta
transportadora. El retractil funciona como los cinturones de seguridad de los autos,
este se adapta a las diferentes alturas a las que el operario podria estar trabajando,
si el operario sufre alguna caida el retractil se traba inmediatamente deteniendo la
caida del operario, el carro manual movil permite al operario movilidad a lo largo de
la cinta transportadora, de esta forma el operario podra trabajar de una forma
segura, vease imagen inferior la cual es un bosquejo del concepto.
Figura 21, concepto 1.
Concepto 2:
Este concepto permite al operario desplazarce por la cinta transportadora, para
realizar esta accion debe conectarse y conectarse en varias ocaciones, si el operario
llega a sufrir una caida el sistema cuenta con un absorvedor de fuerza de impacto la
cual absorvera gran parte de la fuerza generada por la caida, de esta forma el
operario podra trabajar de una forma segura, vease imagen inferior la cual es un
bosquejo del concepto.
Figura 22, concepto 2.
Arnés de seguridad
Sistema retractil
Perfil laminado
Carro manual movil
Arnés de seguridad
Absorbedor de
fuerza de impacto
Perfil rectangular
Anclaje fijo
Mosqueton
33
Concepto 3:
Este concepto permite al operario deslizarce continuamente a traves de la cinta
transportadora. Si el operario llega a sufrir una caida el sistema cuenta con un
absorvedor de fuerza de impacto la cual absorvera gran parte de la fuerza generada
por la caida, de esta forma el operario podra trabajar de una forma segura, vease
imagen inferior la cual es un bosquejo del concepto.
Figura 23, concepto 3.
Concepto 4:
Este concepto permite al operario desplazarce por la cinta transportadora, para
realizar esta accion debe conectarse y conectarse en un par de ocaciones, si el
operario llega a sufrir una caida el sistema cuenta con un absorvedor de fuerza de
impacto la cual absorvera gran parte de la fuerza generada por la caida, de esta
forma el operario podra trabajar de una forma segura, vease imagen inferior la cual
es un bosquejo del concepto.
Figura 24, concepto 4.
Arnés de seguridad
Absorbedor de
fuerza de impacto
Polea doble
rueda
Mosqueton
Cinturón de seguridad
Absorbedor de
fuerza de impacto
Anclaje de cinta
Perfil rectangular
34
5.5- Elección del concepto
El método para la elección de concepto del cual se basa el equipo 3 es la matriz de decisión
o también conocida como la matriz Pugh´s. Este método es simple y efectivo para comparar
los conceptos (fig. 5), esta matriz permite determinar el mejor concepto, ya que se basa en
comparar un concepto ideal o un concepto que esté en el mercado, este concepto se llama
DATUM. Para el proyecto en desarrollo, el concepto utilizado como DATUM es el sistema
de detención actual de Aserradero Arauco en la división de Re manufactura.
Figura 25, matriz de Pugh´s (Ullman, 2010 pág. 222).
Para la realización de la Matriz de Pugh´s, con el fin de realizar la evaluación y elección de
concepto se procede a seguir los 6 pasos indicados en (Ullman, 2010 pp. 221-225):
Paso 1: Consiste en elegir de que se trata el problema a realizar, que en este caso es
“elección de sistema personal para detención de caídas”.
Paso 2: Se seleccionan las alternativas a comparar, siendo estas las ideas expuestas a
través del método morfológico anteriormente desarrollado.
Paso 3: Se elaboran los criterios para la comparación, siendo una mezcla entre los
requerimientos de los clientes y las especificaciones ingenieriles utilizadas en nuestra matriz
QFD. Estos son:
Que la desaceleración sea baja en caso de caídas
Disminuir la fuerza de impacto [N]
Pasos para el uso
Deslizamiento continuo
35
Paso 4: Desarrollo de coeficientes de importancia relativa. De una manera similar a lo
realizado en el paso 3 de la matriz QFD, pero ahora cada integrante del equipo asignó
valores a los criterios cuya suma sea 100, luego de esto se hace un promedio arrojando los
siguientes valores:
Distribución de la fuerza de impacto en el operario: 24
Componentes del sistema descubiertos: 19
Deslizamiento continuo: 22
Pasos para el uso: 15
Reducción fuerza de impacto: 20
Paso 5: evaluar las alternativas. Se selecciona la alternativa existente en la empresa como
el DATUM sobre el cual se comparan las otras alternativas según cumplan con el criterio en
cuestión. Los parámetros serán los siguientes:
+1 Si el concepto da respuesta de mejor forma al criterio en comparación al DATUM.
-1 Si el concepto da respuesta precaria al criterio en comparación al DATUM.
0 Si el concepto da una respuesta similar al criterio en comparación con el DATUM.
Paso 6: Cálculo de satisfacción y toma de decisión. Una vez asignados los valores de
comparación entre las alternativas y los criterios, se suma la multiplicación de la importancia
de cada criterio con el valor otorgado al criterio. Luego de esto se ve reflejado en qué
concepto posee una mejor calificación y se puede tomar una decisión sobre cual se ocupará
para trabajar.
Componentes del sistema descubiertos
Imp
ort
an
cia
Da
tum
Co
nce
pto
2
Co
nce
pto
1
Co
nce
pto
3
Co
nce
pto
4
Distribución de la fuerza de impacto en el operario
Deslizamiento continuo
Pasos para el uso
Reducción fuerza de impacto
Total
Elección de "Línea de Vida para trabajos en
altura y estructura soportante"
Da
tum
24
19
22
15
100
1
1
1
0
1
0
-1
0
1
1
1
-1
1
1
-1
0
57 -1123-2
0 0 0 -1
20
Figura 26, matriz de Pugh’s.
Por lo anterior se puede concluir que el concepto 1 (Figura 27, producto.) está mejor
categorizado en comparación al resto, ya que el puntaje obtenido en la tabla es superior al
puntaje del resto de los conceptos.
36
Figura 27, producto.
Este concepto cumple adecuadamente con todas las especificaciones y requerimientos de
los clientes lo cual se ve reflejado en nuestra matriz QFD (Pag. 15), por lo tanto se
determinó que este concepto va a ser el realizado.
37
6. Desarrollo del producto En el siguiente capítulo se procederá a desarrollar el concepto que el equipo 3 determinó
como ganador en la fase de elección del concepto con el método de la matriz de Pugh´s,
que corresponde al concepto número 1 (Pág. 31). Este capítulo se desarrollara usando las
recomendaciones facilitadas por el texto guía (Ullman, 2010).
En primer lugar, es importante partir considerando los requerimientos que debe tener la
línea de vida y la estructura soportante para trabajos en altura establecida por el Instituto
Nacional de Normalización.
El desarrollo del producto no contempla un análisis de la cinta transportadora actual,
tampoco considera posibles refuerzos para la cinta transportadora para instalar la
estructura, el capítulo “10.2. Recomendaciones” da constancia de aquello.
6.1. Condiciones dimensionales
Nuestro producto se ubica dentro de un galpón, el cual no considera la modificación de las
estructuras actuales, es probable que la cinta transportadora requiera algún tipo de refuerzo
por la carga adicional que este proyecto considera.
Nuestro producto debe contemplar todas las necesidades de los clientes, de la misma forma
nuestra estructura no debe agregar restricciones a la zona de trabajo, ya sea para el transito
normal de los empleados, maquinaria o material.
La cinta transportadora cumple con las siguientes características que son relevantes para
nuestro proyecto:
La altura mínima entre la cinta transportadora y el techo del galpón es de 3000 [mm].
El ancho de la cinta transportadora es de 600 [mm].
El largo de la cinta transportadora es de 21400 [mm] App.
No existen objetos ni tránsito a los costados de la cinta transportadora en una
distancia de al menos 1500[mm].
No existen estructuras ni tránsito sobre la cinta transportadora a una distancia de añ
menos 3000 [mm].
Dimensiones del producto:
Se considera que nuestra estructura tiene una altura total de 2400 [mm] con
respecto a la parte más alta de la cinta trasportadora;
La distancia entre la viga principal y la cinta transportadora es de 2400 [mm] en gran
parte de ella, en otros puntos alcanza como máximo 4740mm.
El largo de la viga secundaria que soporta la viga primaria es de varias medidas
(764, 804 y 884 mm).
El largo de los pilares tienen diversas medidas (24400, 3200 y 4740 mm)
38
6.2. Factor de seguridad
El factor de seguridad es utilizado para evitar trabajar sobre las cargas límite de la
estructura, de esta manera la estructura resistirá cargas mayores a las necesarias, esto se
hace para evitar una falla estructural, de igual manera para que la estructura resista
comportamientos no esperados.
El sigma ( de trabajo de una estructura está determinado por su factor de seguridad,
siendo:
El σ de fluencia está determinado por el material, en este caso se usará el acero A240ES
(el acero A37-24ES (según NCh-203. Of. 1977), Fue reemplazado por el acero A240ES),
cuyo límite de fluencia es de 235 [MPa], eso significa que nuestros esfuerzos de trabajo no
deben superar ese valor al generarse la solicitación de esfuerzo por flexión, torsión,
compresión, cortante y tracción si corresponden.
Se elige este acero por sus propiedades mecánicas y por su alto uso a nivel estructural.
6.2.1. Factor de seguridad ideal
El factor de seguridad ideal es aquel factor al que aspiramos llegar, para calcularlo nos
guiamos por el texto guía Ullmann. El factor de seguridad (Fs) se calcula de la siguiente
manera:
FS = FS (material) · FS (stress) · FS (geometría) · FS (teoría de falla) · FS (fiabilidad)
Se escogieron los factores de seguridad por las siguientes razones:
Fs (material) = 1.1;
Si las propiedades del material son conocidas por textos o por valores de los proveedores
del material.
FS (stress) = 1.2;
39
Si la naturaleza de las cargas está definida con sobrecargas de 20-50% y los métodos de
análisis tienen errores menores a 50%
FS (geometría) = 1.0;
Si la geometría del material está bien definida.
Fs (teoría de falla) = 1.0;
Si la falla de análisis va a ser de forma estático uni o multi axial
Fs (fiabilidad) = 1.4;
Si la seguridad es superior a 99%
FS = FS (material) · FS (stress) · FS (geometry) · FS (failure analysis) · FS (reliability) =
1.848
El factor de seguridad teórico para nuestra estructura es de 1.848, esto significa que nuestra
estructura debe tener un coeficiente de igual o levemente superior al dado.
40
6.3. Materiales, geometría y cargas
Para el cálculo de cargas se analizaran los datos según la norma Nch-427 artículo 9, la cual
da referencia acerca de solicitaciones y combinaciones en cuanto a las cargas.
Sólo se consideraron las cargas estáticas dado a que el proyecto se centra en esta materia.
Las cargas estáticas son aquellas cargas que no varían a través del tiempo, tampoco su
posición.
El sigma de trabajo que usaremos para los análisis está determinado por nuestro factor de
seguridad y el sigma de fluencia propio del acero A240ES, el cual se encuentra descrito en
la siguiente ecuación:
6.3.1. Viga principal
Nuestra viga principal (imagen inferior) será una viga laminada doble T. Este tipo de vigas
resiste de mejor manera la solicitación de flexión, esto se debe a que la fórmula general del
momento de inercia es b*h³/12, en el tipo de vigas doble T el h es mayor al resto de sus
medidas lo que se traduce en una inercia mayor, favoreciendo la resistencia a la solicitación
de flexión.
El largo de nuestra viga principal está dado por el largo de la cinta transportadora, sección
de la cinta que está una altura igual o superior a 1800mm, la cual corresponde a 16000
[mm].
La elección de la viga fue calculada Pág. 70
Por catálogo nuestra viga principal corresponde a una IPN180. (Pág. 104)
41
Figura 28, viga principal.
La orientación de la viga principal laminada doble T está dada por la siguiente imagen.
Figura 29, corte trasversal viga principal.
Los esfuerzos que se producen en la viga principal varían según la posición de la carga,
ningún esfuerzo analizado en el programa Creo PTC fue igual a otro en diferentes
posiciones, el caso más desfavorable donde se producían los mayores esfuerzos está
representado en la imagen inferior.
Cálculos con Creo PTC en página 95
Y
X
Z
X
Y
X
Imagen correspondiente a la viga principal y su orientación.
42
Figura 30, análisis producto.
Si consideramos que nuestro sigma de trabajo es de 118.560 [MPa] entonces podemos
determinar que estamos trabajando con un factor de seguridad de 1.98212 en esa viga,
como lo representa la siguiente ecuación.
El factor de seguridad es bastante cercano al factor de seguridad ideal calculado (página
38), se está con el resultado por lo que se mantendrá este tipo de viga para la estructura.
8.3.2. Vigas secundarias
Figura 31, vigas secundarias.
Las vigas secundarias (imagen superior) se encuentran distanciadas a 4000 [mm] (eje x),
ya que los pilares varían su largo (eje z). Las vigas secundarias son el soporte para la viga
principal. Las vigas secundarias son IPN80 (según catalogo pág. 104), se escogió este tipo
de viga por su gran resistencia a la solicitación de flexión.
La orientación de la viga secundaria laminada doble T está dada por la siguiente imagen.
Y
X
Z
X
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas
(0, 0, 14) [m], con dirección (-1, -6,0)
43
Las medidas de las vigas de izquierda a derecha son las siguientes:
Las 3 últimas vigas miden 764mm de longitud.
La segunda viga mide 804mm de longitud.
La primera viga mide 864mm de longitud.
Los esfuerzos que se producen en las vigas secundarias varían según la posición de la
carga, ningún esfuerzo analizado en el programa Creo PTC fue igual a otro en diferente
posición. El caso más desfavorable donde se producían mayores esfuerzos fue en la
segunda viga secundaria (de derecha a izquierda), como muestra la imagen inferior.
Cálculos con Creo PTC en página 95
Figura 33, análisis de fuerza en la estructura.
Si consideramos que nuestro sigma de trabajo es de 83.0045 [MPa] entonces podemos
determinar que estamos trabajando con un factor de seguridad de 2.83117 en esa viga,
como lo representa la siguiente ecuación.
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las
coordenadas (0, 0, 12) [m], con dirección (-1, -
6,0). Según eje de referencia aplicado sobre la
figura.
Y
X
Figura 32, corte transversal viga secundaria.
44
El factor de seguridad es bastante alto en comparación al factor de seguridad ideal (pág.
38). Se decidió mantener este tipo de viga, ya que es el tipo de viga más pequeño que
ofrece el catalogo (pág. 104).
6.3.3. Pilares
Figura 34, pilares.
Los pilares (imagen superior) son perfiles doble T laminados tipo IPN, sirven de soporte
para las vigas secundarias. Estos pilares son de diferentes medidas, la orientación de los
pilares está dada por la imagen inferior.
Figura 35, corte transversal de los pilares.
El largo de los pilares de Izquierda a derecha ( ̅̅ ̅̅ ) es de:
Los últimos 3 pares de pilares miden 2400 [mm] (eje y), los cuales corresponden a
un IPN80.
El segundo par de pilares miden 3200 [mm] (eje y), los cuales corresponden a un
IPN100.
El primer par de pilares miden 4740 [mm] (eje y), los cuales corresponden a un
IPN140.
La condición más desfavorable observada al aplicar la fuerza sobre los pilares se produjo en
el último par de pilares, lo cual se representa en la imagen inferior.
Y
X
Z
X
Z
X
A
B
45
Figura 36, análisis de fuerza en la estructura.
Si consideramos que nuestro sigma de trabajo es de 85.6323 [MPa] entonces podemos
determinar que estamos trabajando con un factor de seguridad de 2.74429 en ese pilar,
como lo representa la siguiente ecuación.
El factor de seguridad es bastante alto en comparación al factor de seguridad ideal (pág.
38), decidimos mantener este tipo de vigas ya que donde se produce este esfuerzo
corresponde al tipo de pilar más chico que ofrece el catalogo (pág. 104).
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las
coordenadas (0 ,0, 16) [m], con dirección (-1,-
1,0) según sistema de referencia sobre la
figura.
46
6.3.4 Diagonales
Figura 37, diagonal.
Los diagonales casi no presentan esfuerzos al momento de aplicar las cargas, la estructura
sin estos diagonales sufre esfuerzos mayores a los permisibles en sus otros componentes.
Estos diagonales corresponden a un IPN80, de 282.8 [mm] de largo en su parte media, su
posición está representada en la Figura 37, diagonal.
Se decidió usar un IPN80 porque es el perfil más pequeño y para ensamblar esta pieza con
los demás componentes de la estructura al momento de soldar.
6.3.5. Factor de seguridad de la estructura
Nuestro factor de seguridad de nuestra estructura está determinado por su eslabón más
débil, nuestro factor de seguridad más bajo (pág. 40) es de 1.98, nuestro factor de
seguridad ideal es de 1.84, nuestro error porcentual está dado por:
(
(
De forma unánime se consideró que este error porcentual es bajo y por lo tanto el resultado
es el deseado.
200 [mm]
47
6.4. Tipo de soldadura
Figura 38, imagen referente a las soldaduras.
Es extraño hoy en día en el ambiente ingenieril ver una estructura que en alguna de sus
uniones o fijaciones no exista de por medio algún tipo de soldadura. Para este proyecto no
será la excepción, ya que en varias de sus uniones se usará la soldadura al arco manual en
la unión de los perfiles, el cual dicho proceso está definido como la unión de dos metales
mediante fusión producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base
(el que se desea fusionar). Se usará este tipo de soldadura, ya que es la más adecuada y
está definida especialmente para la unión de estructuras metálicas. Este proceso de
soldadura es el más extendido entre todos los procedimientos de soldadura por arco, debido
a que el equipo necesario para su ejecución es más transportable, sencillo en comparación
a los demás. La soldadura manual puede ser usada tanto en el exterior como en locales
cerrados, incluso en espacios restringidos que no permiten la utilización de otros equipos.
También la soldadura manual es aplicable a casi todos los tipos de aceros. Ahora bien, al
tener distinguido el tipo de soldadura, queda definir el electrodo a utilizar en este proceso.
Existen distintos tipos de soldadura, de los cuales los más usados son: de cordón, ondeada,
de ranura y filete. Los tipos de soldadura que usaremos son la soldadura de prácticamente
en la gran mayoría de las uniones.
Soldadura de filete: Este tipo de soldadura es más rápido que el de ranura, es utilizado para
juntar dos piezas que colindan con un ángulo, no siempre estas soldaduras son tan
resistentes como las de ranura.
6.4.1. Verificación de la soldadura
Para verificar si una soldadura quedo bien hecha se debe hacer una inspección visual, esta
soldadura debe tener ondulaciones, sobresalir levemente, no tener grietas ni hoyos, también
debe poseer, una apariencia limpia.
48
Existen diferentes métodos para comprobar las soldaduras, los cuales pueden ser con
métodos destructivos y métodos no destructivos, entre los no destructivos se encuentra la
prueba de rayos X, de la cual se buscan imperfecciones en el material.
Figura 39, imagen de rayos x (www.civilgeeks.com).
En la imagen superior se puede apreciar una fisura en la soldadura, esta fisura puede
causar tensiones no deseadas en el material por lo que podría significar que la soldadura no
resista los esfuerzos a los que será sometido, por lo que esto puede deberse a que el
soldador paso con una velocidad de avance demasiado alta.
6.4.2. Elección de soldadura
Para elegir el electrodo adecuado es indispensable y necesario analizar las condiciones de
trabajo y posteriormente determinar el tipo de electrodo que más se adecue a estas
condiciones.
Indura recomienda considerar los siguientes factores:
1. Naturaleza del metal base: En este caso se usará como material el acero estructural
A240ES.
2. Dimensiones de la sección a soldar. Las dimensiones no serán extensas, la
dimensión más larga a soldar es de 180mm.
3. Tipo de corriente que entrega su máquina soldadora: Dependerá del tipo de máquina
que se disponga, por tanto idealmente el electrodo debe tener características para
que se pueda utilizar tanto en corriente continua como alterna.
4. En qué posición o posiciones se soldará: en este proyecto se deberá soldar en
diversas posiciones, por tanto será útil utilizar un electrodo apto para todas las
posiciones.
5. Tipo de unión y facilidad de fijación de la pieza: las uniones serán en su mayoría a
tope, y como las recomendaciones dicen que se debe soldar a nivel del suelo, no
debe existir mayor dificultad para su fijación.
6. Características del depósito: el deposito debe tener un límite de fluencia y
resistencia a la tracción mayores al del acero estructural A240ES.
Imagen representativa
49
7. Si la soldadura debe cumplir condiciones de alguna norma o especificaciones
especiales.
Siguiendo las recomendaciones de los puntos anteriormente mencionados, los electrodos a
utilizar en las diversas uniones de la estructura deben ser el E6011 o el E7018. Ambos
electrodos cumplen con tener un límite de fluencia y resistencia a la tracción (Pág. 79-81)
superior al de los materiales a unir. En cuanto a su alargamiento, ambos superan el 20%.
LA diferencia está en que el 7018 tiene la característica de resistencia a la humedad, algo
que no se contempla en este caso, ya que el lugar de implementación es un Galpón
cerrado. Por tanto se usará en este proyecto el electrodo E-6011
El apoyo bibliográfico es el Manual de Sistemas y Materiales de Soldaduras (INDURA S.A.,
2007)
6.4.3 Medidas Finales de las secciones de perfil a soldar.
1 IPN180 de 12000 mm
1 IPN180 de 4000 mm
3 IPN80 de 764 mm
1 IPN80 de 804 mm
1 IPN80 de 884 mm
6 IPN80 de 2400 mm
2 IPN100 de 3200 mm
1 IPN140 de 4740 mm
10 IPN80 de 282,84mm
Viga Principal o maestra (Horizontal).
Vigas secundarias (Horizontal) ┴ a la Principal.
Pilares (Verticales), unidos a los extremos
de los las vigas secundarias
Sección diagonal.
50
6.4.4. Cálculo de Soldadura
Para poder realizar esto, se recurrió al Profesor Alex Sepúlveda, quien nos orientó en la
elección del tipo de soldadura a utilizar (Filete).
Tabla 3, cálculo de soldaduras.
Uniones
Descripción
Milímetros(mm)
Metros lineales de soldadura
Se empalma la sección completa (perímetro) del IPN180 para formar la
Viga principal de 16000mm. Perímetro IPN180=640mm
640
0,64
Soldadura de las vigas secundarias IPN80 a la IPN180.
Largo ala IPN180*2 más el largo del ala IPN80*2 (esto se repite en 5
ocasiones). En imagen: IPN80, Superior IPN180, Inferior
5*(2*82 + 2*42)=1240
1,240
Pilares IPN80 (Verticales) soldados a la viga secundaria IPN80. Proceso que se
realiza en 6 ocasiones. Perímetro sección IPN80= 304mm
304*6=1824
1,824
Pilares IPN100 (Verticales) soldados a la viga secundaria IPN80. Proceso que
se realiza en 2 ocasiones. Perímetro sección IPN100=370mm
370*2=740
0,74
Pilares IPN140 (Verticales) soldados a la viga secundaria IPN80. Proceso que
se realiza en 2 ocasiones. Perímetro sección IPN140=502mm
502*2=1004
1,004
Soldar la Diagonal IPN80 como se muestra en la figura.
10Secciones a la IPN180 6 Secciones a la IPN80 2 Secciones a la IPN100 2 Secciones a la IPN140
Perímetro según Creo=386,191mm
386,191*20=7723,82
7,724
Total 13,2 App.
51
Espesores de perfiles:
Tabla 4, espesores de perfiles.
Perfil Espesor alma Espesor ala=radio
IPN80 3,9 5,9
IPN100 4,5 6,8
IPN140 5,7 8,6
IPN180 6,9 10,4
1º.- En la unión de los perfiles se usará solamente soldadura de tipo Filete. En las uniones
de diferentes perfiles, se considerará para tema de cálculos el perfil de mayor espesor.
Tabla 5, espesor de los perfiles.
Espesor Metal depositado Kg/m
Distancia de depósito(m) Material depositado [Kg]
10,4 0,708 0,64+1,24+(7,724/2)=5,742 4,07
5,9 0,177 1,824+2,317=4,14 0,74
6,8 0,396 0,74+0,773=1,513 0,6
8,6 0,396 1,004+0,773=1,78 0,7
Total 6,11
La siguiente tabla es la tabla guía para calcular la cantidad de material depositado. Tabla
extraída del “Manual de Sistemas y Materiales de Soldaduras” de INDURA. Se debe
considerar sólo soldadura Filete.
Tabla 6, metal depositado.
Filete
52
2º.- Para obtener el Costo de consumibles, se recurrió a la misma sección e indura que la
tabla anterior.
Donde nuestro electrodo (E-6011) es para soldadura manual y celulósico:
Según tabla, por cada 100 kilos de metal depositado se requieren 155 KG de electrodo, por
tanto, por los 6,11 KG de material depositado que se ocupan en la estructura se requerirán
9,5 KG de electrodo aproximadamente. Recordar que en estos cálculos no está
contemplada la soldadura de la estructura que se desarrolla en este proyecto al Perfil C que
posee la empresa donde se implementará el sistema.
3º.- Al considerar que en una actividad de soldadura, existen varios factores que pueden
disminuir el rendimiento de la máquina y/o electrodos, de los 9,5 kg de electrodos que
resulto de los cálculos, se recomienda la adquisición de aproximadamente 11 kg de
electrodos para cubrir dichos factores.
Tabla 7, soldaduras.
53
6.5. Elección del carro manual móvil
Figura 40, carro manual móvil.
Para poder determinar que carro manual móvil se debe usar (imagen superior), primero se
debe definir qué características debe cumplir. Estas características son:
Que soporte al menos 11[KN].
Que cuente con al menos 4 ruedas, para distribuir de mejor manera el peso en la viga
principal.
Que sea de color amarillo (Pág.70)
Que se pueda deslizar de forma segura y constante en una viga laminada doble T del tipo
IPN180.
Tras determinar las características que debe poseer el carro manual móvil se procede a
investigar el mercado para encontrar el carro que cumple de mejor manera las
especificaciones, y para ello se consultó el catálogo “Amenabar-catálogo de carros
manuales”, cuya tabla se encuentra en la parte inferior.
Tabla 8, características y dimensiones de los carros manuales.
54
Este carro está diseñado para trabajar en vigas tipo IPN180, lo cual se acomoda a nuestra
viga principal.
Tabla 9, perfil de la viga según carro.
6.6 Elección del retráctil:
Para la seguridad del operario es necesario un dispositivo anti caídas que disponga de una
función de bloqueo automático y de un mecanismo automático de tensión y retroceso del
elemento de amarre, de forma que se consiga un elemento de amarre retráctil. Este debe
además unir el arnés con el carro deslizante a través de mosquetones que vienen con el
retráctil. El retráctil se eligió a través del catálogo MACAYA –rescate y anti caída,
escogiéndose según la Tabla 9, tomando en consideración:
El largo de la cuerda perteneciente al retráctil.
La incorporación de mosquetones.
Que soporte la fuerza de impacto.
55
Figura 41, retráctil.
Características del retráctil seleccionado
1. Anti caídas retráctil automático con cinta de poliamida de 25 mm
2. Elemento de absorción mediante correa de desgarramiento, reducción de la fuerza
del impacto < 6 kN.
3. Cárter de aluminio y acero inoxidable
4. Conectores: AJ565, apertura de 18 mm.
5. Longitud útil: 6,0 m.
6. Resistencia a la rotura del sistema >15 kN
6.7. Elección del Arnés de seguridad
Para la elección del arnés de seguridad es necesario que cumpla con todas las exigencias establecidas en la norma chilena NCh 1258/1 OF 2004 sistemas personales para detención de caídas parte 1: Arneses para cuerpo completo. 6.6.1 Norma chilena NCh 1258/1 OF 2004 La norma chilena establece un sistema de clasificación que especifica que la función de detención de caída sea obligatoria y que otras funciones sean opcionales:
6.7.1 Arneses para el cuerpo completo (ACC)
A. Todos los ACC deben ser al menos Clase A para propósito de detención de caídas. B. Cuando el ACC Clase A tiene otro elementos de fijación, este debe incluir la siguiente
clasificación B.1. Clase D para propósito de ascenso/ descenso controlado B.2. Clase E para propósitos de acceso a espacios confinados B.3. Clase P para propósito de posicionamiento de trabajo
6.7.2 Marcado
Los ACC deben disponer de una etiqueta tipo permanente con la siguiente información: A. La identificación de la norma NCh 1258/1OF 2004, su tipo y clase (por ejemplo: A,
AD, ADP, etc.) B. Nombre, Marca registrada u otros medios de identificación del fabricante o
proveedor.
56
C. Información respecto a la identificación del producto del fabricante, la que debe incluir el número de partida o serie que permita trazar el origen.
D. Año de fabricación del producto E. Identificación de la fibra utilizada como material de construcción F. Información que establezca por medio apropiados el propósito de cada elemento de
fijación y específicamente identificando aquellos elementos que estén diseñados para ser utilizados como parte de un sistema para detención de caídas
G. Una advertencia sobre la lectura de las instrucciones del fabricante H. Una marca especial que indique la argolla de fijación para una aplicación en
detención de caídas. Se debe marcar una letra A sobre cada cinta de hombro bajo la argolla de fijación para detención de caídas y sobre la cintura.
Una vez conocida la norma se da lugar a la elección del arnés de seguridad, la cual se escogerá el ACC clase A y P mostrado en la Figura 42
Figura 43, arnés de seguridad.
6.8Mosquetón de seguridad
Para la elección del mosquetón de seguridad es necesario que cumpla con la NCh 1258/5 OF 2005. Este mosquetón viene estandarizado e incluido por el sistema de detención de caídas retráctil.
6.9 Lista de materiales (BOM)
La lista de material es una tabla extraída del texto guía (Ullman, 2010 pág. 246) que
consiste en una lista de piezas que van a ser utilizadas en la estructura soportante, por lo
tanto es un documento importante para la fabricación del producto del equipo 3.
Al tener todos los materiales, necesitamos como base la viga maestra (doble T) de 16
metros. Por catálogo (pág. 104) existen vigas determinadas en cuanto a su longitud, pero
viendo el largo de la que vamos a necesitar tenemos que unir obligatoriamente como
mínimo dos de ellas, una de 12 metros con una de 6 metros, de donde por operación de
suma nos estaría sobrando 2 metros. Luego veremos las longitudes de las vigas
secundarias (IPN 80), catálogo (pág. 104) donde la más larga será de 6 metros.
57
Tabla 10, lista de materiales.
Bill of Material
Product :Líneas de vida y estructura soportante Date:12-07-
2013
Assembly: Estructura
Item # Part # Qty Name Material Source
1 1und. Perfil IPN180 [12m] A240ES CINTAC
2 1und. Perfil IPN180 [6m] A240ES CINTAC
3 2und. Perfil IPN 80 [12m] A240ES CINTAC
4 1und. Perfil IPN 100 [12m] A240ES CINTAC
5 1und. Perfil IPN 140 [12m] A240ES CINTAC
6 12 kg. Electrodo E-6011 - INDURA
7
8
Assembly: Sistema de protección personal
Item # Part # Qty Name Material Source
1 1und. Arnés de seguridad - 3M
3 1und. Retráctil Protecta 6mts - MACAYA
4 1und. Carro S-T T32016 AMENABAR
5
Team member: Jorge Carrasco Prepared by: Equipo 3
Team member: Matías Correa Checked by:
Team member: Sergio Muñoz Approved by:
Team member: Sergio Orellana Page /
The Mechanical Design Process Designed by Professor David G.
Ullman
Copyright 2008, McGraw Hill Form # 23.0
7. ANÁLISIS ESTÁTICO Para el análisis estático, en primer lugar se toma en cuenta la viga principal, la cual se
encuentra sometida a flexión debido a una carga de 11000 [N] el largo de la viga es de 16
(m), esta carga se considera que está a 14 (m) del lado izquierdo de la viga, porque según
el software CREO PTC la condición más desfavorable se producen en ese punto. El análisis
considera una viga empotrada en sus extremos ya que esta soldada a perfiles
perpendiculares a la viga principal y con simples apoyos como se muestra en la figura.
7.1 Viga principal
El largo de nuestra viga principal está dado por el largo de la cinta transportadora, la cual corresponde a 16 [m].
58
7.1.1 Elección de la viga principal
Figura 44, imagen representativa viga principal.
El espaciado entre los puntos A, C, D, E y B es de 4 [m].
Diagrama de cuerpo libre:
Figura 45, diagrama de cuerpo libre.
La viga que se muestra en la figura es una viga hiperestática es decir estáticamente
indeterminada lo que se traduce que con las ecuaciones de equilibrio no es posible
desarrollar el ejercicio. Es por eso que la viga se introdujo en un software llamado XVIGAS
para solamente calcular las reacciones en el empotramiento y en los apoyos, obteniendo los
siguientes resultados:
AY= -73.6 (N)
MA=-98.2(Nm)
BY= 6604.9(N)
MB=6973.2(Nm)
CY= 294.6 (N)
DY= -1031.2(N)
59
EY=5205.35(N)
Las reacciones en el eje x son iguales a cero puesto que no hay cargas en el eje x
para temas de cálculos:
∑
Cortante
Diagrama de cortantes.
Figura 46, diagrama de cortantes.
Momentos
(
( (
( ( (
60
( ( (
(
Diagrama de momentos
Figura 47, diagrama de momentos.
El momento máximo que se produce en el diagrama de momentos es de 6039 (Nm) lo que
significa que no es el momento máximo en la viga, porque como se ve en las reacciones el
momento del empotramiento derecho es de 6973.3 (Nm). Es este último momento que se
utilizara para calcular el modulo resistente de la viga. Obteniendo:
Con el módulo resistente calculado (w = 54.8 ), se busca en el catálogo de las vigas IPN
61
Tabla 11, serie vigas laminadas IPN.
62
Obteniendo una perfil IPN 140. Cabe destacar que el análisis que se hizo anteriormente
corresponde para una carga vertical, lo que no representa el análisis que se efectuó en el
software CREO PTC con la carga en un ángulo de 9.46º respecto a la vertical, obtenido
para ello un perfil IPN 180.
En la imagen inferior se puede apreciar el ángulo producido por la caída.
Figura 48, caída del operario.
7.2 Viga secundaria
Figura 49, viga secundaria.
La viga ̅̅ ̅̅ tiene un largo de 0.764 [m], la distancia entre el punto A y el punto C de 0.2 [m],
la distancia entre el punto B y el punto D es de 0.2 [m], los triángulos que se forman en la
imagen son isósceles es decir tienen un ángulo de 45º. La viga ̅̅ ̅̅ se encuentra con pernos
en A y en B.
Diagrama cuerpo libre de la viga ̅̅ ̅̅ :
9.46 º
63
Por simetría de la viga es posible analizar la mitad de la viga es decir de 0 a 0.382 (m)
∑
∑ ⃔
(
(
(
(
Pero como se analizó solo la mitad de la viga este resultado se divide por dos obteniendo:
(
Por lo tanto
(
Aplicando la sumatoria de fuerzas en el eje y tenemos:
∑ (
(
Y también acá se divide por dos, obteniendo:
(
(
Quedando así
64
Método de las secciones:
Cortante: 0 ≤ X < 0.2
Momento: 0 ≤ X < 0.2
Cortante: 0 .2≤ X < 0.382 +15784.8 * sen (45)
Momento: 0.2 ≤ X < 0.382 +15784.8 * sen (45) (X-0.2)
Cortante: +15784.8 * sen (45)- (
Momento: ( ( (
Cortante: 0.564 +15784.8 * sen (45)- (
Momento: ( ( (
+15784.8* ( (
Diagrama de cortantes [N]
65
Figura 50, diagrama de cortantes.
Diagrama de momentos
Figura 51, diagrama de momentos.
Como se aprecia en el diagrama el momento flector máximo es de 1063.56 (Nm)
El esfuerzo en flexión se calcula de la siguiente manera
Donde se desconoce y e I.
Metros
Metros
[N]
66
Tabla 12, serie vigas laminadas IPN.
Por el siguiente catálogo de vigas IPN proporcionado por CINTAC y por el módulo resistente
calculado anteriormente (w=8.36 se elegirá un IPN 80 que tiene un módulo resistente
de w=19,5
7.3 Pilares
Para el cálculo de los pilares se realizó exclusivamente en el software CREO PARAMETRIC
2.0 puesto que no se tenía conocimiento para el cálculo de columnas, anexos pág. 95.
67
8. Análisis y diseño de experimento Gracias al Software STATGRAPHICS es posible hacer un análisis estadístico de los factores que podrían influir en el esfuerzo máximo de nuestra viga principal. El objetivo de este diseño estadístico es determinar el esfuerzo máximo de la viga principal de acero sometida a una misma carga. El diseño a utilizar será un análisis multifactorial con dos factores y una variable respuesta. Los experimentos se realizaran en el software CREO PARAMETRIC 2.0 y el análisis estadístico se realizara con el software STATGRAPHICS. Los factores utilizados en este experimento son
Tipo de perfil. (A)
Tipo de perfil hace referencia al perfil IPN que vamos a analizar siendo el nivel más bajo IPN 160 y el nivel más alto un IPN 180
Altura de los pilares. (B)
El nivel más bajo de la altura de los pilares es de 2,4(m) y el más alto corresponde a 3 (m)
El largo de la viga principal será constante (16 m.) y la carga aplicada también será constante (11000 N.)
8.1. Hipótesis
Las siguientes hipótesis se comprobaran con el análisis factorial: 1) H0: El factor A no influye significativamente en el esfuerzo de la viga principal.
H1: El factor A influye significativamente en el esfuerzo de la viga principal. 2) H0: El factor B no influye significativamente en el esfuerzo de la viga principal.
H1: El factor B influye significativamente en el esfuerzo de la viga principal. 3) H0: La combinación de ambos factores A y B no influye significativamente en el
esfuerzo de la viga principal. H1: La combinación de ambos factores A y B significativamente en el esfuerzo de la viga principal
Altura
68
8.2. Resultados y discusión
La tabla inferior muestra los factores que interactúan significativamente y la relación entre
los factores con un intervalo de confianza de 95%, los cuales corresponden a A(perfil) ,
B(Altura) y AB(combinación de ambos factores). Los Factores que estén bajo un nivel de
significancia del 0,05% presentaran diferencia significativa en el esfuerzo máximo de la viga
principal
Tabla 13, análisis de varianza para esfuerzo
Fuente Suma de Cuadrados
Gl Cuadrado Medio
Razón-F Valor-P
A:Perfil 3337,24 1 3337,24 3058,50 0,0000
B:Altura 11,6331 1 11,6331 10,66 0,0309
AB 0,330891 1 0,330891 0,30 0,6112
Error total 4,36455 4 1,09114
Total (corr.) 3353,57 7
.
Los factores que presentan diferencia significativa son: El tipo de perfil, y la altura de del
perfil.
De la tabla 1 se puede concluir que:
1) De acuerdo al nivel de significancia 0,05 y con el que se realiza la experimentación, se rechaza la hipótesis nula por lo tanto se concluye que el factor A afecta significativamente en el esfuerzo de la viga principal.
2) De acuerdo al nivel de significancia 0,05 y con el que se realiza la experimentación, se rechaza la hipótesis nula por lo tanto se concluye que el factor B afecta significativamente en el esfuerzo de la viga principal.
Gráfico de PARETO
El grafico de Pareto permite determinar cómo influye cada uno de los factores en la variable respuesta que es el esfuerzo máximo.
Figura 52, diagrama de Pareto.
Diagrama de Pareto Estandarizada para Esfuerzo
0 10 20 30 40 50 60
Efecto estandarizado
AB
B:Altura
A:Perfil
+
-
69
El gráfico anterior los factores que están al lado derecha de la línea vertical azul influyen
significativamente en la variable respuesta. Estos son:
Tipo de perfil y altura del pilar.
Cálculos de los componentes del modelo Mediante la regresión generada por los valores de la tabla, se puede calcular el esfuerzo
máximo de la viga y determinar qué factores presentan mejor respuesta. Con los
coeficientes generados por el e software se puede generar una ecuación que puede hacer
una estimación del esfuerzo máximo de la viga principal.
Coef. de regresión para Esfuerzo
Coeficiente Estimado
constante 140,247
A:Perfil -20,4244
B:Altura 1,20587
AB 0,203375
Esfuerzo = 140,247 - 20,4244*Perfil + 1,20587*Altura + 0,203375*Perfil*Altura
Gráfico de superficie de respuesta
En el gráfico de la superficie de respuesta (Figura 53) se puede aprecia como varía el
esfuerzo de la viga principal según como varia el tipo de perfil y la altura de los pilares,
demostrando así que el perfil en su nivel más alto (IPN 180), y la altura en su nivel más alto
(3 m) los esfuerzos de la viga principal son menores.
Figura 53, superficie de respuesta estimada.
Superficie de Respuesta Estimada
-1
-0,6
-0,2
0,2
0,6
1
Perfil
-1-0,6
-0,20,2
0,61Altura
110
120
130
140
150
160
170
Es
fue
rzo
70
8.3. Conclusión
Por las hipótesis planteadas anteriormente se obtiene lo siguiente:
Se rechaza la hipótesis nula de 1) y 2).
Se acepta la hipótesis nula de 3). Gracias al análisis anterior se puede verificar que los factores que más influyen en el
esfuerzo de la viga principal, son el tipo de perfil y la altura del pilar. Demostrando que el
perfil IPN 180 y la altura del pilar igual a 3 (m) representan las mejores condiciones para
minimizar los esfuerzos
9. Presentación del producto La presentación de un producto se entiende como todo proceso donde se considera
marketing, la distinción, el engrandecimiento y la oferta de un producto, haciendo esto
atrayente para el consumidor y viable para una empresa.
En esta oportunidad, sólo nos detendremos en la presentación estética del producto para
que tenga una diferenciación con los demás elementos en la empresa, por temas de
seguridad.
9.1. Seguridad en la operación
Antes de realizar la operación donde se utilice el sistema que se plantea en este proyecto, y
con el fin de evitar algún tipo de accidente durante el transcurso de la operación se debe
regir por la norma Nch-1410 donde se señala que se deben utilizar distintos colores para
identificar y diferenciar las máquinas con estructuras y advertir de sus diferentes riesgos, los
cuales son:
Rojo: Peligro; Equipos y aparatos contra incendios; detención.
Naranjo: partes peligrosas de máquinas o equipos mecánicos que puedan cortar, aplastar,
causar shock eléctrico o lesionar en cualquier forma. También se emplea en equipos de
construcción y de transporte en zonas nevadas y desiertos.
Amarillo: Se usa como color básico para indicar ATENCIÓN y peligros físicos tales como:
caídas, golpes contra tropezones.
Verde: Se usa como color básico para indicar SEGURIDAD y la ubicación del equipo de primeros auxilios.
Azul: Se usa como color básico para designar ADVERTENCIA y para llamar la atención contra el arranque, uso o el movimiento de equipo en reparación o en el cual se está trabajando.
71
Púrpura: Se usa como color básico para indicar riesgos producidos por radiaciones
ionizantes. Deberá usarse el color amarillo en combinación con el púrpura para las
etiquetas, membretes, señales e indicadores en el piso.
Blanco: El blanco se usa como color para indicar vía libre o una sola dirección; se le aplica
asimismo en bidones, recipientes de basura o partes del suelo que deben ser mantenidas
en buen estado de limpieza.
Blanco con negro: El blanco con franjas negras diagonales sirve como control de circulación
en accesos, pasillos, vías de tránsito, etc. Con franjas negras diagonales sirve como control
de circulación en accesos, pasillos, vías de tráfico, etc.
Por lo tanto, se recomienda que la estructura a implementar sea pintada de color amarillo.
También se recomienda que el operario nunca se desconecte de su línea de vida mientras
se encuentre sobre los 1800 [mm] desde el piso (OSHA 1926.502 (b1) (1)).
10. SOPORTE DEL PRODUCTO El soporte del producto suele no considerarse como parte del diseño, pero es un punto
importante para las actividades que va a desarrollar el producto final. En esta etapa el
equipo de diseño debe tener la preocupación de tener una relación con los clientes para
así tener las características buenas y malas del producto. Por lo anterior, es necesario que
el equipo de diseño proponga a los proveedores de las partes que componen el producto
con los cuales el equipo realizo los cálculos pertinentes. Dentro de la información entregada
al cliente se incluirá los planos respectivos para así señalar el lugar donde será la
fabricación y el montaje del producto.
10.1 Planos.
Los planos de la estructura diseñada están adjuntos al informe de proyecto.
10.2. Recomendaciones
En esta sección se dan a conocer detalles esenciales antes y durante la puesta en pie de la
estructura, y también recomendaciones que no se pueden pasar por alto, especialmente las
sugerencias de montaje.
72
10.2.1 Recomendaciones antes del montaje
Antes de tomar este proyecto e implementarlo se deben tener en cuenta varios aspectos
fundamentales.
1°.- Según norma Chilena que se guía por la norma OSHA (Administración de Seguridad y
Salud Ocupacional) (Occupational Safety and Health Administration) y por el ministerio de
salud chileno “Sistemas Personales para detención de caídas” escrito por Carlos Martínez
Núñez (23/05/2013) Sección Elementos de Protección Personal del Departamento de Salud
Ocupacional, ambos señalan que Cualquiera sea el punto de anclaje posible, este deberá
resistir una carga mayor o igual a 2.226 Kg (App. 22 KN) por trabajador conectado (OSHA
1926.502)”.
2°.- Para un trabajo en altura, la estructura soportante deberá como mínimo ser capaz de
contener 22.000[N],
3°.- En este informe se trabajó con una carga menor a los 22KN, reduciendo a
prácticamente a la mitad dicha carga (11KN) por temas de análisis y recomendaciones de
los docentes.
4°.- En el caso de que sea implementado este proyecto, se debe considerar por parte del
ingeniero o personal responsable de la aplicación estudiar la estructura, ya que se ha
bajado la carga mínima a la mitad.
5º.- Por un tema de tiempo y lo complejo de la estructura existente -que es el soporte de la
cinta transportadora en la empresa- no existieron las condiciones necesarias para llevar a
cabo un estudio detallado de la misma, por lo que se recomienda que antes de implementar
este proyecto, se realicen los análisis pertinentes para verificar que el sistema existente
soporte el peso de nuestra estructura que es de aproximadamente 666,350
KG=6536,894[N] determinados por las medidas indicadas anteriormente (6.4.3, medidas
finales de las secciones de perfil a soldar) Y por los Kg/m de los diferentes perfiles (Pág.
104) según el software Creo PTC, el peso es de 6526,85[N]. Este peso aumenta al incluirle
la carga que está establecida por norma para un trabajo en altura, ya que debe soportar
como mínimo una carga 22000 [N] (1º, recomendaciones antes del montaje), que para fines
prácticos en este proyecto se utilizó 11000[N] (3º, recomendaciones antes del montaje). Por
tanto, en resumen serían aproximadamente 17540[N] distribuidos en la estructura según
nuestra perspectiva.
6º.- Sobe la cantidad de soldadura: En este proyecto se hicieron los estudios y cálculos de
la cantidad de soldadura a utilizar en el ensamble del producto, pero cabe destacar y
mencionar que, dentro de estos resultados sólo está contemplado la estructura completa, no
está incluido la cantidad de soldadura de anclaje, donde se unen los 10 pilares al perfil
donde se apoya la cinta transportadora.
10.3 Montaje
“Soldar a nivel del suelo las 4 partes principales, la viga principal, las vigas secundarias, las
diagonales y los pilares verticales”.
73
Como equipo, se analizaron varias opciones, llegando a un consenso de que el montaje
antes mencionado es el más adecuado y seguro para el operador que trabaje en la
soldadura, ya que otras alternativas implican trabajar a una determinada altura, lo que
originaría un riesgo extra a la actividad, algo que por lógica debe evitarse, ya que es un
factor inverso a la seguridad.
El equipo de diseño N°3 recomienda seguir los siguientes pasos al momento del
ensamble y montaje del producto:
Paso N° 1
Para iniciar la operación de montaje se inicia con la soldadura de la secciones de las 2 vigas
IPN 180 (la de 12000 y 4000 mm), obteniendo así la viga principal de 16000mm.
Paso N° 2
Se Sueldan 3 vigas secundarias IPN 80 de 764mm de manera perpendicular a la viga
principal, (Figura 54, viga principal y secundaria.) con un perfil en el extremo y las otras
distanciadas a 4000mm. Luego se suelda la 4ª viga secundaria de 804mm a una distancia
de 4000mm de la última viga secundaria soldada anteriormente. Finalmente se suelda la
última viga secundaria de 884mm en el extremo libre. Quedando finalmente como lo
muestra la siguiente Figura 54, viga principal y secundaria.
Figura 54, viga principal y secundaria.
Paso N° 3
Al tener soldada la viga maestra con las secundarias se procede a soldar los 10 pilares
verticales (2 por cada horizontal) a los extremos de las vigas secundarias por su extremo
inferior, los pilares de las mismas longitudes deben ir soldados en una misma viga
secundaria.
El orden de soldadura de los pilares debe ser en el mismo orden y dirección que las
soldaduras de las vigas horizontales secundarias.
74
Se comienza soldando los 6 pilares de 2400mm. Luego de sueldan los 2 pilares de 3200
mm a la viga secundaria de 704mm. Para finalizar se sueldan los 2 últimos pilares de
4740mm a la viga secundaria de mayor longitud (804mm). Como apoyo se tiene la siguiente
figura. (Según lo descrito anteriormente, y siguiendo la figura, el orden de unión y soldadura
es de derecha a izquierda)
Figura 55, estructura soportante.
Paso N° 4
Soldar los apoyos diagonales en 45° respecto a la vertical entre la viga secundaria y el pilar
vertical, como se aprecia en la siguiente Figura 56
Figura 56, diagonal.
Paso N° 5
75
Una vez realizado los pasos del 1 al 4, se procederá a realizar este último paso que
consiste en el levantamiento de la estructura a la posición ideal y permanente donde se
usará.
La forma y los mecanismos que se utilizarán para el izaje de la estructura completa
quedarán a criterio del jefe de operaciones de re-manufactura, o cualquier persona que la
empresa disponga para su cumplimiento.
76
10.4 Ejecución de soldadura
Para una buena ejecución se deben usar los electrodos y tipo de soldadura recomendada
en el punto 6.4.2 (Pág. 48), eso sí, la cantidad y su forma de ejecución quedarán a criterio
del encargado de la empresa o similar que tenga la responsabilidad de llevar a cabo la
unión de las vigas y sus secciones o implementar el proyecto.
10.5 Cotización de materiales
La cotización de materiales corresponde a los precios de los compontes que conforman el
proyecto. La cotización de que se realizó corresponde a los perfiles que componen la
estructura soportante, dicha cotización se encuentra entre los anexos, en la pagina 105
10.6 Procedimiento en caso de caídas desde altura
El procedimiento de rigor en caso de caídas que debe seguir Aserradero Arauco en la división de Re-manufactura se deberá regir por la normativa de Chile, a través de la ley de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales Nº16.744(modificada por la ley de subcontratación Nº20.123), la cual califica las caídas desde una altura mayor o igual a 1,8 metros como accidentes graves y/o fatales, en caso de que ocurrir, la norma estable los siguientes pasos obligatorios que debe cumplir la empresa.
1. Detener inmediatamente las faenas; de ser necesario, evacuar el lugar. 2. Informar a las autoridades fiscalizadoras (Inspección del trabajo y seremi de Salud) 3. Reanudar los trabajos sólo previa autorización escritas de los fiscalizadores.
77
11. Conclusión
El proyecto anteriormente descrito fue desarrollado para ser ejecutado en “Aserradero
Arauco” en su subdivisión de Re-Manufactura, ubicado a las afueras de la ciudad de
Valdivia. Este aserradero se encuentra situado en el kilómetro 781 de la ruta 5 sur, en la
comuna de San José de la Mariquina, XIV Región de los Ríos, Chile. Proyecto que fue
estudiado con el propósito de “crear una línea de vida para trabajos en altura” para brindar
la mayor seguridad posible a un operario que trabaja sobre una cinta transportadora y que
no cuenta con las medidas de seguridad necesarias y tampoco con los estudios de análisis
pertinentes para dicha labor.
Desde un principio, todo este proyecto fue guiado por el texto guía (Ullman, 2010), el cual
indicaba los pasos a seguir durante todo el proceso de diseño mecánico.
La primera visita realizada a la empresa fue para tener un conocimiento previo de la
situación a estudiar, pero lo más importante de esta visita fue obtener de parte de los
clientes (Prevencionista de riesgos, Gerente de mantención, operario de mantención,
Gerente de excelencia operacional) el levantamiento de información obteniendo los
requerimientos, lo que en realidad ellos querían para el producto, los cuales estos
posteriormente fueron transformados en especificaciones técnicas.
Después de una serie de combinaciones por medio de la matriz QFD (recomendado por
nuestro texto guía, (Ullman 2010) entre las especificaciones y la valoración de los
requerimientos se pudo obtener la importancia de cada especificación, y así poder tener
más claro las prioridades.
Posteriormente se realizó la generación de conceptos donde el objetivo era tener diferentes
combinaciones y soluciones al problema, donde quedó como enseñanza que para un
problema existen múltiples soluciones y que no siempre la idea que uno posee es la mejor,
sino que más bien, la combinación de las mismas resulta ser más óptima.
Durante el desarrollo de conceptos surgieron diversos problemas debido a diferentes
restricciones que fueron apareciendo en el transcurso del planteamiento, ya sea porque no
se poseen las herramientas necesarias o los programas a utilizar no lo permiten, pero lo
importante de esto es que se logró obtener un resultado final a dicha etapa.
Al ir pasando el tiempo, y después de diferentes análisis y conclusiones sobre el avance del
proyecto y al finalizando las etapas que sugiere el texto guía, se llegó finalmente al
desarrollo del producto, etapa esencial, ya que en esta es donde se diseña y donde va
tomando forma el producto que se espera al finalizar este proyecto. Acá es donde el
concepto se llevó a cabo.
Para tratar de obtener un buen resultado se utilizaron diversas prácticas, que están
contempladas dentro de “las buenas prácticas”, para así poder idear un producto final de
calidad, como lo fueron, centrarse en la vida del producto, la planificación mediante la carta
Gantt, comunicación correcta de la información, entre otras.
El desarrollo del producto no estuvo exento de complicaciones. El concepto y sus partes se
debió llevar a un análisis estático, en el cual surgieron diversos problemas debido a los
78
conocimientos que se tenían sobre dicho análisis, ya que no se contaba con los
conocimientos necesarios, pero con la ayuda y apoyo de los docentes responsables se
pudo llegar a un consenso y obtener resultados aproximados que a la par estaban siendo
también analizados mediante software (Creo Parametric 2.0) de elementos finitos, software
que fue de una inmensa utilidad, ya que dichos análisis mencionados anteriormente fueron
calculados con mayor exactitud y nos ayudaron a entender mejor el problema y facilitar la
elección y las medidas de los diversos materiales a utilizar finalmente en la estructura (la
gran mayoría por catálogos), debido a los diferentes esfuerzos y desplazamientos que
arrojaron las modelaciones, sin dejar de mencionar que también limitaba el factor de
seguridad que es de suma importancia, ya que brinda confiabilidad al producto.
Finalmente se pudo generar el producto el cual consiste en un sistema de anclaje móvil que
tiene una rápida respuesta y solución ante un eventual accidente.
A esto se le incluyó un soporte, ya que como una buena práctica está la preocupación de
toda la vida del producto, por ende, se dan las recomendaciones pertinentes para su uso y
las sugerencias de montaje para que el proyecto sea implementado de buena manera, sin
dejar de lado, mencionar que también se incluyen los planos del producto y sus secciones.
Dentro de todo el proceso de diseño mecánico se pueden rescatar muchas cosas que
harían demasiada extensa esta sección, pero lo más relevante fue ingresar en el mundo del
diseño mecánico, de pasar de los números de un cuaderno a tener algo concreto, algo que
pueda tal vez ser implementado y usado por los clientes.
Fue de gran utilidad las visitas a terreno, ver lo que probablemente nos depare la vida
profesional, ver más allá de las cuatro paredes de las aulas, pizarras, cuadernos y apuntes,
y para así entender de mejor forma como es la vida afuera, en la industria, donde día a día
se pone a prueba los conocimientos que se están forjando en estos momentos y aplicando
la mayoría de ellos en este proyecto.
Lo más importante de toda esta etapa de proyecto fue sin duda trabajar en equipo, la
enseñanza que queda después de varios meses de haber trabajado todos los días con
personas que ni siquiera se conocían, pero que finalmente formaron un equipo de trabajo
algo que de todas maneras se verá en la vida profesional, ya que no servirá de nada tener
todos los conocimientos si no eres capaz de saber complementarlos con lo de los demás.
El trabajo en equipo puso a prueba muchas cosas, una de ellas fue la de llegar a una idea
final de producto, ya que todos poseían ideas diferentes y las defendían con argumentos,
pero lo rescatable fue la combinación de dichas ideas para obtener un producto final.
El equipo (N°3) está satisfecho con lo obtenido para ser el primer proyecto que se realiza y
donde se llevó al límite los conocimientos para finalizar esta etapa de la mejor manera
posible.
79
Bibliografía Danilo Silva V., ACHS. Seguridad para trabajos en altura. Por un trabajo sano y seguro.
Instituto nacional de normalización. 2006. Acero para uso estructural. NCH 203 of 2006. Santiago de
Chile : s.n., 2006.
—. 2005. Conectores con puerta de trabajo automatico y cierre automatico. NCH 1258/5 of 2005.
Santiago de Chile : s.n., 2005.
—. 2005. Estrodos y amortiguadores de impacto. NCH 1258/2 of 2005. Santiago de Chile : s.n., 2005.
—. 2005. Parte lineas de vida autoretractiles. NCH 1258/3 OF 2005. 2005.
—. 1978. Prevencion de riesgos. Colores de seguridad. NCH 1410/ of 1978. Santiago de Chile : s.n.,
1978.
—. 2004. Sistemas personales para detencion de caidas. NCH 1258/1 of 2004. Santiago de Chile :
s.n., 2004.
NAEMNT. 2006. PHTLS. USA : Prehospital Emergency Care Editorial Board, 2006.
Occupational Safety & Healt Administration. 1926 . Safety and Health Regulations for Construction.
Fall Protection . USA : s.n., 1926 . 1926.502 .
R.C., Hibbeler. 2006. Mecanica de materiales. Mexico : Pearson educación, 2006.
Stamatis, D. H. 2002. Six Sigma and Beyond. USA : Ebook, 2002. págs. 97-167. Vol. 6. 10.1201.
Ullman, David G. 2010. http://highered.mcgraw-
hill.com/sites/0072975741/student_view0/templates.html. http://highered.mcgraw-
hill.com/sites/0072975741/student_view0/templates.html. [En línea] McGraw-Hill Higher Education,
2010.
—. 2010. The Mechanical Design Process. New York : McGraw-Hill, 2010. 4ta edicion.
—. 2010. The Mechanical Design Process. New York : McGraw-Hill, 2010. 4ta edicion.
80
Anexos
Indura
81
Indura
82
Propuesta del producto
Nombre de la organización: Grupo 3, 5º semestre Fecha: 15/04/13
Nombre del producto propuesto: Líneas de vida para la intervención de equipos en altura,
Aserradero Arauco
Resumen: El propósito de este proyecto es proteger a los trabajadores en una eventual
caída desde estos equipos (Filtros de manga, Cintas de alimentación Finger, Cinta de
alimentación Triturador entre otros equipos).
Trasfondo del producto: Actualmente se están utilizando puntos de anclaje que
posiblemente no pueden soportar una caída del operario, por lo tanto, se necesita crear
puntos de anclaje para mayor seguridad para lo antes mencionado.
Mercado del producto: Aserradero Arauco.
Competencia: En este caso, la competencia es el sistema que se está implementando
actualmente en la empresa, que consiste en una única cuerda con mosquetón conectada al
arnés y al trabajar se conecta a la baranda.
Capacidad de diseño: Los miembros del grupo están preparados para llevar a cabo el
proyecto, ya que tenemos conocimientos previos proporcionados por la Universidad Austral
de Chile, tanto en el área de Bachillerato en Ciencias de la Ingeniería como en elementos
finitos y estáticos, lo que permite así, el análisis y simulaciones mediante software.
Detalles de la distribucion :
Detalles de la propuesta:
Tarea 1: Identificar el cliente.
Tarea 2: generar requerimientos del cliente.
Tarea 3: establecer ojetivos.
Miembro del equipo: Jorge Carrasco M.
Preparado por: Grupo 3, V semestre.
Miembro del equipo: Matías Correa H.
Revisado por: Héctor Noriega
Miembro del equipo: Sergio Muñoz B.
Aprobado por:
Miembro del equipo: Sergio Orellana A.
AA.A.asasasdasdsadasfA.
83
Análisis Pro-Con
Nombre del grupo: Grupo 3. V Semestre Fecha:11.04.13
Pro-Con: “Celulosa Arauco, Re manufactura, líneas de Vida para la intervención de
equipos en altura”
Pro
• Empresa de prestigio en el país (1)
• Experiencia de la empresa (1)
• El interés de seguridad en la empresa (1)
• Una buena relación entre la empresa y la
universidad (1)
• Apoyo por parte de la docencia en el
proyecto (1)
• Disponibilidad para trabajar en equipo (1)
• Aumentar la credibilidad de PBL (0,5)
• posicionar la Universidad de manera
positiva (0,5)
• Trabajar con las empresas aplicando los
conceptos de estática en el trabajo.(1)
Puntaje:
8 puntos
Con
• La falta de experiencia y conocimiento (1)
• Un tiempo de viaje considerable para
trabajar (0,5)
• No haber trabajado en equipo antes (0,5)
• El desconocimiento de las diferentes
normas de seguridad (Empresa) (0,5)
• Que el proyecto no tenga buena
acogida(1)
• Que la empresa suspenda sus
funciones(1)
• El riesgo de un accidente que pueda
ocurrir a algún miembro del equipo(1)
• Que al cliente no le gusta el sistema de
seguridad(1)
Puntaje:
6.5 puntos
Miembro del grupo: Jorge Carrasco Preparado por: Jorge Carrasco, Matías
Correa, Sergio Muñoz, Sergio Orellana.
Miembro del grupo: : Matías Correa Revisado por: Héctor Noriega
Miembro del grupo: Sergio Muñoz Aprobado por:
Miembro del grupo: Sergio Orellana
84
Análisis FODA
85
Planificación del proyecto
Nombre del grupo: Grupo 3 Fecha: 30-04
Nombre del producto : “Aserradero Arauco, Re manufactura, líneas de Vida para la
intervención de equipos en altura”
Tarea
1
Nombre de la tarea: Descubrimiento y elección del proyecto
Objetivos :
1.1 Definir el problema
1.2 Antecedentes generales
1.3 Antecedentes re manufactura Arauco
1.4 Objetivo general
1.5 Objetivos específicos
Entregable: Informe
Decisiones necesitadas:
Decisión 1: Visitar a la empresa
Decisión 2: Trabajo en equipo
Decisión 3: Enfocar el problema sólo en el área de estática
Personal necesitado
Titulo: Equipo de trabajo Horas: 5 Porcentaje de trabajo dedicado: 100%
Tiempo estimado Tiempo total: 5 Días necesitados: 1 día
Secuencia:
Antecesor: Sucesor: Planificación del proyecto
Fecha de inicio: Fri 26-04-13 Fecha de término: Fri 26-04-13
Costos: :
86
Tarea
2
Nombre de la tarea: Planificación del proyecto
Objetivos: Planificar el informe para cumplir los plazos de entrega, de la misma
forma planificamos nuestro proyecto.
Entregable: Carta Gantt
Decisiones necesitadas:
Decisión 1: Determinar la forma de trabajo del equipo.
Decisión 2: Usaremos la carta Gantt para controlar el avance del equipo.
Decisión 3: Usamos el método cascada y stage-gate, dependiendo de la situación.
Personal necesitado Título: Equipo de trabajo Horas: 4 Porcentaje de
trabajo dedicado: 50
Tiempo estimado Tiempo total: 10 Días necesitados: 5
Secuencia:
Antecesor: Descubrimiento y elección del problema Sucesor: definición del
producto
Fecha de inicio: Sat 29-04-13 Fecha de término: Mon 03-05-
13
Costos:
87
Tarea
3
Nombre de la tarea: Definición del producto
Objetivos
3.1 Identificar a los consumidores
3.2 Requerimientos de los consumidores
3.3 Importancia de los requerimientos
3.4 Identificar y evaluar a la competencia
3.5 Generar especificaciones de ingeniería
3.6 Relación entre requerimientos y especificaciones
3.7 Objetivos e importancia de las especificaciones
3.8 Relación entre especificaciones
Entregable:
Registrar la información obtenida por las tareas en la matriz QFD
Decisiones necesitadas:
Decisión 1: Determinar las características principales del producto para proceder
posteriormente a su diseño.
Personal necesitado
Título: Equipo 3 Horas: 5 Porcentaje de trabajo dedicado: 40
Tiempo estimado Tiempo total: 10 Días necesitados: 5 días
Secuencia:
Antecesor: planificación
Sucesor: Diseño conceptual
Fecha de inicio: 06/05/13 Fecha de término: 10/05/2013
Costos: :
88
Tarea
4
Nombre de la tarea: Diseño conceptual
Objetivos : 4.1 Ingeniería inversa
4.2 Descomposición conceptual
4.3 Método morfológico
4.4 Evaluación de conceptos
4.5 Descripción de conceptos
Entregable: Informe que entregue soluciones viables al problema de diseño
Decisiones necesitadas:
Decisión 1: Definir las características principales de las líneas de vida para la
intervención de equipos en altura”
Decisión 2: Determinar conceptos con los cuales trabajaremos
Personal necesitado
Título: Equipo de trabajo (grupo 3) Horas: 5 Porcentaje de trabajo dedicado:
40
Tiempo estimado Tiempo total: 20 Días necesitados: 10
Secuencia: Presedor: Tarea 3 Sucesor: Tarea 5
Fecha de inicio: 13-05-13 Fecha de término: 24-05-13
Costos: :
89
Tarea
5
Nombre de la tarea: Desarrollo del Producto
Objetivos :
-generación de análisis de fuerzas y deformaciones del producto
-selección de materiales
-modelación del producto
Entregable:
-Análisis de fuerzas y deformaciones a las que será sometido.
-Modelamiento en creo.
-investigación de materiales
Decisiones necesitadas:
Decisión 1: el producto cumple con las necesidades del cliente
Decisión 2: se aprueba el desarrollo del producto
Personal necesitado
Título: Equipo de trabajo Horas: 5 Porcentaje de trabajo dedicado: 100%
Tiempo estimado Tiempo total: 100 Días necesitados: 20 Días
Secuencia:
Antecesor: Diseño Conceptual Sucesor: Soporte del Producto
Fecha de inicio: Sat 27-05-13 Fecha de término: Mon 21-06-13
Costos:
90
Tarea
6
Nombre de la tarea: Soporte del producto
Objetivos :
6.1. planos
6.2. Recomendaciones
6.2. Recomendaciones antes del montaje
6.3. Montaje
6.4. Ejecución de soldadura
6.5. Cotización de materiales
6.6. procedimiento en caso de caídas desde altura
Entregable: Informe, planos
Decisiones necesitadas:
Decisión 1:
Personal necesitado
Título: Equipo de trabajo Horas: 5 Porcentaje de trabajo dedicado: 50
Tiempo estimado Tiempo total: 25 Días necesitados: 10 días
Secuencia: Antecesor: Sucesor:
Fecha de inicio: Tue 24-06-13 Fecha de término: Mon 05-07-13
Costos:
91
Ingeniería inversa para comprender el funcionamiento.
Nombre del equipo: equipo 3 Fecha: 17-05-2013
Producto Descompuesto: Cuerda de sujeción con anclaje en la pasarela utilizado en
Aserradero Arauco en la división de Re manufactura
Descripción: El sistema de protección personal para trabajos con riesgo de caídas analizado
es un arnés de seguridad que está conectado a una pasarela mediante una cuerda estática.
Como funciona: En primer lugar el trabajador se coloca el arnés de seguridad (1) a su
cuerpo, luego el operador sube a la cinta transportadora para realizar ya sea la mantención o
el trabajo que desea realizar conecta el arnés a la cuerda estática (3) a través de un
mosquetón (2) y a su vez la cuerda también a través de un mosquetón (2) la conecta al punto
de anclaje (4) que en el caso del aserradero es una baranda. Una vez realizada la tarea
desconecta la cuerda del punto de anclaje y desconecta la cuerda del arnés para descender
de la cinta y para finalizar se saca el arnés de seguridad.
Interacciones con otros objetos
Component
e # Nombre del
component
e
Otros
componentes
Flujo de
energía
Flujo de
información
Flujo del
material
1 y 2 Arnés de Mosquetones Energía El mosquetón
1
2
3
4
92
seguridad Fuerza
[N]
permite la unión
entra la cuerda
de sujeción y el
arnés
2 y 3 Mosquetón Cuerda de
sujeción
Fuerza
[N]
La cuerda y el
mosquetón
permite sujetar
al operario en
caso de caídas
3 y 4 Cuerda
estática
Punto de
anclaje
Fuerza
[N]
La cuerda
estática y la
estructura
permiten la
detención de la
caída
Flujo de energía, información y materiales
Compo
nente # Nombre del
componente
Interface del
componente
#
Flujo de energía,
información, material
Imagen
1 y 2 Arnés de
seguridad
Mosquetón El arnés de seguridad
con el mosquetón debe
ser usado a trabajos en
altura que sean igual o
superior a 1,8 metros de
altura. El mosquetón
permite la unión entre el
arnés y la cuerda de
seguridad.
2 y 3 Mosquetón Cuerda de
seguridad
Es la línea que
mantiene al arnés y a la
baranda unidas.
93
3 y 4 Mosquetón Baranda Permite un trabajo
seguro en la altura ya
que detiene la caída del
operario
Links and drawing files:
Miembro del equipo: Jorge Carrasco M.
Preparado por:
Miembro del equipo: Matías Correa H.
Revisado por:
Miembro del equipo: Sergio Muñoz B.
Aprobado por:
Miembro del equipo: Sergio Orellana A.
Mecánic Design Process Designed by Professor David G. Ullman
Copyright 2008, McGraw Hill Form # 17.0
94
Calculo de caídas
95
Calculo de esfuerzos con Crep PTC, IPN180
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 16) [m] con dirección (-1, -6,0).
Metodo de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
96
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 14) [m] con dirección (-1, -6,0).
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
97
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 12) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
98
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 10) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
99
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 8) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
100
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 6) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
101
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 4) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
102
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 2) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
103
Se aplicó una fuerza de 11 [KN] en las coordenadas (0, 0, 0) [m] con dirección (-1, -6,0)
Método de stress von Mises con multipass de grado 1 a 9
Porcentaje de convergencia: 2
104
Catálogo de vigas
105
Cotización
106
Carta Gantt