UVRDOÉAONÁ - Biblioteca Virtual UJAP | Just another … · 2015-12-11 · Anexo B: Tabla de...

i

UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ

Autor: González Jesús C.I. 18.468.846

Urb. Yuma II, Calle Nº 3, Municipio San Diego

Teléfono: (0241) 8714240 (Master) - Fax: (0241) 871239

DISEÑO DE UN MECANISMO SUJETADOR PARA RETIRAR LOS SEPARADORES DE CARTÓN Y MARCOS ALINEADORES DE

LAS PALETAS DE BOTELLAS DE ENTRADA A LA LINEA DE KETCHUP.

ii

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICCA

CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN MECANISMO SUJETADOR PARA RETIRAR LOS SEPARADORES DE CARTÓN Y MARCOS ALINEADORES DE LAS

PALETAS DE BOTELLAS DE ENTRADA A LA LINEA DE KETCHU P.

Empresa: ALIMENTOS HEINZ, C.A.

Autor: González Jesús C.I.: 18.468.846

San Diego, 07 de Junio de 2015

iii


FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL

DISEÑO DE UN MECANISMO SUJETADOR PARA RETIRAR LOS SEPARADORES DE CARTÓN Y MARCOS ALINEADORES DE LAS


CONSTANCIA DE ACEPTACIÓN TUTOR EMPRESARIAL TUTOR ACADÉMICO Ing. Hugo Altamirano Ing. Giovanni Pizzella C.I.: 15.865.694 C.I.:V-4.455.859

Autor: González Jesús C.I.: 18.468.846

San Diego, 07 de Junio de 2015

iv


FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL

ACEPTACIÓN DEL TUTOR

Quien suscribe, Ingeniero Giovanni PizzellaP. portador de la cédula de identidad N° V- 4.455.859, en mi carácter de tutor del Informe de Pasantía presentado por el ciudadanoGonzález Castellanos Jesús Enrique, portador de la Cédula de Identidad N° V-18.468.846, tituladoDISEÑO DE UN MECANISMO SUJETADOR PARA RETIRAR LOS SEPARADORES DE CARTÓN Y MARCOS ALINEADORES DE LAS PALETAS DE BOTELLAS DE ENTRADA A LA LINEA DE KETCHUP. Presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y evaluación por parte del jurado examinador que se designe.

En San Diego, a los 12 días del mes de Junio del año dos mil quince.

___________________________

Ing. Giovanni Pizzella P. C.I.:V- 4.455.859

ÍNDICE

v

CONTENIDO Pp LISTA DE TABLAS ..................................................................................... viii LISTA DE FIGURAS ................................................................................... x RESUMEN..................................................................................................... xv INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1 CAPÍTULO I LA EMPRESA 1.1 Descripción de la empresa……………………………….. 3 1.2 Ubicación Geográfica………………………….…………. 1.3 Misión……………………………………………………… 1.4 Visión……………………………………………………… 1.5 Valores……………………………………………………. 1.6 Políticas de la Empresa………………………………….. 1.7 Objetivos de la Institución………………………………. 1.8 Estructura Organizativa………………………………… 1.9 Reseña Histórica………………………………………….

3 4

4 4 4 5 5 6

II EL PROBLEMA 2.1 Planteamiento del Problema................................................. 9 2.2 Formulación del Problema.................................................... 11 2.3 Objetivos................................................................................. 11 2.3.1 Objetivo General............................................................... 11 2.3.2 Objetivos Específicos........................................................ 11 2.4 Justificación............................................................................ 12 2.5 Limitaciones............................................................................ 12 2.6 Alcance.................................................................................... 12 III MARCO TEÓRICO 3.1 Antecedentes........................................................................... 14 3.2 Bases Teóricas........................................................................ 17 3.2.1. Manipulador de Carga...................................................... 17 3.2.2Estructura de los Manipuladores....................................... 17 3.2.3Tipos de articulaciones...................................................... 19 3.2.4Depaletizador Heinz.......................................................... 20 3.3. Consideraciones de diseño.................................................... 21 3.3.1 Factores de diseño............................................................. 21 3.3.2 Factor de Seguridad........................................................... 22 3.3.3 Esfuerzos........................................................................... 23 3.3.4 Soldadura.......................................................................... 36 3.3.5 Soportes Atornillados................................................ 38 3.3.6. Selección de Rodamientos……………………..…….… 39

vi

3.3.7. Sistema Neumático……………………..……..……...… 3.3.8. Cilindros Neumáticos………………………..……......... 3.3.9. Simbología de Sistemas Neumáticos…………………… 3.3.10. Sistema Hidráulico…………………....……………… 3.3.11. Comparación entre neumática e hidráulica…………… 3.3.12. Automatización…………………………………...…… 3.3.13. Diagrama de escalera……………………………..… 3.4. Definición de Términos Básicos.............................................

41 42 44 45 46 48 49 50

IV FASES DE LA INVESTIGACIÓN 4.1 Desarrollo de las Fases Metodológicas………………...… 55

4.1.1. Fase I: Evaluar la situación actual del proceso para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de ketchup……………………………………………………..…

55 4.1.2. Fase II: Mediciones de los factores relevantes, de los

sistemas que van a interactuar con el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup………………………………………………………

55 4.1.3. Fase III: Elegir qué tipo de elementos (hidráulicos,

neumáticos, eléctricos) son los apropiados para el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup………………………………………………………

56 4.1.4. Fase IV: Elegir, diseñar y programar el sistema de

control que sea más apropiado (PLC, Microcontroladores u otros)…………………………………………………..…….

4.1.5. Fase V: Construir el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup……………………

56

57

V RESULTADOS

5.1 Evaluar la situación actual del proceso para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de kétchup……………………………………………………..…

5.2 Tomar datos, mediciones de los factores relevantes, de los sistemas que van a interactuar con el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos

58

vii

alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup……………………………………………….……

5.3 Elegir qué tipo de elementos (hidráulicos, neumáticos, eléctricos) son los apropiados para el mecanismo sujetador a fin de retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup…………………………………………………….

5.4Elegir, diseñar el mecanismo, así como también el programa de sistema de control que sea más apropiado (PLC, Microcontroladores u otros)……………………….…

5.4.1 Alternativas para la formulación……………….……… 5.4.2 Dimensionamiento de las partes que integran el sistema diseñado…………………………………………….……….. 5.4.3Análisis de diseño………………………………………

5.5 Construir el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup………………...

59

61

65 65

85 90

102 VICONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 Conclusiones............................................................................. 107 6.2 Recomendaciones..................................................................... 109 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Impresas…………………………………………………………… ANEXOS

110

Anexo A:Factores radiales y de empuje para rodamientos de hilera única, ranura profunda………………………………….

113

Anexo B: Tabla de propiedades de tubería de acero circular…….. 114 Anexo C: Tabla de peso de tubería de acero estructural…………. 115 Anexo D: Tabla de propiedades del acero A36………………….. 116

Anexo E: Propiedades de electrodo 7018………………………… 117 Anexo F: Tabla de selección de tornillos 8-11…………………… 119 Anexo G: Manual cilindros neumáticos FESTO…………………. 120 Anexo H: Manual peso de cilindros neumáticos FESTO………… Anexo I: Vista Isométrica del dispositivo con marco alineador…. Anexo J: Lay-Out del lugar de instalación………………………..

121 122 123

LISTADO DE TABLAS

viii

CONTENIDO

TABLA Pp.

1. Factores de Seguridad……………………………………………………….23

2. Comparación entre los sistemas neumáticos e hidráulicos……………...…...47

3. Ventajas y Desventajas de los sistemas Neumático, Hidráulico y Eléctrico...63

4. Características y limitaciones del mecanismo a diseñar……………………..66

5. Restricciones vs posibles soluciones………………………………………..77

6. Ponderación de criterios……………………………………………………..78

7. Ponderación de criterio, columna 2………………………………………….78

8. Ponderación de criterio, columna 3…………………………………………79

9. Ponderación de criterio, columna 4…………………………………………79

10. Resultados de la ponderación lógica de criterios……………………………79

11. Ponderación de soluciones, Criterio 1. …………………………………….80

12. Ponderación de soluciones, Criterio 1, Columna 2. ……………………….80


14. Ponderación de soluciones, Criterio 2. ………………………………….…81









23. Ponderación de soluciones, Criterio 5. …………………………………...83

ix

24. Ponderación de soluciones, Criterio 5, Columna 2. ……………………...83

25. Ponderación de soluciones, Criterio 5, Columna 3. ……………………...83

26. Ponderación final, Criterios vs Soluciones. ……………………………...84

LISTADO DE FIGURAS

x

CONTENIDO

FIGURA Pp.

1. Ubicación de la Empresa……………………………………………………3

2. Organigrama de la Empresa…………………………………………………6

3. Manipulador de carga……………………………………………………….18

4. Cadena cinemática abierta…………………………………………………..19

5. Tipos de articulaciones……………………………………………………...20

6. Depaletizador Línea Ketchup Alimentos Heinz, C.A……………………….21

7. (a) Paralelepípedo sometido a un momento flector MF puro; (b)

paralelepípedo afectado por el momento flector y (c) ampliación de un corte

en el medio del paralelepípedo………………………………………………25

8. Elementos de Máquina de igual sección transversal, e idénticos sistemas de

carga; difieren únicamente en cuanto a las correspondientes longitudes……28

9. Representación de un elemento de máquina largo, con un extremo libre de

girar, y el otro guiado, sometido a compresión, o ambos libres de girar

sometido a una carga axial F de compresión (la deformación del elemento ha

sido magnificada).……………………………………………………………29

10. Elemento de Máquina, con un extremo empotrado y el otro libre, sometido a

una carga axial F de compresión…………………………………………….29

11. Representación de elementos de máquina largos, sometidos a la carga axial de

compresión de compresión F; (a) elemento con ambos extremos empotrados;

(b) elemento con un extremo empotrado y el otro guiado…………………..30

12. Representación gráfica de los criterios de Euler y de Johnson para elementos

de máquina largos sometidos a cargas de compresión………………………31

13. Detalle de un sistema neumático básico……………………………………..42

xi

14. Cilindro neumático de simple efecto………………………………………..43

15. Cilindro neumático de doble efecto…………………………………………43

16. Simbología de Compresores y Motores Neumáticos………………………..44

17. Simbología de Cilindros y Válvulas Neumáticas……………………………45

18. Esquema de un circuito hidráulico………………………………………….46

19. Esquema de un diagrama de escalera………………………………………..49

20. Cartón Separador……………………………………………………………50

21. Marco Alineador de Botellas………………………………………………..51

22. Marco Alineador de Botella posición inicial………………………………..51

23. Marco Alineador de Botellas retirado por el Operador……………………..52

24. Marco Alineador…………………………………………………………….60

25. Marco Alineador…………………………………………………………….61

26. Dispositivo Sujetador por Ventosas…………………………………………68

27. Dispositivo Sujetador por soporte interior………………………………….69

28. Dispositivo Sujetador por soporte exterior…………………………………70

29. Dispositivo Sujetador por soportes laterales………………………………..71

30. Dispositivo Sujetador por soportes de uñas…………………………………72

31. Dispositivo Sujetador por uñas……………………………………………..85

32. Columna del dispositivo Sujetador por uñas……………………………….87

33. Estructura soporte de dispositivo Sujetador por uñas………………………88

34. Soporte de cilindros neumáticos elevadores de carga……………………….89

35. Soporte de cilindros neumáticos que desplaza las uñas……………………..89

36. Uñas soportes………………………………………………………………..90

37. Diagrama de corte y momento de la columna sometida a flexión…………..92

38. Dimensiones de la placa de acero……………………………………………93

39. Dimensiones de la placa de acero……………………………………………93

40. Soldadura sometida a flexión de la columna………………………………..95

41. Soldadura de la placa de acero sometida a corte……………………………97

xii

42. Soporte atornillado…………………………………………………………98

43. Momento flector al Soporte atornillado…………………………………….99

44. Cilindros neumáticos de doble efectos destinados al dispositivo…………103

45. Cilindros neumáticos de doble efectos destinados al dispositivo…………104

46. Motoreductor utilizado en la actualidad…………………………………...105

47. Orden de trabajo de construcción del dispositivo…………………………106

DEDICATORIA

xiii

A mis padres, María del Valle Castellanos y Carlos Enrique González, que

estuvieron acompañándome en mi camino, dándome apoyo y fortaleza, alentándome

a continuar y superar todos los obstáculos para llegar a mi meta. Mi hermano Oscar

González el cual seguirá mis pasos académicos para convertirse en un profesional.

A toda mi familia que siempre estuvo presente en todo momento y esperando con

emoción mi llegada al mundo profesional. Con mucho cariño les dedico esta

investigación a mis abuelos que me enseñaron el valor del trabajo, esfuerzo y

dedicación, y aunque ya no están presentes físicamente estoy seguro que estarán

orgullosos de mis logros.

Finalmente Y con mucho aprecio a mi tío Omar Ruiz que me brindo grandes

enseñanzas del mundo de la Mecánica con todo tu gran conocimiento y emoción.

Jesús González

AGRADECIMIENTOS

xiv

Mi más sincero agradecimiento:

En primer lugar a Dios por protegerme, guiarme y darme fuerzas para nunca

rendirme y superar obstáculos y dificultades a lo largo de toda mi carrera

universitaria.

A mi madre por todo el apoyo incondicional que me ha brindado, por ser mi fuente

de inspiración para alcanzar mis metas tal cual como ella lo hizo, por enseñarme a

ser buena persona, por la educación que me inculcó y por acompañarme siempre sin

importar problemas presentados.

A mi padre que me enseñó grandes valores, disciplina, respeto y que a pesar de las

vicisitudes nunca hay que dejarse caer y continuar con más fuerza nuestro trabajo.

A todos los profesores que de alguna forma me brindaron todos los conocimientos y

herramientas que ayudaron durante el desarrollo de mi carrera de pregrado y el

desarrollo del presente informe.

A mis primos y amigos, por creer en mí en todo momento y por brindarme su apoyo y

conocimiento.

A mistutores empresariales: Ing. Freddy Canelón, Ing. Hugo Altamirano, Ing. José

Martínez, Ing. Jesús Sánchez, Ing. Jorge Rodríguez, Ing. Richard Romero e Ing.

Alfonso Gómez, por compartir conmigo sus conocimientos y experiencias, por su

apoyo incondicional en mi carrera universitaria, por brindarme su amistad y confiar

en mí.

A mi tutor académico: Ing. Giovanni Pizzella, por su gran apoyo en la realización de

este proyecto.

A todos los que alguna vez creyeron en mí……. ¡GRACIAS!

Jesús González

xv


FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN MECANISMO SUJETADOR PARA RETIRAR LOS

SEPARADORES DE CARTÓN Y MARCOS ALINEADORES DE LAS


Autor : Jesús González Tutor : Ing. Giovanni Pizzella P. Fecha:Junio, 2015

RESUMEN

La presente investigación tiene como finalidad diseñar un nuevo sistema

de sujeción para retirar los elementos constituidos en las paletas de botellas de Ketchup como lo son el marco alineador que suele ser de un material metálico o plástico y el cartón separador que se encuentra entre cada fila de botellas. La finalidad de este proyecto es adoptar una nueva forma de realizar dicha actividad y evitar que el operador realice esfuerzos adicionales pudiendo provocar lesiones gracias a movimientos repetitivos o posiciones disergonómicas.Metodológicamente es un tipo de proyecto factible donde se desarrolló una propuesta para solucionar un problema en la empresa. Se diseñan, calculan y seleccionan los diferentes elementos que intervienen en el funcionamiento del manipulador.

Descriptores: Diseño, Investigación, Manipuladores neumáticos

1

INTRODUCCIÓN

Con el transcurso del tiempo, el hombre ha desarrollado diferentes maneras para

realizar todo tipo de trabajo y al mismo tiempo evolucionar para establecer mejoras,

desde el inicio de los tiempos, en que el humano homosapiens descubrió la rueda y le

dio utilidad explotándola para mejorar su modo de vida en todo sentido, el

descubrimiento de diferentes herramientas han dado pie al desarrollo de la tecnología

de la humanidad.

A finales del siglo XVIII la llegada de la revolución industrial en manos del Sr.

Henry Ford, marcó un gran paso para el mundo, ya que trajo consigo una nueva

forma de construir un mundo mejor, creando un método en el cual la máquina

ayudaría al hombre a desarrollar trabajos pesados empleando menos esfuerzo físico,

con mayores velocidades de producción y muchos otros benéficos.

Actualmente se siguen desarrollando nuevos sistemas industriales para la

evolución de procesos en empresas de bienes y/o servicios, con el fin de optimizar la

producción y mejorar la calidad de vida de los trabajadores que la operan, este último

punto ha dado mucho de qué hablar, ya que uno de los avances de la industrialización

es la automatización.

Uno de los principales beneficio de la automatización es disminuir el esfuerzo que

una persona hace, gracias a la ayuda de una máquina o dispositivo electromecánico y

así disminuir los riesgos de daño físico o lesiones en el trabajador. Aunque en algunas

industrias existan maquinarias con tecnología descontinuada, estas son

frecuentemente alteradas para realizarles mejoras automatizando el proceso y así no

prescindir de la maquinaria por completo.

La automatización se encuentra acompañada muchas veces de diferentes

herramientas las cuales ayudan a realizar el trabajo, como por ejemplo la neumática,

hidráulica, eléctrica, electrónica, mecánica, etc. Todas con un fin en común y cada

una de ellas seleccionadas para un objetivo específico.

En esta oportunidad se planea realizar un estudio para optimizar un proceso con el

diseño de un dispositivo que pueda retirar diferentes objetos de diferentes pesos de

2

una forma rápida y segura, con el fin de mejorar el trabajo del operador de la máquina

y evitar esfuerzos que puedan perjudicar su estado físico.

Concretamente, se hace referencia a la problemática presentada en la empresa

Alimentos Heinz, C.A. En la que encontramos una actividad que consiste en retirar

unos marcos alineadores de botellas que se encuentran en la parte superior de la

paleta de dichos envases junto a unos cartones separadores ubicados entre las filas de

las botellas. Esta actividad se realiza en la actualidad de maneta manual por un

operador, el cual tiene que someterse al esfuerzo de levantar el marco alineador que

suele ser de metal y en ocasiones de plástico.

Es por esta razón que se hace necesario optimizar esta actividad con un

método automatizado con el fin de mejorar la situación presentada y con ello

solucionar algunos otros inconvenientes que puedan salir a la luz a lo largo de la

investigación. Este dispositivo tendrá que cumplir con distintas normas de seguridad

y de diseño, los cuales se reforzaran gracias a los cálculos correspondientes, selección

de material, selección del sistema de energía, etc.

3

CAPÍTULO I

LA EMPRESA

1.1 Descripción de la empresa

La empresa en estudio, se denomina Alimentos Heinz, C.A. la cual es una

empresa dedicada a la producción de productos de alto consumo humano de excelente

calidad, esta empresa es pionera en la producción y comercialización de alimentos, a

partir de las materias primas bien seleccionadas, para la manufactura de: salsas de

tomate, colados, postre (como helados, pudines y gelatina), mostaza, vinagre, puré, y

pasta de tomate, pasta de ajo, salsa de ajo entre otros productos.

1.2 Ubicación Geográfica

Se encuentra ubicada en la Carretera Nacional Valencia – Maracay, en el

Municipio San Joaquín, Estado Carabobodesde el año 1960 y posee un área de más

de 700.000 mts2.

Figura 1: Ubicación de la Empresa Fuente: Alimentos Heinz, C.A.

Alimentos Heinz C.A

4

1.3 Misión

“Ser el fabricante y distribuidor de alimentos procesados que mejor satisface las

necesidades de los clientes internos y externos, suministrando productos y servicios

sin defectos desde la primera vez.”

1.4 Visión

“Ser líder e innovador en las categorías claves de negocio, enfocándose en el

deleite de los clientes y consumidores, y asegurando estándares de calidad de clase

mundial en todos los procesos.”

1.5 Valores

“Promover el trabajo en conjunto para conseguir sinergia y concretar objetivos

comunes, aceptando excelentes ideas de todas partes y de todos”.

• Honestidad e Integridad.

• Trabajo en Equipo.

• Confianza y respeto en las relaciones humanas.

• Mostrar seguridad y firmeza en las opiniones y planteamientos.

• Actuar con integridad y respeto hacia todos.

• Tolerancia a los riesgos.

• Crear una cultura donde la buena administración y el asumir riesgos con

prudencias sean fomentados y recompensados.

1.6 Políticas de la Empresa.

• Cumplir o superar los requisitos de todos los clientes internos y externos,

Trabadores, consumidores, proveedores, comunidad y accionistas.

• Aplicar la prevención en los diferentes procesos de trabajo.

• Medir y eliminar el precio de no hacer las cosas “bien desde la primera vez”.

5

• Mantener posición de líder en todos los productos de la compañía y en la

comunidad.

• Considerar todo trabajo como un proceso que puede ser mejorado

continuamente o radicalmente.

• Hacer Benchmarking mejores prácticas tanto internas como externas.

1.7 Objetivos de la Institución.

• Asegurar que la expansión este dirigida en base a los planes de crecimiento

para que a través de estos se pueda abarcar un target más amplio.

• Orientar la planeación del departamento administrativo hacia el crecimiento

del volumen de ventas.

• Ofrecer a los clientes productos y servicios de calidad, libres de error.

• Optimizar los rendimientos al intensificar el aprovechamiento del potencial

humano.

• Definir una estructura eficaz que permita la asignación de responsabilidades

que faciliten la toma de decisiones.

1.8 Estructura Organizativa

La estructura organizativa de Alimentos Heinz, C.A. es una estructura piramidal

compuesta básicamente por varias divisiones y gerencias que reportan directamente a

la Presidencia. La Empresa cuenta con aproximadamente 1000 trabajadores entre

obreros y personal administrativo.

El personal de producción labora en turnos rotativos comprendidos de la

siguiente forma: Primer Turno 5:00am a 1:30pm, Segundo turno 1:30pm a 10:00pm y

Tercer Turno 10:00pm a 5:00am. Y el personal administrativo labora de 8:00am a

5:00pm.

Organigrama Del Departamento de Mantenimiento.

Gerente del Departamento:

1.2Reseña Histórica

Nace en 1844 el fundador de Heinz

inmigrantes alemanes. A la edad de ocho años comienza a vender vegetales del

huerto. A los veinte años ya tiene el negocio de los rábanos picantes y recibe un

reconocimiento público por l

ventas. Henry J. Heinz funda en Pittsburgh la pequeña empresa de pepinillos y

6


Gerente del Departamento: Ing. Alfonso Gómez

Figura 2: Organigrama de la Empresa Fuente: Alimentos Heinz, C.A.

Reseña Histórica

Nace en 1844 el fundador de Heinz Company, Henry John Heinz, hijo de



reconocimiento público por la calidad de su producto y efectividad en técnicas de



Ing. Alfonso Gómez

ompany, Henry John Heinz, hijo de



a calidad de su producto y efectividad en técnicas de


7

alimentos, en conjunto con su amigo Clarence Noble, la cual es llamada Heinz, Noble

&Company. Para 1875 aumenta la inflación, H.J. Heinz pierde todo y cae en

bancarrota.

Heinz es una multinacional que tiene industrias de procesamiento de alimentos en

Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Italia, España, Holanda, Bélgica, Alemania,

Rusia, China, India, Indonesia, Egipto, Sudáfrica Australia y Venezuelaentre otros

países y sus productos están presentes en los mercados de todo el mundo con

diferentes marcas además de la marca Heinz.El Kétchup, inventado por la propia

compañía, es su producto más famoso, siendo ingrediente esencial para las

hamburguesas de los restaurantes de comida rápida estadounidense como

McDonald's.

A partir del año 1.959, nace Alimentos Heinz en Venezuela legalmente el 4 de

Diciembre, ubicando la sede principal en Caracas, siendo su primer presidente el Sr.

Gerald K. Warner. Luego, en 1960, se inicia la construcción de la planta de

producción ubicada en San Joaquín Estado Carabobo, zona seleccionada por sus

inmejorables condiciones geográficas, comunicacionales y agrícolas.

Características del departamento de mantenimiento:

El departamento de mantenimiento se encarga de enfocar y resolver

directamente la diversidad de problemas mecánicos, eléctricos, servicios

generales, externos, básicos, comedor, club Heinz, e higiene, que se presentan en

planta responsabilizándose de múltiples funciones ligadas a todas las áreas de

planta, entre las cuales por sección destacan las siguientes:

• Mantenimiento correctivo: Tiene como objetivo velar por el buen

funcionamiento de las máquinas y áreas que le correspondan.

• Mantenimiento preventivo: Organiza y solicita mantenimientos

previamente programados, con un plan de repuestos a utilizar en cada una de

las diferentes maquinarias y líneas de producción.

8

El departamento está conformado por el siguiente personal:

Gerente de Mantenimiento Mecánico

1) Coordinación, planificación y programación del mantenimiento mecánico

correctivo y preventivo.

2) Manejo y distribución de personal y recursos.

3) Diseño de instalaciones y/o modificaciones menores en planta.

4) Elaboración de procedimientos y prácticas operativas de mantenimiento

mecánico.

Supervisores de Mantenimiento Eléctrico

Tiene bajo su responsabilidad el mantener en óptimas condiciones los equipos

eléctricos de procesos, fuente de energía, tableros, panel de control y conexiones

eléctricas así como de la electricidad general de planta.

Supervisor de Mecánica

Desarrolla la función de supervisar y coordinar el personal de taller mecánico que

labora en el área de maquinarias pesadas. Ejecuta el plan de inspecciones,

mantenimiento preventivo, administra el inventario de repuesto y elabora informes de

fallas y proyectos.

Supervisor de Planificación Mantenimiento

Es el profesional responsable de la planificación y control de las actividades del

mantenimiento preventivo y correctivos de la planta de manufactura de Alimentos

Heinz, C.A

9

CAPITULO II

EL PROBLEMA

2.1 Planteamiento del Problema

Desde sus orígenes la humanidad ha tenido la necesidad de evolucionar

continuamente para mejorar su calidad de vida. Esto implica la ejecución de diversas

optimizaciones en todas las áreas donde el ser humano se desenvuelve y beneficie.

La industria nació a mediados del siglo XVIII con la finalidad de mejorar la

calidad de vida de las personas y desde esa fecha hasta la actualidad su evolución se

ha ido incrementando exponencialmente acompañado de un conjunto de mejoras las

cuales tienen como meta crear un mundo mejor.

La máquina es una creación del hombre la cual es un gran aporte a la

industrialización, ya que gracias a ella se pueden realizar trabajo o actividades que el

humano no podría, en cuanto a esfuerzo, precisión, trabajo, continuidad en el tiempo,

etc. Además de un factor importante como lo es la preservación del esfuerzo físico

que generalmente al ser expuesto de manera muy continua tiene a perjudicar al ser

humano.

Un área muy importante a nivel mundial, en donde las maquinas juegan un papel

importante,es en las líneas de producción, las cuales son diseñadas para cumplir una o

más actividades específicas con el fin de desarrollar un proceso de fabricación y

ensamblaje de un producto o la preparación desde la materia prima hasta el

empaquetado de un alimento.

Al pasar del tiempo, las industrias se han visto en la necesidad de actualizar y/o

modificar sus líneas de producción para garantizar la optimización y mejor

funcionamiento, así como también en pro al cuidado del personal encargado en el

manejo de las maquinas.

Actualmente la tecnología ha crecido, y con ella han surgido un sinfín de posibles

soluciones a los problemas o inconvenientes que pueden presentarse en distintos

10

procesos en una línea de producción, así como también modificaciones que se puedan

realizar para que el proceso obtenga mejores resultados.

En la industria alimenticia el cuidado que se debe tener para la realización del

proceso desde el ingreso de la materia prima hasta su embalado final es sumamente

exigente debido a sus condiciones sanitarias, es por ello que tanto las máquinas como

el personal deben cumplir con las condiciones más idóneas para la ejecución del

trabajo.

Alimentos Heinz, C.A. está siempre en la búsqueda de soluciones rápidas y

eficaces así como también estrategias para mejorar el desenvolvimiento de todas sus

líneas de producción. Una de las más importantes y quizás por ser el producto con

más renombre y reconocimiento para Alimentos Heinz, C.A. a nivel mundial es la

salsa de tomate Ketchup. Esta línea cuenta con múltiples procesos; empezando por el

área de preparación donde la materia prima se concentra en diversos recipientes

donde se cocina la salsa para pasar posteriormente al homogeneizador y de allí a la

llenadora para surtir las botellas que pasaran a la tapadora y al túnel de enfriamiento,

luego las botellas son etiquetadas y embaladas en grupo de 12 unidades con un

plástico termoencogible y pasan al Paletizador para terminar el proceso. Esta línea

cuenta con dos presentaciones, Ketchup de 397gr y Ketchup de 1000gr.

Sin embargo existe un proceso previo el cual consiste en el suministro de botellas

antes de ser llenadas. Las botellas llegan inicialmente apiladas en una paleta, un total

de 20 (veinte) botellas por paletas, que se distribuyen en 20(veinte) botellas por paño

o fila que a la vez son divididas por una lámina de cartón que se le asigna el nombre

de separador, estas paletas de botellas también cuentan con un marco que suele ser de

acero o plástico el cual se ubica en la parte superior de la paleta, específicamente en

el primer paño de botellas, la función de este marco es mantener todos los paños en

estabilidad al momento de transportar la paleta de un lugar a otro, como por ejemplo

desde el almacén de envases hasta el Depaletizador y así evitar fracturas en las

botellas, a este marco metálico o plástico se le asigna el nombre de alineador.Esta

paleta de botellas es transportada gracias a un operador y un montacargas desde el

11

almacén de envases hasta el Depaletizador, el cual se encarga de retirar paño a paño

las botellas para ser colocadas en una banda transportadora y de allí ser enviadas a la

entrada de la línea de Ketchup. El Depaletizador solo cumple la función de desarmar

la paleta, ignorando por completo el marco alineador y los cartones separadores que

son retirados por un operador. De allí surge la necesidad, como mejora del proceso,

de encontrar una solución para lograr retirar ambos elementos sin necesidad de

utilizar la mano de obra humana.

Con el fin de automatizar el proceso y evitar como consecuencia el esfuerzo físico

del operador, además de prescindir de inconvenientes como por ejemplo fracturas o

caídas de botellas las cuales pueden convertir en una zona de riesgo para los

operadores de la línea, es ideal diseñar un dispositivo que ayude tanto al proceso

como a los operarios y que tenga la capacidad de operar con repuestos de fácil

acceso.

2.2Formulación del Problema

¿Cómo podrá el mecanismo sujetador mejorar la función de retirar tanto los

separadores de cartón como los marcos alineadores, además de facilitar el trabajo del

operador y reducir la problemática a nivel de repuestos?

2.3 Objetivos de la Investigación

2.3.1 Objetivo General

Diseñar un mecanismo sujetador para retirar los cartones y marcos alineadores

situado en la parte superior de la paleta de botellas vacías de Kétchup antes de entrar

al transportador de la línea de salsa de tomate.

2.3.2 Objetivos Específicos

1. Evaluar la situación actual del proceso para retirar los separadores de cartón y

marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup.

2. Medición de los factores relevantes, de los sistemas que van a interactuar con

el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos alineadores de

las paletas de botellas de entrada a la línea de Ketchup.

12

3. Elegir qué tipo de elementos (hidráulicos, neumáticos, eléctricos) son los

apropiados para el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y


4. Elegir, diseñar y programar el sistema de control que sea más apropiado (PLC,

Microcontroladores u otros).

5. Construir el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y


2.4 Justificación

Siempre es importante realizar mejoras, no solo para la optimización sino

también para el bienestar del personal operador, el tiempo que conlleva realizar la

actividad de retirar ambos elementos (separador y alineador) se pueden disminuir y

así aumentar la velocidad de producción. Por otra parte, el esfuerzo físico que realiza

el operador para retirar ambos elementos, pero en especial el alineador cuando este es

de acero se puede eliminar sustituyendo al hombre por máquina. Junto a esto se puede

agregar las pérdidas de material, en este caso las botellas de vidrio, las cuales en

ocasiones son fracturadas y posteriormente desechadas debido a alguna mala

manipulación del operador con los marcos alineadores.

2.5 Limitaciones

El tiempo de investigación está estipulado en 8 meses, sin embargo, en el transcurso

del desarrollo de la investigación pueden surgir nuevas variables provenientes de

ideas consolidadas y derivadas de la propuesta de solución que se adopte que pueden

extender este período de investigación.

El costo de fabricación del dispositivoy la fabricación misma, corre por parte de la

empresa Alimentos Heinz, C.A, aun cuando en su mayoría de las partes ya se

encuentran en la misma, pudiera darse el caso que la gerencia de mantenimiento

decida otra cosa para su construcción.

2.6 Alcance

La presente investigación tendrá como objetivo encontrar una solución óptima a

la problemática presentada, mediante estudios y análisis se logrará encontrar el

13

sistema adecuado a implementar. Además de garantizar que el diseño final cumpla

con el objetivo de realizar el retiro de ambos elementos (marco alineador y

separadores) con el fin de lograr un producción con mayor velocidad y evitar que el

personal haga uso de esfuerzo físico. Además, se requiere alcanzar una condición de

fácil mantenimiento al dispositivo y de remplazo de refracciones con fácil acceso.

Por último, este trabajo será utilizado como trabajo de grado, requisito parcial para la

obtención del título de ingeniero mecánico

14

CAPITULO III

MARCO TEÓRICO

El marco teórico constituye un aspecto de mucha importancia de la investigación. En

términos generales aquí se representa la explicación teórica para comprender la

naturaleza del hecho investigado, o lo que es lo mismo, sustentar teóricamente el

estudio. En este caso del Diseño de un Mecanismo Sujetador para Retirar los

Separadores de Cartón y Marcos Alineadores de las Paletas de Botellas de Entrada a

la Línea de Ketchup.

Con el fin de contar con la mayor información posible las cuales puedan avalar la

construcción del proyecto, se presentan a continuación una serie de investigaciones

realizadas por diversos autores quienes aportan sus conocimientos y logros en pro de

que futuros trabajos puedan sustentarse en base a ellos, constituyendo un valioso

aporte para la realización de esta investigación. Según Ezequiel Ander-Egg (1990) se

refiere al marco teórico y antecedentes: “La expresión de las proposiciones teóricas

generales, las teorías específicas, los postulados, los supuestos, categorías y

conceptos que han de servir de referencia para ordenar la masa de los hechos

concernientes al problema o problemas que son motivo de estudio e investigación".

3.1. Antecedentes de la Investigación

Para dar inicio a la investigación, se encontró un interesante trabajo realizado por

Navarro, V. (2010) egresado de la Universidad Tecnológica Equinoccial de

Ecuador“Diseño y construcción de un brazo robótico neumático para colocar

parabrisas.” El propósito planteado consistía en incorporar a una determinada

empresa un brazo robótico neumático para el montaje de parabrisas.

La investigación se fijó en la modalidad de proyecto factible y diseño de campo

ya que la recolección de datos fue realizada directamente de la realidad donde

ocurren los hechos, la población fue la empresa objeto de estudio AYMESA S.A., y

la muestra estuvo conformada por los trabajadores y tiempos muertos en la línea de

producción. Para la obtención de la información se usaron técnicas e instrumentos de

15

recolección de datos como la observación directa, la entrevista no estructurada y la

revisión documental. Se concluyó que con la optimización del proceso productivo se

reducen los accidentes de trabajo, con esta herramienta se contribuye a mejorar la

ergonomía de los trabajadores involucrados en dicho proceso, los resultados de esta

investigación obligarán a trabajadores y autoridades a asumir con responsabilidad los

retos de la implementación de nuevas herramientas para el beneficio de la empresa

AYMESA S.A. Al eliminar o reducir los accidentes, sus trabajadores laborarán con

mayor eficiencia. El aporte más significativo de este estudio, radica en que permite

visualizar la metodología, y proceso del diseño de un manipulador neumático

sujetador para los marcos alineadores y separadores de botellas de Ketchup.

Como segundo antecedente, se considera una investigación realizada por Andueza

L. y Aguirre I. (2013) egresados de la Universidad de los Andes “Diseño de un

manipulador robótico con tres grados de libertad.” El objetivo de la investigación

fue establecer una descripción de los aspectos básicos del modelado, diseño y

construcción de un manipulador de carga robótico con tres grados de libertad.

El diseño del manipulador fue ejecutado con fines didácticos para profundizar el

comportamiento de la automatización, robótica y diseño, arrojando datos importantes

que serán utilizados para ejecutar proyectos a mayor escala y de apoyo a la

comunidad estudiantil de la Universidad de Los Andes. En este proyecto muestran la

utilización de distintos dispositivos como servo-motores, actuadores, sensores,

encoders y sistemas de transmisión por engranajes, se realizan cálculos de cinética

directa e inversa de los actuadores así como también modelos dinámicos de dichos

actuadores, además de cálculos de diseño en los que involucra, esfuerzo, momentos,

fatigas que son soporte y modelos para otras aplicaciones. En el ámbito energético se

encuentra una tabla donde se analizan tres formas de energía; eléctrica, neumática e

hidráulica, de donde se selecciona la manera más eficaz para suministrar los

movimientos deseados del dispositivo. De aquí, la utilidad para implementar las

diferentes estrategias, cálculos y modelaciones para el diseño del sistema se sujeción

y extracción que se planifica diseñar.

16

Como último antecedente, la investigación realizada por García V. (2011)

egresada de la Universidad Experimental de Guayana “Relación del puesto de

trabajo: Soldador: con afección por patologías osteomusculares empresa

ensambladora automotriz.” La intención del presente estudio fue analizar la

problemática que puede existir en los trabajadores que se exponen con frecuencia a

movimientos repetitivos, donde puede existir agotamiento en algunas zonas del

cuerpo y probablemente lesiones a mediano o largo plazo.

Aquí se aplicó el método Rapid EntireBodyAssessment (REBA) para la

evaluación de posturas adecuadas, fuerza o carga ejercida repetitividad de

movimientos y transmisión de vibraciones en los diferentes puestos de trabajo. Se

encontró como resultado que los trabajadores estaban expuestos a riesgos

disergonomicos, tomando como solución una medida correctiva de ingeniería en los

puestos de trabajo, también implementar un programa de pausas activas cada dos

horas de forma alternante para que el trabajador entre en ejercicio de descanso y

relajación.

La implementación de talleres de higiene postural se encontró como alternativa

para instruir a los trabajadores en la forma adecuada de cómo utilizar su mecánica

corporal. Como aporte, entrega el estudio a nivel físico de las actividades que se

realizan de manera repetitiva y las consecuencias que pueden ocasionar. Para ésta

investigación, el valor agregado se muestra para el desarrollo de la ingeniería creando

un dispositivo que elimine el esfuerzo físico del operador y movimiento repetitivo

que la actividad implica al retirar el marco alineador de las botellas de Kétchup,

evitando así las consecuencias patológicas que puedan existir en el personal a

mediano o largo plazo y conjuntamente evitar despistes o accidentes debido al peso

del marco alineador el cual puede traer como consecuencia la fractura de las botellas

de vidrio y ocasionar accidentes mayores al personal que se encuentre en los

alrededores de la máquina.

17

3.2. Bases Teóricas

3.2.1. Manipulador de Carga

Jiménez M. (2014), señala que el manipulador de carga neumático es una

máquina de accionamiento manual o automática que permite el movimiento de una

carga de manera rápida y con muy poco esfuerzo, realizando movimientos en

cualquier dirección del espacio dentro de límites definidos en el proyecto, facilitando

al operador trabajar sin fatigas y en condiciones de máxima seguridad.

El equilibrio del peso del implemento, con o sin carga, se obtiene mediante la

acción de un balancín neumático. Se ofrecen manipuladores instalados en cualquier

sector industrial generando soluciones eficaces y confiables para dar previo

cumplimiento a la solicitud y exigencia de la manipulación de cargas. Estos

dispositivos son herramientas útiles para manipular cargas de formas y dimensiones

distintas.Estos manipuladores contribuyen significativamente a aumentar la

producción, reducir los gastos por productos no conformes y minimizar los riesgos

laborales relativos a la manipulación de cargas. Manipular cargas con Ergonomía y

Seguridad: En todos los ambientes de trabajo el uso de manipuladores industriales es

la única solución válida para la manipulación de cargas debido a los siguientes

aspectos:

1. Mantener constante la producción (un hombre que manipula manualmente cargas

no puede mantener el mismo ritmo de trabajo durante todas las horas y días

laborables).

2. Prevenir dolores músculo esqueléticos y/o lesiones osteomusculares en los

operarios.

3. Dar previo cumplimiento a la legislación referente a Salud Ocupacional.

3.2.2Estructura de los manipuladores Las características básicas de la estructura de los manipuladores están formadas

por los tipos de articulaciones y configuraciones clásicas de brazos mecánicos

industriales, De forma más precisa, un manipulador industrial convencional es una

18

cadena cinemática abierta formada por un conjunto de eslabones o elementos de la

cadena interrelacionados mediante articulaciones o pares cinemáticos que permiten el

movimiento relativo entre los sucesivos eslabones como lo esquematiza la figura 4.

Se dice que una cadena cinemática esabierta si, numerando secuencialmente los

enlaces desde el primero, cada enlaceestá conectado mediante articulaciones

exclusivamente al enlace anterior, y alsiguiente, excepto el primero, que se suele fijar

al suelo, y el último, uno de cuyosextremos queda libre y equipado con una

herramienta apropiada para manipularobjetos. (Baturone, 2001)

Figura 3: Manipulador de carga Fuente: Vinca.es

3.2.3 Tipos de articulacionesExisten diferentes tipos de articulaciones. Las más utilizadas son las

en la figura 5.

Los movimientos cinemáticos de un brazo, pueden clasificarse de acuerdo

de articulación que usan para determinar su movimiento; y pueden ser:

Articulación de rotación.

alrededor del eje de la articulación. Está articulación es, la más empleada.

Articulación prismática.

eje de la articulación.

Articulación cilíndrica.

Articulación planar.

plano, existiendo por lo tanto, dos grados de libertad.

Articulación esférica.

espacio.

El espacio de trabajo es el conjunto de puntos en los que puede situarse el efector

final del manipulador. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que

determinan los puntos a los que accede el manipulador con su estructura totalmente

extendida y totalmente plegada.

19

Figura 4. Cadena cinemática abierta

Fuente:(Baturone, 2001)

Tipos de articulaciones Existen diferentes tipos de articulaciones. Las más utilizadas son las

Los movimientos cinemáticos de un brazo, pueden clasificarse de acuerdo


Articulación de rotación. Suministra un grado de libertad consistente en una rotación


rismática. El grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del

eje de la articulación.

Articulación cilíndrica. Existen dos grados de libertad: una rotación y una traslación.

Articulación planar. Está caracterizada por el movimiento de desplazam

plano, existiendo por lo tanto, dos grados de libertad.

Articulación esférica. Combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el


anipulador. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que


extendida y totalmente plegada.

Existen diferentes tipos de articulaciones. Las más utilizadas son las que se indican

Los movimientos cinemáticos de un brazo, pueden clasificarse de acuerdo al tipo


Suministra un grado de libertad consistente en una rotación


El grado de libertad consiste en una traslación a lo largo del

Existen dos grados de libertad: una rotación y una traslación.

Está caracterizada por el movimiento de desplazamiento en un

Combina tres giros en tres direcciones perpendiculares en el


anipulador. Corresponde al volumen encerrado por las superficies que


Por otra parte, todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la mi

accesibilidad. Los puntos de accesibilidad mínima son los que las superficies que

delimitan el espacio de trabajo ya que a ellos solo puede llegarse con una única

orientación. (Baturone, 2001)

3.2.4Depaletizador HeinzUn depaletizador no es más que un equipo de depaletizado automático que se

caracteriza por si fiabilidad y el gran comportamiento que ofrece. Esta máquina ha

sido diseñada para satisfacer las necesidades en líneas de media

usado en grandes empresas y mayormente hay varias unidades dependiendo el

20

Por otra parte, todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la mi



(Baturone, 2001).

Figura 5. Tipos de articulaciones Fuente: (Baturone, 2001)

Depaletizador Heinz Un depaletizador no es más que un equipo de depaletizado automático que se


o diseñada para satisfacer las necesidades en líneas de media-


Por otra parte, todos los puntos del espacio de trabajo no tienen la misma



Un depaletizador no es más que un equipo de depaletizado automático que se


-alta producción. Es


21

número de líneas existentes. Uno de los tipos de depaletizador activo en la empresa

Alimentos Heinz, C.A. es el que se muestra en la Figura 6:

Figura 6. Depaletizador Línea Ketchup Alimentos Heinz, C.A.

Fuente: González J. (2015).

3.3 Consideraciones de diseño

3.3.1 Factores de diseño. A veces la resistencia de un elemento en un sistema, es un asunto muy importante

para determinar la configuración geométrica y las dimensiones de dicho elemento. En

tal caso, se dice que la resistencia es un factor importante de diseño. Cuando se utiliza

la expresión: consideración de diseño; se está refiriendo a una característica que

influye en el diseño de un elemento, quizá, en todo el sistema.

Generalmente se tienen que tomar en cuenta varios de estos factores en un caso de

diseño determinado. (Budynas R. y Nisbett J. 2.008).

22

Algunos de los más importantes son los siguientes: Resistencia, confiabilidad,

propiedades térmicas, corrosión, desgaste, fricción (o rozamiento), procesamiento,

utilidad, costo, seguridad, peso, duración, ruido, estilización, forma, tamaño,

flexibilidad, control, rigidez, acabado de superficies, lubricación, mantenimiento,

volumen y responsabilidad legal.

Algunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material,

al procesamiento o proceso de fabricación, o bien a la unión o ensamble de los

elementos del sistema. Otros se relacionan con la configuración total del sistema.

3.3.2 Factor de Seguridad. El coeficiente de seguridad también conocido como factor de seguridad N, es un

número que se utiliza en ingeniería para los cálculos de diseño de elementos o

componentes de maquinaria, estructuras o dispositivos en general, proporcionando un

margen extra de prestaciones por encima de las mínimas estrictamente necesarias.

(Budynas R. y Nisbett J. 2.008). Así, en los cálculos de resistencia mecánica, el factor

de seguridad se aplica principalmente de dos maneras:

1. Multiplicando la dimensión del elemento resultante de los cálculos teóricos.

2. Dividiendo las propiedades favorables del material que determinan el diseño.

Es por ello que, en ambos casos, resulta en un dimensionamiento adicional del

componente. Este sobredimensionamiento se justifica por variadas causas, como por

ejemplo: previsiones de desgaste o corrosión, posibles errores o desviaciones en las

propiedades previstas de los materiales que se manejan, diferencias entre las

propiedades tabuladas y las obtenibles en la realidad, tolerancias de fabricación o

montaje, tolerancias por incertidumbre en las solicitaciones a que se someterá el

elemento, la propia incertidumbre del método de cálculo, etc. Estos factores de

seguridad por lo general provienen de la experiencia empírica o práctica, por lo cual

están tabulados y contemplados en las normas o la literatura, o bien se aplican según

la experiencia personal del diseñador.

23

En general para el mismo tipo de elemento dependerá del tipo de uso o servicio

que se le piense dar. Por ejemplo, para una máquina de uso continuo se usará un

factor de seguridad mayor que para una de uso esporádico.

Finalmente se puede decir que en resistencia de materiales se aplica un coeficiente

de seguridad superior o inferior dependiendo del uso del componente. Así, en el

cálculo de dimensionamiento de sección de un cable para tender la ropa se utilizara

un coeficiente de seguridad inferior al utilizado para ese mismo cable cuando se

estudia su empleo para sustentar un ascensor. En la tabla 1 se muestran los factores de

seguridad dependiendo del tipo de elemento que se va a diseñar.

TIPO DE CARGA

Materiales dúctiles.

Aceros.

Materiales

frágiles. Fundición.

Madera

Nu Ny Nu Nu

Cargas muertas

(Constantes) 2,6 - 4,2 1,25 - 2,0 4,5 - 6,5 6 - 8

Cargas repetidas, en una

dirección.

Choque moderado.

5 - 7 2,5 - 3,5 6,5 - 9,0 9 - 11

Cargas repetidas,

invertidas.

Choque moderado

7 - 9 3,5 - 5,0 10 – 13 13 – 16

Choques fuertes 10 – 15 5 – 8 15 – 20 15 - 20

Tabla 1. Factores de Seguridad Fuente: Molina M.1.970

3.3.3 Esfuerzos

Uno de los primeros problemas que enfrenta el ingeniero diseñador es tener la

certeza de que la resistencia de la parte que se diseñe siempre sea mayor que el

esfuerzo atribuido a cualquier carga que se le pueda aplicar. Por lo tanto se debe

diseñar tomando en cuenta este elemento para lograr un dispositivo seguro y

confiable.

a) Esfuerzos Uniformemente Distribuidos.

Con frecuencia, en diseño se plantea la hipótesis de que hay una distribución

uniforme de esfuerzo. Según (Budynas R. y Nisbett J. 2.008), el resultado obtenido

24

con esa suposición se le llama tensión pura, compresión pura o cortante puro,

dependiendo de cómo se aplique la carga externa al cuerpo en estudio. A veces se

emplea el calificativo simple en vez de puro, para expresar que no hay otros efectos

que compliquen la situación. Una barra en tensión es un ejemplo típico.

En este caso, una carga de tensión F se aplica mediante los pasadores que

atraviesan los extremos de la barra. La hipnosis de esfuerzo uniforme significa que si

corta la barra en una sección transversal, alejada de ambos extremos, y se separa una

de las mitades, es posible sustituir su efecto aplicando una fuerza uniformemente

distribuida de magnitud �� en el extremo cortado. Entonces se dice que el esfuerzo σ

esta uniformemente distribuido y se calcula por la siguiente ecuación:

� � �� (1)

Donde � es la fuerza aplicada y � es el área de la sección transversal. Para

justificar esta hipótesis de distribución uniforme del esfuerzo se requiere que:

1. La barra sea recta y de material homogéneo.

2. La línea de acción de la fuerza pase por el centroide de la sección.

3. La sección esté suficientemente alejada de los extremos y de cualquier

discontinuidad o cambio en la sección transversal.

b) Esfuerzos Normales por Flexión.

Para deducir las relaciones correspondientes a los esfuerzos normales por flexión

se harán las siguientes idealizaciones:

1. La viga se somete a flexión pura; esto significa que la fuerza cortante es cero y

que no hay cargas axiales ni de torsión.

2. El material es isótropo y homogéneo.

3. La viga es inicialmente recta y su sección transversal es constante en toda su

longitud.

4. La viga tiene un eje de simetría en el plano de la flexión.

25

5. Las dimensiones de la viga son tales que solo puede fallar por flexión y no por

aplastamiento.

6. Las secciones transversales planas permanecen así durante la flexión.

Figura 7. (a) Paralelepípedo sometido a un momento flector MF puro; (b) paralelepípedo afectado por el momento flector y (c) ampliaciónde un corte en

el medio del paralelepípedo Fuente: Tassoni D. 2.007

En la figura 7 se observa un cuerpo en forma de paralelepípedo, sometido a

flexión, por un momento flector “puro”; la pieza adquiere la forma de la fig. 7 -b,

permitiendo a sus distintas secciones transversales adyacentes, girar las unas respecto

a las otras. La figura 7-c, representa una vista ampliada de un corte en el medio de la

Fig. 7-b (sección A-A); tomamos un diferencial de área para una distancia + x en el

cual las fibras están sometidas a tracción y otro diferencial de área a una distancia – x,

en donde las fibras de la pieza están sometidas a compresión; para cada

(2)

Existe un

(3)

Para el que contribuyen los más alejados; el esfuerzo de tracción máximo

ocurre en c y el mínimo, de compresión, ocurre en –c y se tiene que:

(a) (b) (c)

26

��á� � ��í (4)

En cualquier otra posición, se tiene que

� � ��á�� (5)

Si integramos la expresión (3), tenemos que la reacción interna iguala al efecto

externo:

maxi i f

A A A A

M dM xdF x dA x dA Mc

= = = = ≡σσ∫ ∫ ∫ ∫2 (6)

Así

maxf

A

M x dAc

= σ∫

2 (7)

Como A

x dA∫2 =I y es el momento de inercia de la sección transversal de la pieza,

alrededor del eje y, que pasa por su centro de gravedad, la expresión (7) es igual a

� � ��á�� á� � �� (8)

c) Análisis de piezas largas sometidas a compresión.

Existen elementos de máquina, que no fallan cuando la tensión resultante aplicada

se acerca a los valores de resistencia del material, sino mucho antes. El mismo

obedece a la existencia de un llamado equilibrio inestable. Un ejemplo típico son las

columnas,muchos elementos de máquina se comportan como si fueran columnas, sin

serlo. Algunos ejemplos que se pueden citar son: la BIELA de un motor de

combustión interna, el soporte central del tren de aterrizaje de un avión, el vástago del

émbolo de un cilindro hidráulico, etc. Considerando, por ejemplo, los dos elementos

27

que se indican en la figura 8 ¿Cuál es el más crítico? La respuesta a esta pregunta,

resulta demasiado evidente: sin pensar siquiera en la sección, o en la dimensión de la

sección transversal del elemento, todos concuerdan en afirmar que el más crítico es el

más largo, en este caso el de la figura 8.b.

Para visualizar mejor esta situación, imagine una regla de plástico o la antena de

un carro, a la cual se le aplica una carga P de compresión, se observa que la regla(o la

antena) se arquea (dobla) como el paralelepípedo de la figura 7, es decir, la pieza

hapandeado; el pandeo no es la curvatura sino la falla, sin quitar la carga P. Si se

quita la carga P, la regla (o la antena) se endereza, un pequeño desplazamiento

lateral,productode la deformación mostrada, genera una reacción interna que se opone

a P, debido a un “momento elástico interno”. Al desaparecerP, este momento es

suficiente para que la pieza recobre su forma recta, esto se denominó “estabilidad

elástica”. La primera vez que se escuchó este término fue en el año 1.744, en un

tratado de Leonhard Euler (1.707-1.783), matemático, físico e ingeniero que paso

largos años para tratar de explicar este problema, ya que la estabilidad elástica solo

explica cuando la pieza se endereza, el verdadero problema es explicar cuando la

pieza llegará a la “inestabilidad elástica o geométrica”, es decir, cuando el momento

elástico interno ya no es capaz de contrarrestar el efecto de P, y cuando esto ocurre la

pieza falla (cede) abruptamente y se produce el colapso.

Euler, poco antes de morir, en 1.780, completó su largo trabajo, con la propuesta

que lleva su nombre, analizando la forma de una columna sometida a carga axial,

como la representada en la figura 8 desarrolló la ecuación:

�� (9)

28

Figura 8. Elementos de Máquina de igual sección transversal, e idénticos sistemas de carga; difieren únicamente en cuanto a las correspondientes

longitudes. Fuente: Tassoni D. 2.007

Esta expresión es conocida como la “fórmula de EULER”, para columnas con

extremos libres de girar, en la cual se tienen las siguientes magnitudes:

� = Módulo de Elasticidad del material que conforma la pieza [Pa]

� = Inercia de la sección transversal de la pieza [m4]

� = longitud de la pieza [ m]

El subíndice cr que se asocia a la carga P, indica el carácter crítico de la carga de

compresión aplicada, la cual es la carga que lleva a la pieza a la inestabilidad elástica,

en el instante de la falla. Otra utilización sencilla que permite realizar la ecuación

de Euler, consiste en aplicar directamente la LONGITUD DE PANDEO,

sustituyéndola en la expresión (9), a la longitud del elemento con extremos libres de

girar. La longitud de pandeo depende de la fijación de los extremos de la columna.

Un ejemplo de esta aplicación se presenta a continuación considerando la pieza de la

figura 10, que es la representación de una pieza larga, con un extremo libre y el otro

29

empotrado. Si observamos la forma que adopta la pieza sometida a compresión, se ve

la similitud con la representada en la figura 9 la pieza de la figura 10 adopta la forma

de la mitad superior de la indicada en la figura 9; prolongando idealmente la forma

de la pieza con un extremo empotrado y el otro libre, como se indica en trazos

negros en la figura 10 .Se obtiene la misma de la pieza con ambos extremos libres;

pero esto ocurre para un elemento "ficticio" cuya longitud total es, en este caso, el

doble de la altura del original. Para este elemento se tiene entonces que su longitud de

pandeo L P es 2h. Haciendo esta sustitución en la expresión (9) se obtiene.

Figura9. Representación de un elemento de máquina largo, con un extremo libre de girar, y el otro guiado, sometido a compresión, o ambos libres de girar sometido a una carga axial F de compresión (la deformación del elemento ha

sido magnificada). Fuente: Tassoni D. 2.007

Figura 10. Elemento de Máquina, con un extremo empotrado y el otro libre, sometido a una carga axial F de compresión.

Fuente: Tassoni D. 2.007

30

(10)

Que para la pieza de la figura 17 es entonces

(10a)

Si se analiza la geometría que adoptan distintas piezas largas, sometidas a

compresión, en función de la manera de fijación de sus extremos, se puede tratar de

generalizar esta posibilidad que brinda la ecuación de Euler. Observando, para ello, la

figura 11; en 11.a se tiene una pieza con ambos extremos empotrados:

geométricamente se obtiene que su longitud de pandeo LP es igual a h / 2; para esta

pieza la expresión (10) resulta

(10b)

La pieza representada en la figura 11-b, posee un extremo empotrado y el otro

libre de desplazarse verticalmente; nuevamente en forma geométrica se obtiene una

longitud de pandeo L P igual a 0,707 h; la expresión (10) es:

(10c)

Figura 11 Representación de elementos de máquina largos, sometidos a la carga axial de compresión de compresión F; (a) elemento con ambos extremos empotrados; (b)

elemento con un extremo empotrado y el otro guiado. Fuente: Tassoni D. 2.007.

31

Considerando las expresiones (9), (10), (10.a), (10.b) y (10.c) y los casos para los cuales son válidas, se puede escribir la ecuación de Euler como

(11)

En la ecuación (11), es el factor de fijación de extremos, y para los casos

presentados se tienen los siguientes valores

Con extremos libres de girar (caso de la Fig. 9Ec. (9)).

Con un extremo empotrado y el otro libre (caso de la Fig. 10Ec. (10)).

Con un extremo empotrado y el otro libre de desplazarse verticalmente

(guiado). (Caso de la Fig. 11-b Ec. (10c)).

Con extremos empotrados (caso de la Fig. 11-a Ec. (10b)).

Como se debe diseñar elementos de máquina, se considera la falla, es decir, se

añade un factor de seguridad y , siendo la carga que debe soportar

la pieza.

Como se observa en la figura 12, en los alrededores del punto de intersección

entre el valor de Syy la fórmula de Euler, existe cierta incertidumbre. La misma es

eliminada por la parábola de Johnson, la cual se obtiene de la siguiente manera:

Figura 12: Representación gráfica de los criterios de Euler y de Johnson para elementos de máquina largos sometidos a cargas de

compresión. Fuente: Tassoni D. 2.007.

h/R= 20

32

= −π

YcompcrYcomp

SP hS

A nE R( ) ( )2 21

2 (12)

La ecuación (12), es una expresión parabólica tangente al punto ( )cr

y comp

PS

A=

y a la parábola de Euler en = ycompcrSP

A 2. Entonces se obtiene

π= = −πomp

omp

yccryc

SP E hS

A h R nE R

22 2

2

12

( ) ( )( )

y haciendo los cambios de variable

= = = π = π

ycompycomp

S hb S a x y n E c

nE R

2

212

; ;

Sustituyendo se obtiene

cb ax

x− =

es decir, la expresión ax2 – bx + c = 0

ecuación de 2º grado, cuya solución, en la forma ax2 + bx + c = 0, es, si se recuerda,

( )( )

π± −± − ππ= = =

π

ycompycomp ycomp

ycompycomp

S nES S

b b ac nEnExa SS

nE

2 22

2 22

2

2

44 24

22

4

,

finalmente,

x = π

ycomp

nES

22

33

Siendo h

xR

=

2

se obtiene

= = πLimite ycomp

h nEx

R S2

(13)

Este es el valor del coeficiente de esbeltez para el cual, las parábolas de EULER

y de JOHNSON, son tangentes en el punto = ycompSPA 2

, es decir, ambos criterios

son válidos. La parábola de Johnson es válida hasta los valores de esbeltez que igualan la

expresión (13). Para valores mayores a éste, debe utilizarse la fórmula de Euler. Para

valores inferiores a una esbeltez de 20, se utilizará el criterio de falla por fluencia

pues se trata de elementos de máquina cortos, sometidos a compresión.

e) Teorías de falla.

Ahora que se sabe, como poner en evidencia la existencia de las tensiones

máximas, tensiones principales, se deben relacionar con las posibilidades de falla (la

pieza no cumpliría con la finalidad requerida para su funcionamiento) del elemento

de máquina estudiado, con el objetivo de evitar que su falla se presente. Para ello se

han formulado teorías, distintas a la expuesta al principio (conocida como de tensión

normal máxima, la cual se utiliza comparando directamente σσσσ ≤ SY y ττττ ≤ Sycorte,

propuesta por W.J.M. Rankine en 1.845), que se acercan definitivamente más a la

predicción acertada de las condiciones de falla de un elemento de máquina, que esa

primera teoría, quedando está “primera teoría solamente para materiales frágiles”.

Veamos, a continuación, algunas de las más importantes y más utilizadas en el diseño

de piezas.

i) Tresca: Teoría de Tensión de Corte Máxima.

Se considera que está es la teoría de falla más antigua. Originalmente fue

propuesta por el francés C. A. Coulomb (1.736-1.806). Tresca, en 1.864 escribió

34

acerca de la teoría del esfuerzo cortante máximo, y J.J.Guest en Inglaterra realizó

ensayos en el año 1.900, que condujeron a la aceptación de la teoría. Así como se

obtuvo σ1 y σ2 para un estado bidimensional de tensiones, se puede obtener, para un

estado más complejo de tensiones, tal como es el tridimensional, los siguientes

valores:

ττττ12

,2

,2

313

322

21 σσσσσσσσττττσσσσσσσσττττ

σσσσσσσσ −=

−=−=

(14)

La falla iniciará cuando la tensión mayor de corte entre los tres valores de ττττi(sea

ésta ττττi.MAX ) representados en las expresiones indicadas en (18), se iguala a la mitad

del valor de la resistencia a la fluencia del material de fabricación de la pieza,

obtenido en un ensayo de tracción simple. Esto es

�� !Á� � #�2 (15)

La teoría de la tensión de corte máxima, indica igualmente que el límite de

fluencia a corte Sycortede un material es, a lo sumo, igual a la mitad de su límite de

fluencia a tracción Sy, esto es,

#��%�&' � 0,5#� (16)

Esta teoría ofrece buenos resultados en el diseño de elementos de máquina, para

cuya fabricación se utilizarán materiales dúctiles(latones, bronces, aluminio y aceros

laminados y recocidos).

ii) Von Mises – Hencky.

También denominada, teoría de la energía de corte o teoría de la energía de

distorsión.

En 1.904, en Polonia, M. T. Hueber escribió por primera vez sobre la energía de la

máxima distorsión; pero, fueron R. von Mises (Alemania y USA) en 1.913 y H.

Hencky (Alemania y USA) en 1.925 quienes más contribuyeron a ella.

Recientemente, S. Timoshenko, en su History of Strength of MaterialsMcGraw-Hill,

Nueva York, 1.953, ha atribuido esta teoría a J. C. Maxwell de Inglaterra, que la

35

plantea en 1.856. Esta teoría sostiene que cualquier pieza esforzada en forma elástica

sufre un (ligero) cambio en forma, volumen o en ambos, pero no en tamaño. La

energía necesaria para producir este cambio se almacena en forma de energía elástica.

Por lo tanto, un determinado material tiene una capacidad limitada y definida de

energía de distorsión o de corte, y por lo tanto cualquier intento por someter al

material a cantidades mayores de energía de distorsión, provocaría la falla del

elemento, La forma más corrientemente utilizada para expresar la teoría de la energía

de distorsión, es

2 2 2 21 2 2 3 3 1 2 y(σ σ ) (σ σ ) (σ σ ) S− + − + − =− + − + − =− + − + − =− + − + − = (17)

Interpretando lo indicado en (19), esta teoría establece que el inicio de la condición

de falla es, únicamente, función de las diferencias de Tensiones Principales,

independientemente de sus valores absolutos particulares.

Para un estado bidimensional de tensiones, condición para la cual σσσσ3 = 0, la

expresión (19) se convierte en

2S2y = (σσσσ1 - σσσσ2)

2 + σσσσ22 + σσσσ2

1

2S2y = σσσσ2

1 + σσσσ22 - 2σσσσ1σσσσ2 + σσσσ2

1 + σσσσ22 = 2σσσσ2

1 + 2 σσσσ22 - 2σσσσ1σσσσ2

S2y = σσσσ2

1 + σσσσ22 - σσσσ1σσσσ2 (18)

O simplemente

+, � -./0 1 .,0 � ./., 1 23/0 (19)

La expresión (23) permite aplicar, en el caso de un estado bidimensional de

tensiones como el indicado, la teoría de la ENERGÍA DE CORTE o teoría de la

ENERGÍA DE DISTORSIÓN o Teoría de von MISES – HENCKY, sin necesidad

de recurrir al círculo de Mohr, pues en ella se pueden utilizar las tensiones directas,

36

σσσσx, σσσσyyττττ presentes en el estado bidimensional de tensiones aplicado al elemento de

máquina.

Según esta teoría, cuando el sistema de carga que actúa sobre el elemento de

máquina produce tensiones de TORSIÓN PURA (tensiones de corte; σσσσx = σσσσy= 0),

de (23) se obtiene que la falla del material y por ende de la pieza, se inicia cuando se

alcanza

+, � 423/0 � √230 � 3 � +,√2 � 6, 788+, (20)

3.3.5 Soldadura

La soldadura es un medio de unión permanente, que se utiliza ampliamente en la

construcción de elementos de máquinas y en la reparación de algunos de ellos. La

soldadura une dos porciones de metal de iguales o diferentes características en el cual

se utiliza generalmente un material adicional denominado material de aporte, cuyo

punto de fusión suele ser menor a la temperatura de los materiales a unir.

Para el diseño de la soldadura se utilizan datos importantes como las propiedades

mecánicas del electrodo, propiedades mecánicas de los materiales base, espesor del

cordón de soldadura, entre otros. Estos criterios de diseños también dependen de la

aplicación de la pieza a soldar, si está sometida a compresión, corte, tracción, todas

estas dependen de una manera para determinar la resistencia de los materiales y/o

determinar si pueden fallar por fatiga.

Para la soldadura circular sometida a flexión, en la mayoría de los casos se calcula

el ancho de cordón de soldadura que debe utilizarse para que no falle, aunque también

sabiendo el ancho del cordón de soldadura, se calcula el esfuerzo al cual está

sometida la soldadura.

Para determinar la fuerza admisible por metro del filete o cordón de soldadura

(Fr) se utiliza la siguiente ecuación:

�� !9��:; (21)

37

Donde Mf es el momento de flector al cual está expuesta la soldadura y c es la

distancia media del diámetro de la soldadura (d).

Para soldaduras circulares simple, Iw se calcula por medio de

�< � => �?@(22)

Y para soldaduras circulares dobles, Iw se calcula por medio de

�< � =� �?@(23)

El esfuerzo al cual se encuentra sometido la soldadura (�A) viene dado por la

siguiente ecuación, siendo w el ancho del cordón de soldadura:

�A = BC<(24)

Para cordones de soldadura en ángulo, donde la carga somete a esfuerzos de corte

se deben tomar condiciones de no ruptura de la unión de soldadura, es decir, que no

exista falla en el elemento de máquina, y debe cumplirse:

� � D�EF�45° I��JK1 1 JK2 1 ��JK3 1 JK4 N(25)

Los valores σ y τ se sustituyen por los correspondientes a los valores de

diseño, recordando que #O de corte se relaciona con la resistencia a la fluencia,

#O�EPQK � 0,4#O. Sustituyendo y aplicando factor común obtenemos:

� � D�EF�45° A�S I0.4�JK1 1 JK2 1 �JK3 1 JK4 N(26)

38

3.3.6. Soportes Atornillados

Los soportes atornillados son estructuras utilizadas como uniones no permanentes, los

cuales realizan su trabajo comúnmente con algunos elementos como tornillos, pernos,

pasadores, remaches, etc. Estos soportes pueden estar sometidos a distintos esfuerzos

los cuales se analizan según su comportamiento.

Los soportes atornillado, como el que vamos a considerar, presenta cuatro pernos

situados en los vértices de un rectángulo, si suponemos que el soporte es lo

suficientemente resistente, el efecto de la carga P será soportado homogéneamente

por cada uno de los pernos, siendo n=número de pernos, sobre cada uno actuará una

carga directa, dada por:

�T � U (27)

En la ec. 27 el subíndice i señala la identificación de cada perno, puesto que en

nuestro caso n=4, sobre los pernos actuará en forma directa,

P1=P2=P3=P4=P/4.Adicionalmente a la acción directa de P, se presenta su acción

secundaria, que no es otra que el momento al centroide de gravedad, de la figura

generada por la posición de los pernos. En una sección rectangular, como es el caso,

el centroide se encuentra ubicado en la intersección de las diagonales que tiene por

vértice la posición de cada perno, en este caso, el momento producido por P viene

dado por

� �K (28)

El efecto de la carga debido a P y a la distancia de su línea de aplicación hasta o,

es soportado por cada uno de los pernos, en función de su posición con respecto a su

centroide de gravedad: más cerca de él, menor será la carga que deberá soportar;

mientras más alejado de o se encuentre el perno, mayor será la carga a la cual se verá

sometido. Si designamos por Pi la carga que por efecto secundario de P deberá

39

soportar cada perno y tomamos en cuenta su correspondiente separación al punto o,

distancia que llamaremos ri para cada uno de ellos, podemos escribir la siguiente

ecuación general:

�1P1 � �2P2 � �3P3 � �4P4 � V � �TPT �29

El momento se ve equilibrado por la suma de las reacciones de cada perno, según

su separación ri al centroide:

� �K � ∑ � 1 �TPT� (30)

Sustituyendo y generalizando la ecuación encontramos la expresión para obtener

la carga crítica:

�Y � ! ��Z[\��[\�@[\V�[ (31)

3.3.7. Selección de Rodamientos

Cuando en u rodamiento se ejercen cargas radiales y de empuje, la carga equivalente

es la carga radial constante que generaría la misma vida útil especificada para el

rodamiento que la carga combinada. El método para calcular la carga equivalente P

para tales casos se presenta en el catálogo de fabricantes y adopta la siguiente forma:

P= VXR + YT (32)

Dónde:

P=Carga equivalente.

V=Factor de rotación.

40

R=Carga radial aplicada.

T=Carga de empuje aplicada.

X=Factor radial.

Y=Factor de empuje.

Los valores de X y Yvarían en función del diseño especifico del rodamiento y de

la magnitud de la carga de empuje en relación a la carga axial. Para indicar la carga

de empujelímite, los fabricantes indican un factor al que le llaman e, si la relación

T/R>e se debe utilizar la ecuación (32) para calcular P, en cambio si T/R<e se utiliza

la siguiente ecuación:

P= VR (33)

La tabla adjunta en el anexo A muestra un conjunto de datos para un rodamiento

de bolas de hilera única, ranura profunda. Tanto e como Y dependen de la relación

T/Co donde Co es la especificación básica de carga estática que haría un rodamiento

en particular. Esto presenta dificultades porque el valor de Co no se conoce hasta que

se ha seleccionado el rodamiento. Por consiguiente, se aplica un método sencillo de

ensayo y error. Si a un rodamiento se le aplica una carga de empuje significativa

junto con una carga radial se realizan los siguientes pasos:

A. Suponga un valor de Y a partir de la tabla del anexo A.

B. Calcule P=VXR+YT.

C. Calcule la especificación básica de carga dinámica C que se necesita a partir

de la ecuación 34 o 35.

]?10^ � _�̀?ab �34 E �? _ ]?10^acd �35

D. Seleccione u rodamiento potencial que tenga un valor C cuando menos igual

al valor que se requiere.

41

E. Calcular Co para el cojinete que seleccionó.

F. Calcular T/Co.

G. Determinar e a partir de la tabla anexa A.

H. Si T/R>e, calcular Y a partir de la tabla anexa A.

I. Si el nuevo valor de Y es distinto al que se supuso en el paso A, repetir el

proceso.

J. Si T/R<e, se utiliza la ecuación 33 para calcular P y se procede igual que lo

haría para carga radial simple.

3.3.6. Sistema Neumático

Creus A. (2010) explica que la palabra Neumática se refiere al estudio del

movimiento del aire. Así, como desde el inicio de los tiempos el hombre utilizaba el

aire como medio de propulsión para navegar y en los molinos y bombas de agua,

hasta evolucionar con el pasar de los años y llegar al año 1868 donde George

Westinghose fabricó el freno de aire que revoluciono la seguridad en el transporte

ferroviario. Y no fue sino hasta el año 1959 donde la neumática progresa

ampliamente en la industria con el desarrollo paralelo de los sensores.

Los sistemas de aire comprimido proporcionan un movimiento controlado con el

empleo de cilindros y motores neumáticos y que son aplicables en herramientas,

válvulas de control, posicionadores, martillos neumáticos, pistolas para pintar,

motores neumáticos, prensas neumáticas, robots industriales, vibradores, frenos

neumáticos, etc.Las ventajas que presenta el uso de la neumática son el bajo coste de

sus componentes, su facilidad de diseño e implementación y el bajo par o fuerza

escasa que puede desarrollas a las bajas presiones con que trabaja (6 Bar), lo que

constituye un factor de seguridad. Otras características favorables son el riesgo nulo

de explosión, sin conversión fácil al movimiento giratorio así como lineal, la

posibilidad de transmitir energía a grandes distancias, construcción y mantenimiento

fáciles y la economía en las aplicaciones.La neumática precisa de una estación de

generación y preparación del aire comprimido formada por un compresor de aire, un

deposito, un sistema de preparación del aire (Filtro, lubricador y regulados de

42

presión) una red de tuberías para llegar al utilizador y un conjunto de preparación del

aire para cada dispositivo neumático individual. En la figura 13 se ilustran

detalladamente los elementos y funcionamiento de un sistema neumático.

Figura 13. Detalle de un sistema neumático básico. Fuente: Neumática e Hidráulica-Antonio Creus Solé

3.3.7Cilindros Neumáticos

Cilindro neumático de simple efecto: son aquellos que solo realizan un trabajo

cuando desplazan su elemento móvil (vástago) en un único sentido, realizan el trabajo

en una sola carrera del ciclo, ya que contienen un elemento que suele ser un resorte

que devuelve la carrera hasta su posición inicial. Estos cilindros se utilizan para

trabajos de desplazamientos cortos en los que el vástago del cilindro no realice

carreras superiores a los 100mm.

43

Figura 14. Cilindro neumático de simple efecto. Fuente: https://neumaticabasicaeepp.wordpress.com

Cilindro neumático de doble efecto: son aquellos que pueden realizar el trabajo en

ambas direcciones ya que se les aplica la presión en ambas caras del embolo, pueden

realizar carreras más largas que los cilindros de simple efecto y son muy utilizados en

las industrias por su aplicación y fácil mantenimiento.

Figura 15. Cilindro neumático de doble efecto. Fuente: http://wikifab.dimf.etsii.upm.es/

Existen varios tipos de cilindros neumáticos de doble efecto en los que varían

la cantidad de vástagos, sus diámetros, etc. Los cilindros se seleccionan conociendo la

presión de trabajo, el área del cilindro y la carga que va a soportar, la formula común

para realizar los cálculos es la siguiente:

44

� � Be(36)

Dónde:

P=Presión de Aire comprimido.

F=Carga que soporta.

A=Área del Cilindro.

3.3.8Simbologíade Sistemas Neumáticos

El funcionamiento de los sistemas que utilizan aire a presión como medio de

transmisión de energía se representa mediante esquemas que utilizan símbolos

normalizados.

Figura 16. Simbología de Compresores y Motores Neumáticos. Fuente: Neumática e Hidráulica-Antonio Creus Solé

45

Figura 17. Simbología de Cilindros y Válvulas Neumáticas. Fuente: Neumática e Hidráulica-Antonio Creus Solé

3.3.9 Sistema Hidráulico

Creus A. (2010), La hidráulica utiliza básicamente los fluidos hidráulicos (agua o

aceite) como medios de presión para mover los pistones de los cilindros, el

movimiento típico de dicho pistón dentro de un cilindro se logra gracias a la energía

proporcionada por el sistema hidráulico formado por un motor, una bomba, un

depósito y un conjunto de tuberías que llevan el fluido a presión hasta los puntos de

utilización, válvulas reguladoras de presión, manómetros y otros accesorios.

Dentro de estos sistemas se encuentran los motores hidráulicos (en ocasiones

acoplados a cajas reductoras) con velocidades que abarcan desde 0.5 rpm hasta

10.000 rpm, y el par que proporcionan van desde 1 Nm (baja velocidad) hasta 20.000

Nm (alta velocidad) y algunos otros elementos como válvulas reguladoras de presión.

Los sistemas hidráulicos se aplican típicamente en dispositivos móviles tales como

maquinaria de construcción, excavadoras, plataformas elevadoras, aparatos de

elevación y transporte, maquinaria para agricultura y simuladores de vuelo. Sus

aplicaciones en dispositivos fijos abarcan la fabricación y montaje de máquinas de

46

todo tipo, prensas, máquinas de inyección y moldeo, máquinas de laminación,

ascensores y montacargas.

Figura 18. Esquema de un circuito hidráulico Fuente: Neumática e Hidráulica-Antonio Creus Solé

Entre las ventajas existentes en los sistemas hidráulicos resalta su gran potencia

transmitida con pequeños componentes, posicionamiento preciso, arranque con

cargas pesadas, movimientos lineales independientes de la carga, ya que los líquidos

son casi incompresibles y pueden emplearse válvulas de control, operación suave e

inversa, buen control y regulación y disipación favorable del calor.Y entre sus

desventajas figuran: polución del ambiente con riesgo de incendio y accidentes den el

caso de fuga de aceite, sensibilidad a la suciedad, peligro presente debido a las

excesivas presiones y dependencia de la temperatura por cambio en la viscosidad.

3.3.10 Comparación entre neumática e hidráulica

Creus A. (2010), Los sistemas neumáticos e hidráulicos efectivamente son los

más utilizados a nivel industrial debido a las características que ellos entregan, pero

generalmente se realizan estudios para determinar cuál de ellos es el indicado a

utilizar. Mayormente y debido a la cantidad de ventajas que lo acompañan, los

sistemas neumáticos son los de mayor utilización, debido básicamente por su alcance

47

económico (aire gratis), bajo riesgo de incendio y por su bajo nivel de contaminación

en comparación al sistema hidráulico.

También es importante destacar la comparación fuerza-velocidad de ambos

sistemas, donde el sistema neumático es capaz de generar cargas menores de 30.000N

y alcanzar grandes velocidades, al contrario de los sistemas hidráulicos los cuales

generan cargas por encima de 30.000N pero cuenta con velocidades bajas. A

continuación y de forma resumida se muestra la tabla 2 donde se observan las

comparativas entre los sistemas neumáticos e hidráulicos:

Tabla 2: Comparación entre los sistemas neumáticos e hidráulicos Fuente: Neumática e Hidráulica CreusA. (2010)

48

3.3.11 Automatización

Según García E. (1999), El concepto de automatización lleva implícita la

supresión total o parcial de la intervención humana en la ejecución de diversas tareas

industriales, agrícolas, domesticas, administrativas o científicas. Se aplica la

automatización tanto a las tareas más sencillas, tales como la regulación de la

temperatura de un horno o el mando secuencial de una máquina, como a las más

complejas, tales como la dirección mediante un operador de una unidad o la gestión

automatizada de un establecimiento.

Los principales componentes de la automatización son los transductores y los

capacitores de información, los preaccionadores (relés, contactores, etc.) y

accionadores (motores, órganos de desplazamiento lineal, etc.), así como los órganos

de tratamiento de información, en particular computadores y en general los sistemas

basados en el microprocesador.

Para facilitar su comprensión estas herramientas se dividen en dos grandes

grupos:

• Parte de Mando

• Parte Operativa

La Parte de Mando, engloba todos los instrumentos utilizados para dirigir y

controlar el proceso de automatización por medio de señales eléctricas e instrucciones

de programación. Usualmente la parte de mando suele ser un autómata programable

(tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés

electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología

cableada) siendo estos últimos reemplazados recientemente por los Autómatas. En un

sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el centro del

sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema

automatizado.

La Parte Operativa, es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los

elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Entre

estos elementos encontramos maquinarias tales como motores, servo

cilindros, válvulas, actuadores, compresores, entre otros. Ambas partes se comunican

por medio de captadores binarios, traductores analógicos y digitales y dispositivos de

pre accionamiento.

3.3.12Diagrama de escalera

Los diagramas de escaleras o LadderL

establecer funciones y parámetros en PLC o autómatas programables. Los diagramas

de escaleras son muy utilizados a nivel industrial por su similitud con los programas

de relés ya que la mayoría de los técnicos ya conocen. Est

el circuito de control de un proceso con ayuda de algunos símbolos de contactos

abiertos (N.C.) o cerrados (N.A.), relés, temporizadores, contadores, etc.

19, se muestra un esquema de un diagrama de escalera.

FiguFuente: http://www.imepi.com.mx/productos/aurora

49

estos elementos encontramos maquinarias tales como motores, servo

s, actuadores, compresores, entre otros. Ambas partes se comunican


Diagrama de escalera

Los diagramas de escaleras o LadderLogic son programas utilizados para



de relés ya que la mayoría de los técnicos ya conocen. Este programa permite graficar


abiertos (N.C.) o cerrados (N.A.), relés, temporizadores, contadores, etc.

, se muestra un esquema de un diagrama de escalera.

Figura 19. Esquema de un diagrama de escaleraFuente: http://www.imepi.com.mx/productos/aurora-le.html

estos elementos encontramos maquinarias tales como motores, servo-motores,

s, actuadores, compresores, entre otros. Ambas partes se comunican


son programas utilizados para



e programa permite graficar


abiertos (N.C.) o cerrados (N.A.), relés, temporizadores, contadores, etc. En la figura

. Esquema de un diagrama de escalera le.html

50

3.4. Definición de Términos Básicos

A continuación se describen algunos conceptos resaltantes que se muestran en las

bases teóricas los cuales serán útiles para alimentar y comprender con mayor

facilidad la investigación:

Unidades: Es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física,

definidas y adoptadas por convención o por ley. En nuestro caso la unidades

utilizadas vienen expresadas según el Sistema Internacional (SI).

Bar: Se denomina Bar a una unidad de presión equivalente a un millón de barias,

aproximadamente a una atmosfera (1 amt).

N: Newton, es la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades (SI).

Nm: Newton por Metro, Es una unidad de medida de esfuerzo de torsión, también

llamado “momento” o “torque”(capacidad de una fuerza para producir un giro o

rotación alrededor de un punto).

Rpm: Revolución por minuto, es una unidad de frecuencia que se usa para expresar

velocidad angular, es decir, indica el número de rotaciones completadas cada minuto

por un cuerpo que gira alrededor de un eje.

Separadores de Cartón: Son láminas de cartón las cuales tienen como finalidad

separar horizontalmente las filas de botellas que se apilan en una paleta.

Figura 20. Cartón Separador Fuente: González J. (2015)

51

Marcos Alineadores: Son estructuras de metal o plástico que se posicionan en la

parte superior de la primera fila de botellas en una paleta y tiene como finalidad evitar

la deformación de las filas al momento de ser transportadas de un lugar a otro con un

montacargas.

Figura 21. Marco Alineador de Botellas Fuente: González J. (2015)

Figura 22. Marco Alineador de Botella posición inicial Fuente: González J. (2015)

52

Figura 23. Marco Alineador de Botellas retirado por el Operador Fuente: González J. (2015)

Tiempo Muerto: Es un término utilizado a nivel industrial el cual describe la

cantidad de tiempo en minutos en que una máquina de la línea de producción se

detiene bien sea por una falla o por mantenimiento.

Grados de Libertad: Es el número mínimo de parámetros que necesitamos

especificar para determinar completamente la velocidad de un mecanismo o el

número de reacciones de una estructura.

Fatiga: Se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas

dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.

Esfuerzo: Es la capacidad que tiene un agente de ser capaz de modificar la cantidad

de movimiento o la forma de los materiales.

Motor Eléctrico: Es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía

mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus

bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas básicamente por in estator y

un rotor.

Servomotor: Es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la

capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación y

mantenerse estable en dicha posición.

Caja Reductora: Es un mecanismo que está constituido por un grupo de engranajes

con el que se consigue mantener la velocidad de salía en un régimen cercano al ideal

para el funcionamiento del generador.

53

Compresor: Es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y

desplazar fluidos compresibles, tal como gases y vapores.

Cilindro: Es el recinto por donde se desplaza un pistón.

Balancín Neumático: Es un dispositivo que permite elevar cargas lo que permite un

movimiento y colocación manual y precisa de un objeto.

Posicionador: Es el instrumento que posiciona el vástago de una válvula cuando este

no presenta presión aplicada para su movimiento.

Actuador:Accionador, Es un dispositivo capaz de transformar le energía hidráulica,

neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un

efecto sobre un proceso automatizado.

Sensor: Es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas y

transformarlas en variables eléctricas.

Encoders: Es un dispositivo electromecánico usado para convertir la posición

angular de un eje a un código digital, lo que lo convierte en una clase de transductor.

Transductor: Es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada

manifestación de energía de entrada en otra diferente a la salida, pero de valor muy

pequeño en términos relativos con respecto a un generador.

Capacitor: Es un dispositivo pasivo utilizado en electricidad y electrónica capaz de

almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

Pre-accionadores: Es el elemento que hace de interfaz tomando como entrada la

seña eléctrica y procediendo en el actuador, los más usuales son las electroválvulas,

relés y contactores.

Válvula: Es un mecanismo que regula el paso de un fluido en una tubería o

comunicación con una maquina o sistema.

Electroválvulas: Es una válvula electromecánica diseñada para controlar el paso de

un fluido por un conducto o tubería.

Relé: Es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor controlado

por un circuito eléctrico,

54

Contactor: Es un componente electromecánico que tiene por objeto establecer o

interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de

mando.

Modulo Lógico: Son controladores programables que permiten que maquinas

realicen procesos sin la necesidad de intervención humana.

Autómata: Se le da el termino de autómata a toda máquina que imita la figura y los

movimientos de un ser animado.

Método Rapid EntireBodyAssessment (REBA): Es un método que permite el

análisis conjunto de las posiciones adoptadas por los miembros superior del cuerpo

(brazo, antebrazo y muñeca), tronco, cuello y piernas.

Disergonomia: Es una desviación de lo aceptable como ergonómico o confortable

para el trabajador.

55

CAPITULO IV

FASES DE LA INVESTIGACIÓN

4.1 Desarrollo de las Fases Metodológicas

En este capítulo se describirá el procedimiento ejecutado durante el desarrollo de

la pasantía el cual fue desplegado en cinco fases las cuales proporcionarán el

cumplimiento a los objetivos específicos ya mencionados.

Fase I: Evaluar la situación actual del proceso para retirar los separadores de

cartón y marcos alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de

ketchup.

La realización de esta fase se cumplió a través de la identificación y

caracterización de los elementos del proceso de trabajo, entre los cuales están los

objetos, medios, organización y división del trabajo. Para recolectar toda la

información necesaria se realizaron recorridos por el área de trabajo en estudio y se

hizo uso de herramientas como lo son la observación directa de las actividades que se

desarrollan, entrevistas estructuradas al personal que labora en esta área de trabajo,

así como también pruebas sobre las diferentes formas o maneras de realizar el trabajo

Fase II: Mediciones de los factores relevantes, de los sistemas que van a

interactuar con el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y


Para la recolección de datos fue necesario conocer cómo se debe llevar a cabo el

proceso de extracción del separador de cartón y el alineador, de manera correcta,

luego en el sitio se recogieron los factores más relevantes como el peso y

dimensiones de los elementos a retirar. Además de observar el espacio con que cuenta

el área y asegurar la separación existente con maquinarias cercanas.

Así mismo, se pudieron identificar fuentes de energías cercanas, sistemas

neumáticos o hidráulicos que servirán como suministro para el diseño. Finalmente

constatar la información recolectada con el operador que se encuentra en el área con

56

el fin de obtener la mayor información posible, obteniendo así sus opiniones, punto

de vista y recomendaciones por estar más relacionado con el proceso.

Fase III: Elegir qué tipo de elementos (hidráulicos, neumáticos, eléctricos) son

los apropiados para el mecanismo sujetador para retirar los separadores de


Ketchup.

Es de total importancia estudiar a profundidad la selección del sistema que dará

vida al dispositivo. El sistema eléctrico es un sistema que involucra mucha

complejidad y mayo riesgo para la operación deseada, además de contar con un alto

costo económico y de implementación de apoyo electrónico e informático de alto

nivel, lo que lo hace poco factible para el objetivo deseado.

El sistema hidráulico representa al igual que el sistema eléctrico un alto costo, no

solo en su implementación sino en su mantenimiento y abastecimiento de fluido que

es necesario para su funcionamiento, además el área en donde se desea implementar

el dispositivo sujetador es de suma exigencia higiénica, ya que estará cerca de las

botellas de Ketchup que posteriormente entraran al inicio de la línea, y aunque las

botellas pasaran por el túnel de lavado, no será suficiente esterilizar el recipiente si

tiene rastros de aceite proveniente del sistema sujetador.

Finalmente el diseño del dispositivo de inclina a ser alimentado por el sistema

neumático, ya que resulta económico en suministro, fácil de mantenimiento,

higiénico, ya que sus elementos trabajan con aire limpio y sus características encajan

con el trabajo a realizar ya que la carga a levantar no tiene mayor peso.

Fase IV: Elegir, diseñar y programar el sistema de control que sea más

apropiado (PLC, Microcontroladores u otros).

En esta fase se evaluó el programa para la automatización del proceso, trabajando

en base a los grados de libertad que necesite tener el dispositivo para retirar los

elementos. Al mismo tiempo realizar un manual de pasos a seguir para el manejo del

programa, realizar modificaciones o paradas en caso de emergencia.

57

Fase V: Construir el mecanismo sujetador para retirar los separadores de


Ketchup.

Para esta fase será necesario contar con los estudios y el análisis de los cálculos

de ingeniería; cargas, torsión, fatiga. Luego de dichos cálculos, es necesario

seleccionar el material que cumpla con las exigencias y que sea además de fácil

obtención, de la misma forma, seleccionar los elementos que constituyen el

dispositivo como actuadores, mangueras, ventosas, etc. Para que sean de fácil acceso

y adicional a eso que sean de fácil sustitución a la hora de no contar con el repuesto si

se encuentra necesario realizar un mantenimiento correctivo del dispositivo sujetador.

58

CAPITULO V

RESULTADOS

Para la realización del presente informe de pasantías se llevaron a cabo varias

fases relacionadas con el cumplimiento de los objetivos específicos, las cuales se

describen a continuación:

5.1 Evaluar la situación actual del proceso para retirar los separadores de


ketchup.

Actualmente en la empresa Alimentos Heinz, C.A. existe un sistema

semiautomático para realizar la tarea de retirar los separadores y marcos alineadores

de la paleta de botellas vacías de Ketchup. La actividad comienza luego de que el

despaletizador retira el primer paño de botellas de la paleta, posicionándolo en el

inicio del transportador.

Al estar posicionado el primer paño de botellas en el transportador, el operario

procede a retirar de forma manual el marco alineador, el cual es el elemento más

pesado por lo que se busca sea retirado de forma automática. Luego de que el

operario extrae el marco se acciona un mecanismo que retira el cartón separador del

paño de botellas. Este mecanismo consiste en un brazo neumático con 4 (cuatro)

ventosas que se encarga de sujetar el cartón separador y desplazarlo a otro lugar; el

dispositivo suele ser efectivo pero solo para extraer el cartón separador, ya que no

cuenta con las características necesarias para retirar el marco alineador, debido al

peso del elemento y a sus dimensiones. Actualmente este brazo neumático presenta

fallas de alineación, fuerza y succión de aire, arrojando como resultado algunos

eventos no deseados en el proceso, como por ejemplo:

• Posicionamiento no simétrico de las ventosas en el cartón separador,

permitiendo que el elemento se desbalancee y golpee botellas haciéndolas

caer al suelo.

59

• Falla de succión en las ventosas, en ocasiones el dispositivo trabaja con

menos de cuatro ventosas por lo que el separador tiene poca succión haciendo

que éste pueda caer quedando entre las botellas y el transportador.

Debido a estas fallas, es razonable pensar que el dispositivo no pueda retirar el

marco alineador, ya que su manejo exige mayor precisión, coordinación y fuerza.

Esta actividad se presenta de forma repetitiva durante la jornada de producción,

haciendo que el operario se dé a la tarea de retirar el marco alineador, retirar el cartón

separador y ajustar la alineación del brazo neumático cuando éste toma el cartón

separador de forma incorrecta.

5.2Tomar datos, mediciones de los factores relevantes, de los sistemas que van a

interactuar con el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y


En este punto se analizan los diferentes aspectos relacionados al dispositivo

actual, encargado de retirar los cartones separadores, así como también de algunos

datos resaltantes como el peso del marco alineador y sus dimensiones, esto con el fin

de establecer los parámetros con los cuales se va a trabajar.

La cantidad de envases que integran una paleta de botellas vacías de Ketchup

varía según la capacidad; para la presentación de Ketchup 567 gr cada paleta

contiene 2584 botellas, las cuales se dividen en 8 paños de 232 botellas cada uno,

adicionalmente cada paño es acompañado de un cartón separador, haciendo un total

de 8 cartones separadores. Para la presentación de Ketchup 1000 gr cada paleta

contiene 1404 botellas, las cuales se dividen en 9 paños de 156 botellas cada uno,

adicionalmente cada paño es acompañado de un cartón separador, siendo un total de 9

cartones separadores. Finalmente se coloca un marco alineador en la cima de la paleta

de botellas. El cartón separador es un elemento reusable, es decir, es usado para

separar los paños de botellas hasta que su condición se lo permita, así que debe ser

devuelto a la empresa que realiza el paletizado de las botellas. El separador tiene unas

60

medidas de 1120mm de ancho por 1420mm de largo, tal como lo muestra la figura

24:

Figura 24: Marco Alineador Fuente: González J. (2015)

Del mismo modo, los marcos alineadores deben ser devueltos a la empresa

paletizadora de botellas para ser reusado. El marco alineador es comúnmente de

metal, su peso es de 9,70 Kg, su ancho es de 1120 mm, su largo es de 1420 mm, su

altura o grosor es de 25 mm que equivale a 1 pulgada y el ancho de cada tubo que

compone el marco tiene 80 mm que equivalen a 3 pulgadas, tal como lo muestra la

figura 24.

En la parte superior de la paleta se puede observar que la distancia existente entre

la fila de botellas y el borde del marco alineador es de 20 mm, lo cual otorga espacio

para que algún mecanismo se encargue de retirar el marco, de ser necesario, sin

acercarse a las botellas para evitar dañar las mismas.

61

Figura 25 Marco Alineador. Fuente: González J. (2015).

Esta paleta es manipulada por un montacargas a un depaletizador marca

SteinleAugsburg el cual se encarga de retirar cada paño de botellas para posicionarla

en el transportador que está a la entrada de la línea de kétchup y que dirige las

botellas a su primera estación que es el túnel de precalentamiento.

5.3Elegir qué tipo de elementos (hidráulicos, neumáticos, eléctricos) son los

apropiados para el mecanismo sujetador a fin de retirar los separadores de


Ketchup.

62

En la industria se requiere un método que otorgue vida a las máquinas para que

logren realizar el proceso deseado. Actualmente se utilizan tres tipos de sistemas para

generar trabajo, potencia o movimientos, estos tres sistemas son; eléctricos,

hidráulicos y neumáticos.

El sistema eléctrico de potencia se caracteriza por usar niveles de tensión iguales o

superiores a los 132 kV, también son conocidos como sistemas de alta tensión, el

sistema eléctrico es controlado por comandos a distancia en un centro de operación y

control a través de un sistema Scada. Una de sus características más relevantes es que

las condiciones de funcionamiento de los sistemas eléctricos deben ser establecidas

mediante criterios de funcionamiento estrictos para evitar problemas de estabilidad

dinámica, que pueden llevar al sistema al estado de colapso, los cuales producen

apagones.

El sistema hidráulico es utilizado en un amplio campo, utiliza un fluido para

generar potencia y se caracteriza por poder generar grandes potencias y grandes

cargas, gracias a los caudales y presiones que maneja. Un aspecto importante a

considerar es que estos sistemas los constituye una central hidráulica que está

formado por un motor, bomba, válvulas reguladoras de presión, tanque, filtros,

manómetros y unidades de mantenimiento. Estos sistemas requieren de un cauteloso

mantenimiento en el cual se debe tener en cuenta como prioridad las condiciones del

aceite o fluido de trabajo, realizando su cambio respectivo según la frecuencia

adecuada.

Por su parte, el sistema de generación de potencia de forma neumática, al igual

que los anteriores mencionadas, es uno de las más utilizadas a nivel mundial,

caracterizado por su precisión, fácil manejo, fácil instalación y bajo costo, sobre todo

por tener en cuenta que el aire es gratuito. Pero una de las ventajas que ofrece el

sistema neumático es su estado sanitario, ya que generalmente trabaja con aire limpio.

Uno de los aspectos negativos que podemos estampar en los sistemas neumáticos, es

su contaminación auditiva, ya que trabaja con compresores que aportan gran cantidad

de ruido mientras están en funcionamiento.

63

Para poder seleccionar el sistema generador de potencia adecuado para que el

diseño cumpla con su objetivo, fue necesario elaborar una tabla comparativa con las

ventajas, desventajas, criterios y ambiente de trabajo exigen. A continuación, tabla

comparativa de sistemas eléctricos, hidráulicos y neumáticos:

Neumático Hidráulico Eléctrico Ventajas

El aire se encuentra disponible en cualquier

lugar y de forma ilimitada

Movimientos suaves, silenciosos y libres de

vibraciones

Costos de instalación mínimos

El aire puede ser llevado a través de tuberías a grandes

distancias sin necesidad de retorno

Posibilidad de invertir fácilmente el sentido de la

marcha

Velocidad de reacción rápida, velocidad de la luz

No existe riesgo de explosión ni incendio

Posibilidades de conseguir paradas y arranques sistemáticos

y progresivos en los movimientos

Insensible a fluctuaciones de temperatura

Aumento de la capacidad de la

instalación y eficiencia de equipos

Control de las fuerzas y pares de torsión en los cilindros y

actuadores

Las variaciones de temperatura no afecta el

comportamiento del flujo

Regulación sencilla de las velocidades de trabajo

El aire no contamina el medio ambiente

Fácil protección contra sobrecargas

Las herramientas y elementos de trabajo neumático se pueden

detener sin riesgo alguno

Autoengrasante de todos los componentes

Desventajas

El sistema suele ser ruidoso

Se necesita una central hidráulica para generar presión

y caudal Fuerza de carga reducida

64

Antes de ser utilizado el aire debe ser llevado a un proceso de limpieza

y secado

Pueden presentarse problemas en los mecanismos

Mínimo par de giro

En circuitos muy extensos se producen perdidas de cargas

Es necesario siempre purgar el sistema

Regulación compleja y limitada

Se pueden originar fugas o perdidas de fluido por las

conexiones

Requiere de conocimientos técnicos

Destrucción de componentes

por sobrecarga

Presenta peligro de

explosión e incendio Tabla 3. Ventajas y Desventajas de los sistemas Neumático, Hidráulico y

Eléctrico. Fuente: González J. (2015).

De acuerdo a las ventajas y desventajas que ofrecen los sistemas Neumáticos,

Hidráulicos y Eléctricos podemos escoger según los criterios más importantes para el

diseño el sistema adecuado. Uno de los aspectos más resaltantes es el ambiente de

trabajo, ya que se dispone de un ambiente limpio y apartado de contaminantes ya que

en el entorno existen botellas destinadas a ser llenadas de alimento. Por esta razón

sistemas hidráulicos donde usan aceites pueden ser riesgosos ya que una fuga podría

contaminar el envase.

Otro aspecto importante es la carga que necesita elevar el mecanismo, en este

aspecto el sistema eléctrico no puede ser el indicado ya que tiene la desventaja de

levantar cargas reducidas, y uno de los elementos con que trabajará el dispositivo será

de materiales metálicos, plásticos o madera. Otra desventaja ofrecida por el sistema

hidráulico y eléctrico es el posible riesgo de explosiones y/o incendio, una situación

que no es deseada y es necesario prevenir.

En conclusión, el sistema adecuado para generar la potencia en el dispositivo a

diseñar será el sistema neumático, ya que tiene la ventaja de no ser contaminante,

65

económico en suministro, pueden elevar cargas de peso intermedio y como

desventaja resaltante se encuentra la contaminación auditiva, pero tomando en cuenta

de que en el ambiente de trabajo ya se encuentran otros sistemas neumáticos, el ruido

extra se desprecia.

5.4Elegir, diseñar el mecanismo, así como también el programa de sistema de

control que sea más apropiado (PLC, Microcontroladores u otros).

La situación presentada en la empresa Alimentos Heinz C.A. sugiere mejorar o

automatizar un proceso que actualmente se realiza de forma manual, como ya se ha

mencionado antes, consiste en el retiro de un elemento alineador de botellas que en

ocasiones suele ser metálico pero que también puede ser plástico o de madera. Así

como también de un elemento separador de botellas, que presenta menos impacto por

ser de menor peso.En la empresa se puede observar en la gran mayoría de sus líneas

de producción un status de automatización que entrega como beneficio velocidad del

proceso y comodidad del trabajo. Sin embargo existen algunos huecos en donde se

pueden generar mejoras y traer consigo beneficios de producción y evitar coleos en

algunas estaciones de la línea.Específicamente se actuará en el problema existente en

el depaletizador de la línea de Ketchup, el cual consiste en desarrollar una alternativa

que sea capaz de retirar los dos elementos encontrados en la paleta de botellas vacías,

como lo son el marco alineador y el cartón separador de botellas. Esta actividad es

realizada manualmente por el operador, la cual se realiza satisfactoriamente pero sin

embargo arrastra algunos problemas como los movimientos repetitivos e

isergonomicos, posibles fracturas de botellas y baja velocidad en el proceso.

5.4.1 Alternativas para la formulación.

A. Primera formulación.

Diseño de un mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y marcos

alineadores de las paletas de botellas de entrada a la línea de ketchup.

66

V.F Limitaciones S.B. Marco alineador y cartón separador

E.I.S.B. Retirados manualmente

E.F.S.B. Retirados Automáticamente

S. a D. Mecanismo sujetador

S.A. Alimentos Heinz, C.A. Tabla 4. Características y limitaciones del mecanismo a diseñar


Dónde:

V.F.: Variables Fundamentales.

E.I.S.B.: Estado inicial del sistema básico.

E.F.S.B.: Estado final del sistema básico.

S. a D.: Sistema a diseñar.

S.A.: Sistema Ambiental.

B. Función Principal.

Mejorar el proceso logrando un mejor ambiente de trabajo para el operador y

automatizar la actividad para evitar movimientos repetitivos y eliminar la situación

isergonomica que practica el operador, así como también reducir riesgos de fractura

de envase por causa de mala manipulación al momento de retirar el marco alineador

del paño de botellas.

B.1 Lista de restricciones.

- Debe ser capaz de retirar los elementos de cualquier tipo de material; metal,

plástico, madera y cartón.

- Los materiales para su construcción deben ser de fácil obtención, al igual que

sus componentes puedan ser remplazados con rapidez al momento se sufrir

alguna avería.

- No debe tener grandes dimensiones que afecten el ambiente actual de trabajo.

- No debe presentar componentes que puedan contaminar el ambiente de

trabajo.

67

- El dispositivo no debe dañar ningún elemento a retirar, ya que los mismos son

reusados por la empresa proveedora de botellas.

- No debe acarrear grandes cargas de mantenimiento.

B.2 Lista de criterios.

- Mayor grado de innovación. para mejorar su funcionamiento y su poder de

entendimiento.

- Menor costo de fabricación. porque los materiales se encontraran en sitios

comunes.

- Menor tiempo de fabricación. porque se tiene muy poco para presentar el

proyecto a la universidad y a la empresa.

- Mayor facilidad de mantenimiento. Mientras mayor número de componentes

tenga el dispositivo, mayor serán las horas hombres a emplear para el

mantenimiento, por eso se desea que el mantenimiento sea sencillo para

disponer de menor tiempo y personal.

- Mayor eficiencia y facilitación del proceso.

C. Búsqueda de soluciones

C.1 Probable Solución Nº1 (PS)1

El motor eléctrico 1 se encarga de generar un movimiento de giro sobre el eje

número 2, el actuador neumático de tipo cilindro de doble efecto 3 está posicionado

en el eje 2 y al mismo tiempo articulado al collarín 5 que abraza al eje 4, el cual

cumple la función de elevar y hacer descender el eje 4 que está unido al eje 6. Al otro

extremo del eje 6 de encuentra el arreglo 7 el cual es una división de cuatro ramales

que en sus extremos contienen unas ventosas 8 que se encargaran de crear un vacío

entre ellas y el elemento que se desea suspender por medio de la alimentación de aire

9. Luego de sujetar el elemento, el motor 1 girará hacia una posición determinada

para así liberar la presión de aire y hacer que el elemento caiga en una posición donde

se irá acumulando para ser almacenado.

68

Figura 26. Dispositivo Sujetador por Ventosas. Fuente: González J. (2015).

C.2 Probable Solución Nº2 (PS)2





extremo del eje 6 de encuentra el arreglo el cual se subdivide en dos ejes 8 que están

articulados a un cilindro de simple efecto 7 que generará el movimiento necesario

para posicionar los soportes 9 que están al otro extremo del eje 8. Los soportes 9 se

encargaran de sujetar los elementos que se desean retirar, inicialmente los ejes 8

vendrán lo suficientemente abiertos para posicionarse a los lados del elemento a

69

retirar y al ser activado el cilindro de simple efecto 7 con la alimentación de aire, se

cerrará para poder

sujetar el elemento. Luego el motor 1 girará hacia una posición determinada para

asíliberar la presión de aire y hacer que el elemento caiga en una posición donde se

irá acumulando para ser almacenado.

Figura 27. Dispositivo Sujetador por soporte interior. Fuente: González J. (2015).

C.3 Probable Solución N° 3 (PS)3





extremo del eje 6 de encuentra el arreglo el cual se subdivide en dos ejes 8 que están

articulados a un cilindro de simple efecto 7 que generará el movimiento necesario

1

7

6

5 4

3

2

9

8

70

para posicionar los soportes 9 que están al otro extremo del eje 8. Los soportes 9 se

encargaran de sujetar los elementos que se desean retirar, inicialmente los ejes 8

vendrán lo suficientemente cerrados para posicionarse a los lados internos del

elemento a retirar y al ser activado el cilindro de simple efecto 7 con la alimentación

de aire 10, se abrirá para poder sujetar el elemento. Luego el motor 1 girará hacia una

posición determinada para así liberar la presión de aire y hacer que el elemento caiga

en una posición donde se irá acumulando para ser almacenado.

Figura 28. Dispositivo Sujetador por soporte exterior. Fuente: González J. (2015).

C.4 Posible Solución N°4 (PS4).

La estructura 1 sirve de soporte del mecanismo el cual está compuesto por las

placas 2 que se encargaran de sujetar los elementos a retirar gracias a la presión

ejercida por los pistones 5, estas placas podrán desplazarse hacia adelante y atrás

mediante la cremallera 3 que está sujeta al eje 6, la cremallera 3 estará acoplada al

piñón 4 que a su vez se alimentará de un motor 12. De la misma forma el eje 7 posee

una cremallera 8acoplada a un piñón 9 también alimentado por el motor 12, con el fin

de general movimientos de arriba abajo. En la parte superior del eje 7 se encuentra

una rueda acanalada 10 que se desplazará por el riel 11 para facilitar el movimiento

de las placas. A medida que las placas van retirando los elementos, estos se

acumularan en el soporte de la estructura 1 hasta llegar a una altura determinada

donde un operador de mont

Figura 2

C.5 Posible Solución

El motor eléctrico

movimiento de giro sobre el eje

(4) que contiene dos chumaceras (5). El eje (3) esta soldado con el eje (6) que tiene

en su extremo dos cilindros neumáticos de doble efecto (7) que sujetan una estructura

(8) en forma de cruz, esta a

de doble efecto (9) que acopla en sus vástagos cuatro uñas (10) las cuales sujetarán el

elemento a retirar.

71


nalada 10 que se desplazará por el riel 11 para facilitar el movimiento



r de montacargas los retirará.

Figura 29. Dispositivo Sujetador por soportes laterales.Fuente: González J. (2015).

olución N°5 (PS5).

El motor eléctrico (1)acoplado al reductor (2) se encarga de generar un

to de giro sobre el eje número (3), fijado con al transportador con el soporte



(8) en forma de cruz, esta a su vez tienen en sus extremos cuatro cilindros neumáticos



nalada 10 que se desplazará por el riel 11 para facilitar el movimiento



. Dispositivo Sujetador por soportes laterales.

se encarga de generar un

número (3), fijado con al transportador con el soporte



su vez tienen en sus extremos cuatro cilindros neumáticos


72

Figura 30. Dispositivo Sujetador por soportes de uñas. Fuente: González J. (2015).

D. Revisión de todas las probables soluciones.

Posible Solución 1 (PS1)

Dispositivo Sujetador por Ventosas: Es un mecanismo ideado para retirar tanto el

marco alineador como los cartonés separadores mediante succión de aire, creando un

1

7

6

4

8

10

5

3

2

9

73

vacío entre las ventosas y el elemento a retirar, teniendo capacidad de elevar

elementos pesados y trasladarlos a un punto diferente.

• Ventajas:

- Retira tanto el marco separador como el cartón separador con rapidez y

precisión.

- Funciona con energía neumática.

- Es un dispositivo limpio ya que el aire utilizado es filtrado y no contamina

los envases.

- Posee pocos componentes.

- Es fácil de manipular.

• Desventajas:

- Se necesita alinear bien para que las ventosas se posicionen correctamente

en los elementos a retirar

- La potencia neumática debe ser la necesaria para elevar elementos

pesados.

- Solo puede retirar elementos sumamente solidos como el metal y el

plástico.

- No es capaz de elevar elementos hechos de madera.


Dispositivo Sujetador por soporte exterior: Este mecanismo tiene como finalidad

retirar cualquier tipo de elemento en la paleta de botellas, cuenta con dos soportes en

forma de ele que pueden abrirse y cerrarse gracias a la acción de un pistón neumático,

estos soporte pueden elevar cualquier objeto de forma rectangular y no necesita de

una gran presión de aire para hacerlas actuar. Luego de elevar el elemento puede girar

y trasladarlo a otro punto donde se acumulara el material.

74

• Ventajas:


- Puede retirar los elementos de cualquier material, incluso madera.

- No necesita de mayor potencia neumática, ya que solo se necesita para

abrir y cerrar los soportes.


los envases.

- Los soportes puede ajustarse para retirar elementos de diferentes

dimensiones.

- Es fácil de manipular

• Desventajas:

- El mecanismo lo componen dos actuadores neumáticos.

- Los soportes pueden ocupar mayor espacio.

- Al momento de tener la carga en los soportes pueden golpear envases o

estructuras cuando este en movimiento.


Dispositivo Sujetador por soporte interior: Este mecanismo es capaz de retirar

cualquier tipo de elemento pesado en forma de marco de la paleta de botellas, cuenta

con dos soportes en forma de ele que pueden abrirse y cerrarse gracias a la acción de

un pistón neumático, estos soporte pueden elevar cualquier objeto de forma

rectangular y no necesita de una gran presión de aire para hacerlas actuar. Luego de

elevar el elemento puede girar y trasladarlo a otro punto donde se acumulara el

material.

• Ventajas:





75


los envases.


• Desventajas:

- El mecanismo lo componen dos actuadores neumáticos.

- El dispositivo solo puede retirar elementos en forma de marco, ya que su

forma de sujeción es tomando al elemento internamente para poder abrir

los soportes y cagar el elemento para retirarlo.

- No se puede retirar el cartón separador a causa del arreglo de os soportes.





Dispositivo Sujetador por soportes laterales: Este mecanismo cuenta con una

estructura de grandes dimensiones en donde se integraran los diferentes componentes

en un carro elevador que lo harán funcionar, su idea inicial es que dos placas ubicadas

paralelamente sean capaz de trasladarse desde su posición inicial hasta el lugar donde

se encuentra el elemento a retirar, ejecutando movimientos de arriba abajo y de

adelante hacia atrás. Estas dos planchas serán capaces de retirar cualquier elemento

gracias a la presión de dos pistones, se moverán mediante engranajes y así realizar

todos los movimientos necesarios.

• Ventajas:



- Los elementos mecánicos que la componen tienen larga vida útil.

• Desventajas:

- El mecanismo lo componen muchos elementos mecánicos y neumáticos.

76

- Necesita uno o más motores eléctricos para controlar los movimientos de

las placas.

- Por las dimensiones del mecanismo se necesita mucho material.

- Por las dimensiones del mecanismo se necesita mucho espacio.

- Se necesita de sensores o fotoceldas para monitorear las posiciones del

carro elevador.



- Se necesitara un buen plan de mantenimiento para cuidar los motores

eléctricos y los componentes mecánicos como lo son las cadenas, piñones,

lubricación de rieles, etc.


Dispositivo Sujetador por cuatro uñas: Este mecanismo cuenta con una estructura

simple en forma de cruz, la cual trae como gran beneficio su fácil y rápida

construcción, consta de un eje vertical acoplado a un motor para realizar un giro, al

eje se encuentra soldado una barra horizontal que sostiene una estructura la cual

contendrá a los elementos a retirar con cuatro uñas accionadas por cilindros

neumáticos de doble efecto. Esta estructura esta acoplada dos cilindros neumáticos

que se encargaran se elevar y descender la carga, su estructura garantiza estabilidad y

confiabilidad.

• Ventajas:



- Puede retirar los elementos de forma segura sin riesgo a caída de los

marcos alineadores o cartones separadores, ya que lo hace de forma recta

sin grados de inclinación.

77




los envases.


• Desventajas:

- El mecanismo lo componen seis actuadores neumáticos.


D.1 Aplicación de las restricciones a las probables soluciones.

Basado en la lista de restricciones fijadas en el apartado B.1 se procedió a

construir la tabla para la revisión de todas las probables soluciones. Las restricciones

a considerar son:

R1 Debe ser capaz de retirar los elementos de cualquier material

R2 Los materiales para su construcción deben ser de fácil acceso.

R3 No debe tener grandes dimensiones que afecten el ambiente actual de trabajo.

R4 No debe presentar componentes que puedan contaminar el ambiente de trabajo.

R5 El dispositivo no debe dañar ningún elemento a retirar.

R6 No debe acarrear grandes cargas de mantenimiento.

PS1 PS2 PS3 PS4 PS5

R1 NO SI SI SI SI

R2 SI SI SI SI

R3 SI SI SI SI

R4 SI SI SI SI

R5 SI SI SI SI

R6 SI SI SI SI

Tabla 5. Restricciones vs posibles soluciones. Fuente: González J. (2015).

78

Según la tabla se descarta la posible solución PS1. Se trabajará con PS2=S1,

PS3=S2, PS4=S3 Y PS5=S4.

E. Aplicación de criterios a Soluciones

E.1 Ponderación de criterios

Para aplicar los criterios a las soluciones, se hace uso de la lista de criterios que se

establecieron en el apartado B.2.

C1. Mayor grado de innovación.

C2. Menos costo de fabricación.

C3. Menor tiempo de fabricación.

C4. Mayor facilidad de mantenimiento.

C5. Mayor eficiencia y facilitación del proceso.

En la siguiente tabla se realiza una comparación entre el criterio 1 (C1) y cada uno de

los restantes criterios para otorgarles un orden de relevancia al criterio 1 con respecto

a los demás.

C1 C2 C3 C4 C5

C1

C2 C2

C3 C3 C2

C4 C4 C2 C4

C5 C5 C5 C5 C5 Tabla 6. Ponderación de criterios


A continuación se realiza la verificación lógica

Columna 2 -2,3 C2>C1<C3 C2 o C3 -2,4 C2>C1<C4 C2 o C4 -2,5 C2>C1<C5 C2 o C5

Tabla 7. Ponderación de criterio, columna 2 Fuente: González J. (2015).

79

Columna 3 -3,4 C3< C2 > C4 C3 o C4 -3,5 C3 <C2> C5 C3 o C5 -3,4 C3 >C1 <C4 C3 o C4 -3,5 C3> C1<C5 C3 o C5

Tabla 8. Ponderación de criterio, columna 3 Fuente: González J. (2015).

Columna 4

-4,5 C4< C3<C5 C5

-4,5 C4 <C2> C5 C4 o C5

-4,5 C4>C1< C5 C4 o C5 Tabla 9. Ponderación de criterio, columna 4


Al realizar la verificación lógica se obtuvo el siguiente resultado

C1 C2 C3 C4 C5 N° de Veces PCx

C1 0 1

C2 C2 3 4

C3 C3 C2 1 2

C4 C4 C2 C4 2 3

C5 C5 C5 C5 C5 4 5

Orden de Importancia

5 º 2 º 4 º 3 º 1 º

Tabla 10. Resultados de la ponderación lógica de criterios Fuente: González J. (2015).

Según los resultados obtenidos se concluye que el criterio más importante es C5

(Mayor eficiencia y facilitación del proceso.) otorgándosele un valor de 5.

El criterio C2 (Menos costo de fabricación.) obtiene un valor de 4.

El criterio C4 (Mayor facilidad de mantenimiento) obtiene un valor de 3.

80

El criterio C3 (Menor tiempo de fabricación) obtiene un valor de 2.

El criterio C1 (Mayor grado de innovación) obtiene un valor de 1.

E.2 Ponderación de soluciones respecto a criterios

En esta etapa se le otorga un valor a cada solución respecto a cada criterio, es decir se evalúa cuan buena es dicha solución partiendo de un criterio especifico. El procedimiento es similar al realizado para la ponderación de criterios, quedando lo siguiente:

Criterio C1 (Mayor grado de innovación)

C1 S1 S2 S3 S4 N° de Veces Px1

S1 2 3

S2 S1 0 1

S3 S1 S3 1 2

S4 S4 S4 S4 3 4


2 º 4 º 3 º 1°

Tabla 11. Ponderación de soluciones, Criterio 1. Fuente: González J. (2015).

COLUMNA 2

(2,3) S2> S1 <S3 S2 o S3 (2,4) S2< S1 <S4 S4

Tabla 12. Ponderación de soluciones, Criterio 1, Columna 2. Fuente: González J. (2015).

COLUMNA 3

(3,4) S3> S1 <S4 S3 o S4 Tabla 13. Ponderación de soluciones, Criterio 1, Columna 3.


81

Criterio C2 (Menor costo de fabricación)

C2 S1 S2 S3 S4 N° de Veces

Px1

S1 2 3

S2 S1 0 1

S3 S1 S2 1 2

S4 S4 S4 S4 3 4


2 º 4 º 3 º 1°


COLUMNA 2

(2,3) S2< S1 >S3 S1 (2,4) S2> S1 <S4 S2 o S4


COLUMNA 3

(3,4) S3< S1 <S4 S4 Tabla 16. Ponderación de soluciones, Criterio 2, Columna 3.


CriterioC3 (Menor tiempo de fabricación)


Px1

S1 2 3

S2 S1 1 2

S3 S1 S2 0 1

S4 S4 S4 S4 3 4


2 º 3 º 4 º 1°


82

COLUMNA 2

(2,3) S2< S1 >S3 S1 (2,4) S2> S1 <S4 S2 o S4


COLUMNA 3



CriterioC4 (Mayor facilidad de mantenimiento).

C4 S1 S2 S3 S4 N° de Veces Px1

S1 2 3

S2 S1 1 2

S3 S1 S2 0 1

S4 S4 S4 S4 3 4


2 º 3 º 4 º 1°


COLUMNA 2

(2,3) S2< S1 >S3 S1 (2,4) S2< S1 <S4 S4


COLUMNA 3



83

Criterio C5 (Mejores cualidades estéticas).


Px1

S1 2 3

S2 S1 1 2

S3 S1 S2 0 1

S4 S4 S4 S4 3 4


2 º 3 º 4 º 1°


COLUMNA 2

(2,3) S2< S1 >S3 S1 (2,4) S2< S1 <S4 S4


COLUMNA 3



E.3 Ponderación final

Para la ponderación final se debe realizar la sumatoria de la multiplicación entre la

ponderación de criterios y la ponderación de soluciones respecto a criterios. Para esto

se realiza la siguiente tabla:

84

PCx P1x PCx.P1x P2x PCx.P2x P3x PCx.P3x P4x PCx.P4x 1 3 1x3=3 1 1x1=1 2 1x2=2 4 1x4=4

4 3 4x3=12 1 4x2=8 2 4x1=4 4 4x4=16

2 3 2x3=6 2 2x2=4 1 2x1=2 4 2x4=8

3 3 3x3=9 2 3x2=6 1 3x1=3 4 3x4=12

5 2 5x2=10 3 5x3=15 1 5x1=5 4 5x4=20

Total ∑(PCx.P1x)=40 ∑(PCx.P2x)=34 ∑(PCx.P3x)=16 ∑(PCx.P4x)=60 Tabla 26. Ponderación final, Criterios vs Soluciones.


Según la tabla de criterios vs soluciones, la mejor solución es S4=PS5,

Dispositivo Sujetador por soporte interior de cuatro uñas, con un total de 60 pts.

F. Especificación del sistema diseñado

F.1 Descripción del funcionamiento del sistema diseñado.

Partes:

1. Motor eléctrico.

2. Columnas (Vertical y horizontal).

3. Chumaceras.

4. Cilindro neumático de doble efecto.(I)

5. Soporte para cilindro neumático de doble efecto. (I)

6. Nervio (Eje diagonal).

7. Cilindro neumático de doble efecto. (II)

8. Soporte para cilindros neumáticos. (II)

9. Uñas sujetadoras.

10. Estructura en cruz para los elementos a retirar.

85

Dibujo:

Figura 31. Dispositivo Sujetador por uñas. Fuente: González J. (2015).

5.4.2 Dimensionamiento de las partes que integran el sistema diseñado.

Las columnas son tuberías de acero con un diámetro de 1’ ½ (38,1 mm), están

soldadas con un corte de 45° con soldadura SMAW y electrodo revestido 7018. Este

tipo de tubería tiene un peso de 4,05Kg/m según la tabla anexa B, entonces:

4,05Kg/m = 5,05E-3Kg/mm = (4,05E-3Kg/mm x 1150mm)=4,65Kg

1m= 4,05 Kg 1,150m=4,65 Kg Total= 8,70Kg

2

8

3

4

6

7

9

10

86

El nervio es una plancha de acero de 260mm de largo, 1” (25,4mm) de ancho y ½”

(12,7mm) de espesor. Logrando un peso de 0,83Kg. Todos los elementos en conjunto

poseen un peso total de: 8,70 Kg + 0,83 Kg = 9,53 Kg.

Estructura: tuberías estructural con medidas 1x2” (25,40mmx50,80mm), están

soldadas en forma de cruz con soldadura SMAW y electrodo revestido 7018.para

garantizar su estabilidad y la del elemento a retirar. El peso de un tubo estructural es

de 6,300Kg/6msegún la tabla anexa C, es decir 1,050Kg/m, entonces:

1,050Kg/m = 1,05E-3Kg/mm = (1,05E-3Kg/mm x 1120mm)=1,176Kg

(1,05E-3Kg/mm x 1420mm)=1,491Kg

Soporte: Láminas de acero las cuales soportaran los actuadores neumáticos que

elevaran la carga, estarán atornilladas a los actuadores y soldadas al extremo de la

columna horizontal.

Soporte de cilindro neumático II: Láminas de acero las cuales soportaran los

actuadores neumáticos que abren y cierran las uñas, estarán atornilladas a los

actuadores a la estructura que soporta los elementos a elevar.

87

Figura 32. Columna del dispositivo Sujetador por uñas. Fuente: González J. (2015).

88

Figura 33. Estructura soporte de dispositivo Sujetador por uñas. Fuente: González J. (2015).

Figura 34. Soporte de cilindros neumáticos elevadores de carga

Figura 35. Soporte de cilindros neumáticos que desplaza las uñas

89

Soporte de cilindros neumáticos elevadores de cargaFuente: González J. (2015).

Soporte de cilindros neumáticos que desplaza las uñasFuente: González J. (2015).

Soporte de cilindros neumáticos elevadores de carga.

Soporte de cilindros neumáticos que desplaza las uñas.

90

Figura 36. Uñas soportes. Fuente: González J. (2015).

5.4.3 Análisis de diseño.

Inicialmente se analizan los esfuerzos presentados en la columna, usando

como referencia las propiedades del acero A36 por ser el más comercial y el más

común usado en la empresa. Las propiedades mecánicas del acero A36 se muestran

en la tabla del anexo D, de allí se toma el valor de Sy=250Mpa. Sabiendo que la

carga máxima será de 134N los cuales representan al marco metálico que se desea

elevar y a la estructura que lo sujetará.

A. Análisis de esfuerzo por flexión.

Se realiza sumatoria de fuerza y de momentos para determinar las reacciones

presentadas en la estructura:

Sumatoria de fuerza en y:

ΣFy= -134N-R1-R2=0 134N=R2-R1

Sumatoria de momento en c:

ΣMc= (261,9mm)R2 – (1111.9mm)134N R2=568,89N

91

Sustituyendo para hallar R1:

134N= 568,89N – R1 R1=568,89N-134N R1=434,89N

Con los valores de las reacciones se halla el momento flector y se toma el

mayor valor:

Mfa=(0,850m)134N = 113.9Nm

Mfc=(1112mm)134N = 149,008Nm

Al calcular el esfuerzo ejercido, utilizando la ecuación (8) de este trabajo, por

el momento flector se puede comparar su valor con las propiedades mecánicas del

acero:

σMf = f��:

Con: c = g� y � � =gh

^>

σMf =@��Z>i,jjkS� =�@k,Z�Zjl@� m

σMf=27.443.136,68 N/m² = 27,44MPa

El esfuerzo de Fluencia del acero seleccionado es de 250MPa, considerando

un factor de seguridad N = 5, el más pequeño de la Tabla 1 de este trabajo, el

esfuerzo admisible es 49, 60 MPa y el esfuerzo que realiza la estructura por flexión es

de 27,44 MPa, es decir que el material resiste perfectamente la carga.

92

Figura 37. Diagrama de corte y momento de la columna sometida a flexión. Fuente: González J. (2015).

B. Análisis de esfuerzo por compresión en el nervio.

El nervio que está sujeto a la columna vertical y a la barra horizontal sirve como

soporte y para generar estabilidad, este nervio está sometido a compresión por la

acción de la carga aplicada a la barra horizontal.

Dimensiones de la lámina de acero del cual está fabricado el nervio:

93

Figura 38. Dimensiones de la placa de acero. Fuente: González J. (2015).

Figura 39. Dimensiones de la placa de acero. Fuente: González J. (2015).

El análisis adecuado para los esfuerzos a compresión es determinando si el

elemento presenta comportamientos de barra corta o larga y aplicando las ecuaciones

de Euler o Johnson: primero se verifica el valor de la esbeltez límite, empleando la

ecuación (13) de este trabajo

�n o�� p2q�#O

Dónde:

n:Factor de fijación (4, ambos extremos empotrados)

E: Modulo de Young (206 GPa)

Sy: Esfuerzo de fluencia (248 �s

94

�n o�� p2�4��206�9 248�6 �n o�� 256,09

A continuación se calcula el valor de h/R (coeficiente de esbeltez) real para

determinar si la pieza se comporta como una barra corta o larga:

nPKsJ � p��

Inercia:

� � D@�12 u � � �25,4vv @�12,7vv 12 � 17.342,97vv> � 1,734�10lk v⁴

Rreal:

nPKsJ � p 1,734�10lk v⁴12,3�10l@�25,4�10l@ nPKsJ � 7,449�10l@

300�10l@7,449�10l@ � 40,322

Comparando: �n o�� y �n �'bo 256,09 y 40,322

El coeficiente de esbeltez real de la pieza es menor, es decir que se comporta

como una pieza larga y se utiliza la ecuación de Euler para calcular la carga crítica.

Carga critica por Euler, empleando la ecuación (11) de este trabajo

��P � q �²��²

95

Dónde:

n = factor de fijación de extremos (4)

E: Modulo de Young (206 GPa)

I: Inercia de la sección transversal.

h: Longitud de la pieza (12, 70mm)

Pcr>P ó1566,9 kN> 134N “La barra resiste la carga”

C. Análisis a la soldadura.

Para determinar la fuerza admisible por metro del filete o cordón de soldadura

(Fr) se utiliza la ecuación (18) de este trabajo

con y

Figura 40. Soldadura sometida a flexión de la columna. Fuente: González J. (2015).

Soldadura circular simple:

d=5,3882x

38,1mm

38,1mm

d

96

�{ � �?³4 � ��5,3882x10l�v ³4 � 1,2286�10l>v³

Mf= (134N)(1,150m) u Mf=154,1Nm

Sustituyendo los valores en la ecuación:

�P � �154,1~v �19.05�10l@v 1,2286�10l>v@ � 24.458,31 ~v

El tipo de electrodo seleccionado para realizar la soldadura es el número 7018, ya

que es el ideal para estructuras. Sus propiedades mecánicas se pueden ver en el anexo

E, se escoge un ancho de cordón de 8 mm.El esfuerzo al cual se encuentra sometido

la soldadura (�A) viene dado por la ecuación (41) de este trabajo.

�A = BC< � �>.>�k,@Zk�Zj�m � 3,06 S�[= 3,06 �10l^ �s

Suponiendo un factor de seguridad N=1,5:

�A � #O~ ?K ?Eq?K #O � �A�~

#O � �3,06 �10l^ �s �1,5 � 4,59�10l^ �a

Según los resultados el acero y el tipo de electrodo soportan la carga a la cual

serán sometidos.

97

Figura 41. Soldadura de la placa de acero sometida a corte. Fuente: González J. (2015).

Para este análisis se encontrará en espesor mínimo del cordón de soldadura

para que pueda resistir la carga máxima, teniendo ya la carga, la longitud de los

cordones y las propiedades mecánicas del material, se puede utilizar la ecuación:

Los valores σ y τ se sustituyen por los correspondientes a los valores de

diseño, recordando que Sy de corte se relaciona con la resistencia a la fluencia,

Sycorte=0.4Sy. Sustituyendo y aplicando factor común se tiene

El factor de seguridad seleccionado es el recomendado entre los valores de 1,5 y

3, para este caso se utiliza N=2. Así:

Como la máxima carga a soportar por la unión soldada es 134 N

Así, se puede seleccionar un espesor de cordón de 6 mm y es

D. Análisis del diseño del soporte y tornillos

98

P = 9,3538x106b N

áxima carga a soportar por la unión soldada es 134 N

b =1,4326x10-5 m

Así, se puede seleccionar un espesor de cordón de 6 mm y es más que

del diseño del soporte y tornillos.

Figura 42. Soporte atornillado. Fuente: González J. (2015).

áxima carga a soportar por la unión soldada es 134 N

más que suficiente.

99

Figura 43. Momento flector al Soporte atornillado. Fuente: González J. (2015).

Soporte atornillado por cuatro pernos ubicado en los vértices del rectángulo,

sometido a la acción de la carga P. Para determinar la magnitud de la reacción a la

carga secundaria para cada uno de los pernos que conforma la unión no permanente

se analiza con la ec. (31).:

�� f PT�PT� �� f PT4PT

f � �142~ �1.1373v � 152.39

�� 152.39~v�148.66� � 3v 4�148.66� � 3v �� 256.169~/v²

Selección de perno tabla 8-11anexo F : 4.8 Sy=340Mpa

100

��s?v � #O �EPQK~ ��s?v � 340 �s1,5 ��s?v � 226.66 �s

��KPqE � 4�� ²2 � 4�134~ 226.66�6

D= 1.22E-3m D=1.22mm

Tornillo 4.8 M1.6

E. Selección de actuadores Neumáticos.

Para la selección del actuador neumático es necesario calcular el diámetro del

cilindro y conocer la cantidad de carga que este va a soportar, para este caso la

carga se calcula en base al peso de los elementos que debe manipular el actuador,

y se desglosa de la siguiente forma:

• Marco alineador (Metal) = (9,6Kg)(9,8Kgf) = 94N

• Estructura que soportara el marco=(2,667Kg)(9,8Kgf)=26,13N

• Cilindro neumático para las uñas=(0,468Kg)(9,8Kgf)=4,58N

• Uñas sujetadoras=(0.5Kg)(9,8Kgf)=4,9N

• Total de la carga: 129N.

La línea de aire comprimido con la que cuenta la empresa Alimentos Heinz, C.A.,

trabaja con valores entra 80-120psi. Se toma el valor mínimo para garantizar que el

dispositivo trabaje en todo momento.

P=80psi 1psi=6894,75 Pa entonces: 80psi x 6894,75= 551580Pa

F=129N

Según ec. (36)

� � ��

� � 129~551580PaA � 2.338E � 4m�

101

� � �P� �P� � 2.338E � 4m�

P � p2.338E � 4m�� P � 8.626� � 3v P � 8.62vv ? � 17.25vv

Según el catálogo de la casa FESTO mostrado en el anexo G, se selecciona un

cilindro neumático de doble efecto de diámetro 20mm con una fuerza de hasta 158N.

F. Selección de Chumaceras.

Para el caso del diseño ya planteado se presenta una situación particular,

donde el rodamiento no presenta carga radial aplicada, es decir, solo presenta carga

de empuje. Siendo la carga radial la referencia para la selección del rodamiento, ya

que es esta la que produce el mayor desgaste en el elemento, al no presentar carga

radial significativa entonces se selecciona cualquier tipo de rodamiento con las

dimensiones deseada (para el diseño 1 ½ pulg.) garantizando que el rodamiento no

sufrirá daño mayores.

P=VXR+YT

G. Automatización.

Para la automatización del dispositivo se cuenta con un PLC sls-504 Allen Bradly

y con un programa RslLogic 500. Este PLC está integrado al depaletizador de

botellas, es decir, que es capaz de controlar el depaletizador y el dispositivo que retira

los cartones separadores (que será sustituido por el dispositivo diseñado). De aquí el

diagrama de escalera se modificó para que el nuevo dispositivo realice los

movimientos necesarios para ejecutar el trabajo.

102

5.4. 4 Construir el mecanismo sujetador para retirar los separadores de cartón y


Para la construcción del dispositivo se hizo énfasis en un aspecto muy importante,

el cual consiste en el aprovechamiento de materiales y partes ya existentes en la

planta, ya sea que se encuentren en stock de almacén o bien en equipos fuera de

servicio. De este modo se logró conseguir una gran parte de estos materiales para

poner en marcha la planificación de la construcción y lograr así que los costos de

fabricación sean menores.

Actualmente existe en la empresa Alimentos Heinz, C.A. un almacén principal

donde se encuentran equipos, repuestos y partes totalmente nuevas a disposición de

mantenimientos correctivos, preventivos y fabricación. De aquí se logró conseguir los

elementos estructurales del diseño como lo es la tubería de acero de 1 ½ pulg.,

manguera para aire comprimido, chumaceras de 1 ½ pulg. Racores o conexión de

aire, discos de corte, electrodos y tornillería.

Por otra parte se encontraron en el taller de manufactura, otros elementos

importantes como el tubo estructural de 1x2 pulg. láminas de acero, abrazadera, etc.

Finalmente existe en la empresa un depósito de equipos obsoletos o fuera de servicio

pero que cuentan con refracciones aprovechables para otros proyectos, en los cuales

se encuentran principalmente los cilindros neumáticos de doble efecto.

En la figura 44 observamos cuatro (4) cilindros neumáticos de doble efecto marca

FESTO con diámetro de cilindro 20mm y una carrera de 30mm, los cuales se usaran

para abrir y cerrar las uñas que sujetaran tanto el marco alineador como el cartón

separador.

103

Figura 44. Cilindros neumáticos de doble efectos destinados al dispositivo.


Como ya fue antes mencionado algunos materiales serán reusados para el

dispositivo, tal es el caso de los cilindros de doble efecto marca METAL WORK

ubicados en el depósito de proyectos,(figura 45), los cuales se encontraban instalados

en una estructura, sin embargo en buenas condiciones ideales para utilizarse en el

dispositivo diseñado, específicamente en la parte superior donde se encargaran de

elevar y descender la carga, ya que tienen una carrera de 400mm y el diámetro del

cilindro es de 20mm.

104

Figura 45. Cilindros neumáticos de doble efectos destinados al dispositivo. Fuente: González J. (2015).

Como fuente de energía se utilizará un motor eléctrico acoplado a una caja reductora

la cual se encuentra operativa en el dispositivo actual que retira los cartones

separadores.Los movimientos que ejecuta actualmente el motor no serán alterados

(por ahora) con el fin de realizar pruebas antes de realizar las modificaciones en el

diagrama de escaleras del PLC para los nuevos movimientos deseados.

105

Figura 46. Motoreductor utilizado en la actualidad. Fuente: González J. (2015).

Con la intención de disminuir los costos asociados a la fabricación del diseño se

logró reunir dentro de la planta la mayoría de los materiales necesarios para llevar a

cabo el proyecto, dicho proyecto fue aprobado por el departamento de mantenimiento

de la empresa Alimentos Heinz, C.A habiendo analizado la ingeniería del diseño

dando como factible el mismo. Actualmente el diseño está en proceso de cotización

de fabricación ante contratistas tercerizados para determinar cuál de ellos realizara la

fabricación del dispositivo, al mismo tiempo entra en planificación para el montaje

del mismo y la realización de pruebas para su puesta en marcha, dicha instalación

depende del tiempo de fabricación, sin embargo se planifica este trabajo entre semana

26 (22/06/2015) y semana 27 (29/06/2015). Como muestra de la planificación se

muestra en la figura 47 la orden de trabajo para la construcción del dispositivo.

Figura 47

106

Figura 47. Orden de trabajo de construcción del dispositivoFuente: González J. (2015).

Orden de trabajo de construcción del dispositivo.

107

CONCLUSIONES

Para obtener los objetivos que se plantearon y solucionar los problemas que se

presentan, siempre se deben establecer y analizar las mejores vías para conseguir lo

deseado, ya sea para la realización de un proyecto, planificación, diseño, fabricación,

mantenimiento, etc.

Para el caso del diseño y fabricación del dispositivo para retirar los marcos

alineadores y los cartones separadores fue absolutamente necesario aplicar diferentes

estrategias con el fin de recolectar la mayor cantidad de información para desarrollar

el proyecto como por ejemplo: observación del ambiente de trabajo, comportamiento

o actividades que desempeña el operador del área, comentarios de los operarios sobre

la problemática presentada, así como también sus sugerencias que resultan ser muy

válidas, mediciones del espacio donde se puede desenvolver el dispositivo, entre

otras.

Un punto importante que vale la pena mencionar, es la situación a la que se

enfrenta el sector industrial en cuanto al suministro de materia prima, repuestos,

equipos, etc. Situación queha obligado a “improvisar” en los sitios de trabajo para

lograr cumplir con las expectativas tratando en lo posible de no afectar el proceso. Es

esta la razón por el cual siempre estuvo en el foco la implementación de un diseño

factible, con materiales poco costosos, de fácil acceso y con poca carga de

mantenimiento con el fin de evitar también cargas de horas hombre adicionales de las

que ya existen en la empresa y que tanto son gestionadas.

El sistema de manejo del marco y el cartón separador es automatizado, con lo cual

se aprovecha al máximo el tiempo, pudiendo laborar los tres turnos de la jornada

diaria los 365 días del año.

Además de toda la ayuda brindada por el excelente equipo de trabajo conformado

por los técnicos mecánicos, supervisores y planificadores, fue constante siempre el

análisis de la actividad que se requería realizara el dispositivo, y además una

evolución constante del diseño planteado inicialmente que poco a poco fue mejorando

108

hasta llegar al diseño actual, no dejando de pensar que aún podrían surgir

actualizaciones como parte de una mejora continua.

El diseño final cumple con el objetivo principal de retirar el marco alineador y el

cartón separador respetando los criterios y las variables planteadas, así mismo, con

seguridad continuará evolucionando con el fin de mejorar el proceso hasta llegar a un

estado óptimo de funcionamiento. Este sistema puede realizar tareas repetitivas con

gran precisión, lo cual le da confiabilidad a su proceso.

Sumado a la evolución del diseño, también surgió una evolución de pensamientos,

experiencias y aprendizajes los cuales sin duda alguna serán de mucha ayuda para

proyectos futuros, toma de decisiones y para afrontar situaciones bajo presión. A

pesar de parecer a simple vista un diseño sencillo, se juntaron muchos inconvenientes

para los cuales se necesitó de ingenio y sobre todo creatividad para solventar dichas

vicisitudes.

109

RECOMENDACIONES

Uno de los principales inconvenientes que se presentaron para la instalación del

equipo fue la poca disposición de espacio en el sitio debido a las dimensiones del

marco alineador y del cartón separador, ya que era necesario separar el almacenaje de

los cartones y los marcos debido a que ambos elementos no lo suministra un mismo

proveedor.

Por esta razón una de las recomendaciones es evaluar el espacio para que la tarea

de retirar la paleta que contengan los marcos alineadores y la paleta que contengan

los cartones separadores no sea de mayor dificultad para el montacarguista. Una de

las opciones para llevar a cabo el proceso con menos inconvenientes, sería la

implementación o disposición de un transpaleta para que retire la paleta con mayor

vertibilidad debido a su tamaño menor con respecto a un montacargas.

En términos de maniobra del dispositivo diseñado sería interesante interactuar con

diferentes velocidades de operación, especialmente del motoreductor que transmite el

movimiento de giro al eje principal, con el fin de encontrar la velocidad óptima para

que el proceso sea más eficiente.

Por último, adiestrar y/o familiarizar tanto a técnicos mecánicos como a los

operadores de la zona con el nuevo dispositivo, con la intensión de comprender mejor

su comportamiento y manejo y tener en claro lo que se puede hacer al momento de

una parada de emergencia o cualquier otra situación donde involucre una falla.

110

BIBLIOGRAFÍA

Antonio, C. (2010). Instrumentacion Industrial (8va ed.). Mexico D.F: Alfaomega.

Arias, F. G. (1999). El Proyecto de Investigacion. Caracas: ORIAL EDICIONES.

Baturone, A. O. (2001). Robotica manipuladores y robots moviles. Barcelona: Alfaomega.

DAF. (5 de enero de 2015). DAF a paccar company. Obtenido de DAF a paccar company:

http://www.daf.com/en/sites-landing

Festo Automation S.A.U. (3 de Enero de 2015). Festo. Recuperado el 14 de enero de 2015,

de festo.com: http://www.festo.com/cms/es_es/index.htm

Ford Motor de Venezuela S.A. (9 de Enero de 2015). Ford Motor Venezuela. Obtenido de

Ford Motor Venezuela: http://www.ford.com.ve/

Giovanni., T. M. (2007). Elementos de Maquina. Valencia: Facultad de Ingeniería.

Universidad de Carabobo.

Groupe Renault. (20 de Febrero de 2014). Renault. Obtenido de Renault:

http://group.renault.com/

J., B. R. (2008). Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley (8ava ed.). Mexico: McGraw-Hill.

Lopez, R. (29 de Abril de 2009). phpwebquest. Recuperado el 15 de Enero de 2015, de

phpwebquest.org:

http://www.phpwebquest.org/newphp/webquest/soporte_tabbed_w.php?id_activi

dad=88429&id_pagina=1

Molina, M. (1970). Elementos de Máquinas I. Valencia: Facultad de Ingeniería. Universidad

de Carabobo.

Montero Jiménez S.A.S. (14 de Marzo de 2014). montero jimenez. Recuperado el 12 de

Enero de 2015, de monterojimenez.com:

http://www.monterojimenez.com/manipuladores.html

quimitube. (20 de Julio de 2014). quimitube. Recuperado el 15 de Enero de 2015, de

quimitube.com: http://www.quimitube.com/videos/termodinamica-teoria-3-

transferencia-de-energia-como-trabajo-trabajo-de-expansion-y-compresion-de-un-

gas

111

Wikipedia. (14 de Diciembre de 2014). Wikipedia. Recuperado el 15 de Enero de 2015, de

http://es.wikipedia.org/:

http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_%28m%C3%A1quina%29

Wikipedia. (14 de Diciembre de 2014). Wikipedia. Recuperado el 15 de Enero de 2015, de

http://es.wikipedia.org/:

http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_%28m%C3%A1quina%29

112

ANEXOS

113

Anexo A Factores radiales y de empuje para rodamientos de hilera única,

ranura profunra Fuente: Elementos de maquinas II

114

Anexo B Tabla de propiedades de tubería de acero circular

Fuente: www.vemacero.com

115

Anexo C Tabla de peso de tubería de acero estructural

Fuente: www.comercialmuentesorero.com

116

Anexo D Tabla de propiedades del acero A36

Fuente: Sabimet, S.A.

118

Anexo E propiedades de electrodo 7018

Fuente: Lincoln Electric

119

Anexo F Tabla de selección de tornillos 8-11

Fuente: Tassoni, D. (2006).

Norma aplicable Diámetro del émbolo mm

Carrera mm

Desviación admisible de la carrera

120

mm

DIN ISO 6432 8, 10, 12, 16, 20, 25 ...500 +1,5

DIN ISO 6431 32, 40, 50 ...500 +2

32, 40, 50 500...1250 +3,2

63, 80, 100 ...500 +2,5

63, 80, 100 500...1250 +4

125, 160, 200, 250, 320

...500 +4

125, 160, 200, 250, 320

500...1250 +5

Anexo G Manual cilindros neumáticos FESTO

Fuente: http://www.festo.com/cms/es-ve_ve/9813.htm

Diámetro del cilindro Peso básico g

por 10 mm de carrera g

121

12 77 12

16 79 14

20 131 21

25 156 23

32 265 30

40 346 37

50 540 51

63 722 59

80 1300 79

100 2154 98

125 2880 117

Anexo H Manual de peso de cilindros neumáticos FESTO

Fuente: http://www.festo.com/cms/es-ve_ve/9813.htm

122

Anexo IVista Isométrica del dispositivo con marco alineador


123

Anexo JLay-Out del lugar de instalación


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