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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

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Page 1: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 2: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 3: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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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

Page 4: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 5: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

5

Page 6: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 7: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 8: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

8

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

Page 9: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 10: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 11: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 12: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

12

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.

Page 13: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

13

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.

Page 14: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

14

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.

Page 15: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

15

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.

Page 16: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 17: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 18: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

18

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

Op

erar

io e

n m

ante

nci

ón

Pre

ven

cio

nis

ta d

e ri

esg

o

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 (%)

Co

nti

nu

idad

del

rie

l

Mts.

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

34

asda

Figura 12 Analizar importancia de los requerimientos para cada cliente.

Page 19: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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 (%)

Mu

y b

uen

o

Bu

eno

No

rmal

Mal

o

Mu

y m

alo

1 2 3 4 5

Actual

asda

x

x

x

x

x

Que la desaceleración de la caída no ponga en riesgo al operario

Op

erar

io e

n m

ante

nci

ón

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

27

asda

Page 20: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.)

Page 21: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

per

ario

en

man

ten

ció

n

Pre

ven

cio

nis

ta d

e ri

esg

o

Ger

ente

en

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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 (%)

Tie

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o d

e tr

abaj

o d

el o

per

ario

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uso

Dis

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N]

Co

nti

nu

idad

del

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l

1

Mts. J .Mm. MIN.

Actual

Relacion fuerte (9)

Relacion moderada (3)

Relacion baja (1)

15

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13

15 19

25

19

24 24

25 14 14

15 10 19 19

27 25 24 24

35 25 13 15 13

x

asda

Mu

y m

alo

X

Cant.

dasdas

Figura 14 Relación entre requerimientos y especificaciones.

Page 22: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Oper

ario

en m

ante

nci

ón

Pre

ven

cionis

ta d

e ri

esgo

Ger

ente

en m

ante

nci

on

Ger

ente

exce

lenci

a oper

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

mpo d

e tr

abaj

o d

el o

per

ario

Pas

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1 2 3 4 5

Mts. J .Mm. MIN.

Actual

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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

Muy b

uen

o

Buen

o

Norm

al

Mal

o

Muy m

alo

asda

X

X

X

X

X

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.

Page 23: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

ente

en

man

ten

cio

n

Tie

mp

o d

e tr

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).

Page 24: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

ta d

e ri

esg

o

Ger

ente

en

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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

a el

uso

Dis

tan

cia

usa

da

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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

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.

Page 25: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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).

Page 26: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 27: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 28: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 29: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 30: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 31: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 32: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 33: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 34: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 35: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 36: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 37: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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)

Page 38: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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;

Page 39: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 40: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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)

Page 41: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 42: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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)

Page 43: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 44: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 45: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 46: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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]

Page 47: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 48: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 49: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 50: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 51: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 52: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 53: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 54: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 55: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 56: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 57: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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].

Page 58: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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)

Page 59: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

(

( (

( ( (

Page 60: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 61: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

61

Tabla 11, serie vigas laminadas IPN.

Page 62: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 63: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 64: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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]

Page 65: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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]

Page 66: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 67: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 68: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

+

-

Page 69: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

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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.

Page 71: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 72: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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”.

Page 73: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 74: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

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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.

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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.

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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

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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.

Page 79: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

79

Bibliografía Danilo Silva V., ACHS. Seguridad para trabajos en altura. Por un trabajo sano y seguro.

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—. 1978. Prevencion de riesgos. Colores de seguridad. NCH 1410/ of 1978. Santiago de Chile : s.n.,

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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-

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—. 2010. The Mechanical Design Process. New York : McGraw-Hill, 2010. 4ta edicion.

—. 2010. The Mechanical Design Process. New York : McGraw-Hill, 2010. 4ta edicion.

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80

Anexos

Indura

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81

Indura

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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.

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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

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84

Análisis FODA

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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: :

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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:

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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: :

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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: :

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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:

Page 90: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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:

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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

Page 92: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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.

Page 93: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 94: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

94

Calculo de caídas

Page 95: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 96: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 97: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 98: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 99: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 100: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 101: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 102: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 103: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

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

Page 104: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

104

Catálogo de vigas

Page 105: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

105

Cotización

Page 106: INFORME V SEMESTRE G 3.pdf

106

Carta Gantt