amarantito: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: BRAZO HIDRAILICO

ANALISIS EXPERIMENTAL DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS BRAZOS HIDRAULICOS EN UNA PLANTA INDUSTRIAL.USS 2012.

Autor(es):

Abanto Díaz Francés André.

Chuquilin Zoto Amarante.

Núñez Torres Raúl Martin.

1. FORMULACION DEL PROBLEMA:

¿Cómo mejorar la eficiencia del proceso industrial a través de un Brazo Hidráulico Mecánico?

2. OBJETIVO GENERAL = Analizar el funcionamiento de un brazo hidráulico mecánico para aplicación en una planta industrial considerando estándares y normas técnicas de seguridad.

3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION.

3.1 TÉCNICA:

Este proyecto ayudara a comprender y valorar la importancia de la aplicación de los brazos hidráulicos-mecánicos en la industria nacional y extranjera, además se podrá tomar como prueba a los brazos hidráulicos – mecánicos para que los alumnos de Ingeniería mecánica eléctrica podamos plasmar problemas de Física, teniendo en cuenta sus ramas de Estática y Dinámica en 3D, entonces los alumnos podremos encontrar la magnitudes como Fuerza (F), Tensión (T), Masa (m), Peso (W), Trabajo-Potencia-Energía, Presión Hidrostática.

3.2 SOCIAL:

Con la ejecución de este proyecto beneficiará a todas aquellas personas encargadas de buscar nuevas tecnologías para aplicarla en todo tipo de industria, ya sea en la industria alimentaria, automotriz, textil, minería, azucarera, etc. Además directamente a aquellos alumnos interesados en conocer el funcionamiento de un brazo hidráulico, en el cual se podrá explicar varios principios físicos y lograr un mejor desarrollo intelectual.

3.3 ECÓNOMICA:

Los brazos hidráulicos contribuyeron y lo seguirán haciendo en la industria, dado que son capaces de trasladar objetos muy pesados, generalmente ha desplazado en muchas áreas a los humanos por ser más rápidos y eficaces por lo cual aumenta considerablemente la producción de un producto teniendo como resultado mayores ingresos económicos a la fábrica; pero así como han desplazado a obreros, se genera una necesidad la cual es ¿Quién dará mantenimiento? o ¿Quién programara su funcionamiento?, he ahí que surge un puesto de trabajo para Técnicos e Ingenieros.

3.4 AMBIENTAL:

Es una herramienta del hombre, que al no necesitar para su funcionamiento el uso de combustibles fósiles, dado que solo se basa en cilindros hidráulicos, se considera no contaminable. Pero en el caso de que el brazo hidráulico se adapte a maquinaria pesada tales como retroexcavadoras, palas, cargadores frontales, grúas, etc., sería el vehículo que transporta al brazo el Contaminante.

1. HIPÓTESIS

Si aplicamos un brazo hidráulico a una planta industrial, lograremos reemplazar al brazo humano, que será capaz de realizar determinados movimientos dentro de un espacio de trabajo definido. El brazo tendrá las características de ser una herramienta, con forma de pinza al final de la muñeca, con la cual podrá sujetar los objetos pesados que se encuentren dentro de su espacio de trabajo.

2. VARIABLES OPERACIONALIZACION.

5.1. Variable independiente: brazo hidráulico.

ü Se le llama a un sistema de palancas articuladas, que se accionan por medio de la presión hidráulica de un circuito de aceite. La presión nace de una bomba hidráulica que chupa de un tanque y por tuberías y/o mangueras envía el aceite a los accionadores (pistones) que entrando o sacando sus vástagos, abren, cierran o extienden las palancas del brazo hidráulico

5.2. Variable dependiente: Eficiencia de las plantas industriales.

ü Dado que los brazos hidráulicos son capaces de trasladar objetos muy pesados, generalmente a desplazado en muchas áreas a los humanos por ser más rápidos y eficaces por lo cual aumenta considerablemente la producción de un producto teniendo como resultado mayores ingresos económicos a la fabrica.

1. PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN.

6.1 Diagrama de Flujo.

6.2 Descripción de Procesos

ü Primer Proceso

Seleccionar el material según las Normas para Componentes de brazos Hidráulicos en tamaño real que sería el Acero, pero en nuestro prototipo emplearemos listones de madera.

ü Segundo Proceso

Una vez seleccionado el material para confeccionar la estructura del Brazo hidráulico realizaremos los debidos Planos haciendo uso del Programa Auto CAD 2011 con la Normas ISO, para acotar los debidos.

planos. Como resultado obtendremos plantillas que serán cuidadosamente dibujadas sobre la madera con ayuda de nuestros conocimientos en Dibujo Técnico. Además haremos uso a las herramientas antes nombradas como es el caso de la sierra caladora para

Los cortes, la lijas para pulir los bordes de la madera, etc.

6.3 Gestión de Recursos

6.3.1 Materiales

ü Base de Madera: Soportara y facilitar el giro del brazo hidráulico.

ü Un taco de madera o plástico.

ü Clavos de 1”, ½”: Serán utilizados para poder fijar los rieles en la base y también como eje de gira miento del brazo hacia los lados.

ü Listones de madera: es lo esencial para poder elaborar el brazo hidráulico ya que gracias a la madera se podrá dar forma al brazo y construir el carrito para que tenga movilidad horizontal.

6.7 Funcionamiento

El funcionamiento del Sistema Hidráulico funcional esencialmente por Cilindros Hidráulicos de Doble Efecto que lo estaremos representado por las jeringas que van acopladas en el brazo y que son accionadas por otro grupo de estas que serian los actuadores que permiten el ingreso del Aceite a la cámara del cilindro se genera una presión de trabajo y el embolo avanza en una sola dirección Lineal, luego para retroceder se inserta el fluido por el sentido opuesto haciendo que retorne; esto quiere decir que se puede realizar trabajo en ambas direcciones es decir para empujar y tirar. Como resultado final tras accionar los cilindros hidráulicos observamos como levanta los objetos, además que se dirige en ambos sentidos Vertical y Horizontal.

El movimiento vertical consiste en desplazar arriba o abajo nuestro centro de masas mediante una extensión o una flexión de las articulaciones.

El movimiento rotatorio es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.

En el movimiento circular hay que tener en cuenta algunos conceptos específicos para este tipo de movimiento:

· Eje de giro: es la línea alrededor de la cual se realiza la rotación, este eje puede permanecer fijo o variar con el tiempo, pero para cada instante de tiempo, es el eje de la rotación.

· Arco: partiendo de un eje de giro, es el ángulo o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento angular. Su unidad es el radián.

· Velocidad angular: es la variación de desplazamiento angular por unidad de tiempo.

· Aceleración angular: es la variación de la velocidad angular por unidad de tiempo.

En dinámica del movimiento giratorio se tienen en cuenta además:

· Momento de inercia: es una cualidad de los cuerpos que resulta de multiplicar una porción de masa por la distancia que la separa al eje de giro.

· Momento de fuerza: o par motor es la fuerza aplicada por la distancia al eje de giro.

6.7 Mantenimiento

ü Cambio de aceite

Al cambiar el aceite, recomendamos utilizar la clase de aceite llenado de fábrica. No mezcle aceites hidráulicos diferentes ya que es posible que se influya en la calidad.

Si por razones técnicas o de servicio debe cambiarse a otra clase de aceite, deberá seleccionarse una clase de aceite que se corresponda con las especificaciones indicadas.

Debe utilizar aceite hidráulico de la calidad indicada para el sistema hidráulico de trabajo. Nuestro primer llenado se realiza en la fábrica con aceite hidráulico de las siguientes viscosidades:

· máx. 1000 mm2/s (cSt) a -15° C (o temperaturas inferiores)

· mín. 10 mm2/s (cSt) a 90° C (o temperaturas superiores)

Al utilizar líquidos hidráulicos biodegradables, deben tenerse en cuenta las siguientes normas:

No mezcle nunca aceites hidráulicos biológicos con aceites sintéticos (daños sucesivos).

ü Nivel de aceite del sistema hidráulico

Revise el nivel del aceite hidráulico a diario o antes de iniciar la operación.

· Posición de la máquina

La máquina debe estar colocada en posición horizontal para poder verificar el nivel de aceite correctamente. Baje la máquina completamente y coloque rectos los apoyos (las ruedas motrices completamente juntas y las garras en posición de marcha). Extienda el brazo y colóquelo sobre el suelo.

· Indicador del nivel de aceite

El nivel de aceite debe estar situado entre las dos marcas de la mirilla. En caso necesario, reponga aceite hidráulico.

6.9 Normas de Seguridad

Las condiciones de seguridad que debe cumplir la maquinaria existente en las empresas están reguladas en una serie de normativa de obligado cumplimiento referente a los requisitos mínimos que deben reunir para prevenir los riesgos a los que están expuestos los trabajadores que las utilizan.

La normativa principal que le afecta es la siguiente:

Real Decreto 1215/1997: “Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo”.

Real Decreto 1435/1992 y Real Decreto 56/1995: Aproximación de la legislación de los Estados de la Unión sobre máquinas”.

NTP 235, NTP 577, NTP 552: Medidas de seguridad en máquinas

ü Descripción de Riegos

A través de un estudio de los datos del Censo de Lesiones Ocupacionales Mortales (CFOI, por sus siglas en inglés) de la Oficina de Estadísticas Laborales (BLS, por sus siglas en inglés), el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacionales identificó 346 casos de muertes asociadas a excavadoras o retroexcavadoras durante el período comprendido entre 1992 y 2000 [NIOSH 2002]. El análisis de estos datos así como de los casos del programa de Asesoría de Tasas de Mortalidad y Evaluación de Control (FACE, por sus siglas en inglés) [NIOSH 2000, 2001] parece indicar que existen dos causas comunes de lesiones: (1) el obrero es golpeado por una máquina en movimiento, la pluma basculante o cualquier otra parte de la máquina; (2) el obrero es golpeado por un cucharón de desconexión rápida que se desprende inesperadamente del brazo de la excavadora.

Acondicionamiento del sitio de la obra

· Comunicarse con las oficinas de servicios públicos y otras partes responsables a fin de ubicar las líneas de servicios aéreas y subterráneas antes de comenzar los trabajos. Evitar trabajar cerca de líneas de alta tensión aéreas. Si es necesario trabajar cerca de estas líneas, diseñar un plan para evitar el contacto y seguir las disposiciones de OSHA en cuanto a los espacios mínimos de seguridad [29 CFR* 1926.550].

· No permitir la operación de excavadoras o retroexcavadoras en pendientes mayores que las especificadas por el fabricante.

· Asegurarse de que los obreros coloquen las máquinas a una distancia segura de las excavaciones, como por ejemplo zanjas.

· Operadores de equipos

· Capacitar a los operadores de equipos en el uso correcto de los equipos que se les ha asignado. Asegurar el cumplimiento de las especificaciones y recomendaciones de los fabricantes.

· Evaluar constantemente los programas de seguridad a fin de adaptarlos a los cambios de condiciones en el sitio de la obra.

· Identificar y etiquetar claramente todos los controles de las máquinas y asegurarse de que los dispositivos de seguridad de los fabricantes estén funcionando.

· Instalar y mantener los aditamentos de los equipos y sus sistemas operativos según las especificaciones de los fabricantes.

· Fijar bien los aditamentos (tales como cucharones de desconexión rápida) antes de que comiencen los trabajos.

· Seguir las instrucciones del fabricante en lo que concierne al uso de dispositivos de bloqueo positivo en los equipos de desconexión rápida.

· Capacitar a los operadores para que realicen inspecciones visuales y operativas de todos los sistemas de las máquinas y de los controles operativos antes de operar una máquina.

· Realizar inspecciones visuales frecuentes de los sistemas de desconexión rápida, especialmente luego de cambiar los aditamentos.

· Usar las estructuras de protección contra volamientos (ROPS, por sus siglas en inglés) y los cinturones de seguridad que suministra el fabricante. No retirar las ROPS.

· No sobrepasar la capacidad de carga al levantar materiales.

· Instruir a los operadores a que bajen la pluma a una posición segura con el cucharón en el suelo y apaguen la máquina antes de salir de ella por cualquier razón.

*Código de Disposiciones Federales (CFR, por sus siglas en inglés).

Otros obreros de la obra

· Capacitar a los obreros de la obra para que sepan reconocer y evitar condiciones peligrosas y cumplan con prácticas de trabajo adecuadas a sus ambientes de trabajo.

· Hacer que todos los obreros en la obra conozcan las áreas de oscilación establecidas de las máquinas y los puntos ciegos antes de que el operador opere una máquina. Marcar estas áreas con soga, cinta adhesiva o cualquier otra barrera para mantener alejados de las mismas a los obreros que no estén montados en las máquinas.

· Antes de que comience un turno de trabajo, revisar y confirmar las señales de comunicación entre los operadores de las máquinas y el resto de los obreros.

· Instruir a los operadores de las máquinas para que mantengan el cucharón lo más cerca posible del suelo cuando los obreros estén fijando las cargas para levantarlas.

Mantener a los obreros alejados de las áreas de oscilación de la excavadora hidráulica y de los aditamentos cuando se estén usando las máquinas para levantar materiales. No permitir que los obreros se paren debajo de cargas suspendidas o aditamentos suspendidos de las máquinas, tales como pluma, brazo o cucharón.

· No permitir que los obreros que no estén operando máquinas se acerquen a una excavadora hidráulica o retroexcavadora hasta que le hayan hecho la señal de apagar la máquina al operador y éste les haya contestado.

· Usar señaladores o hacer señas a las personas que se encuentran alrededor del equipo en funcionamiento cuando sea necesario.

· No permitir en ningún momento que los obreros utilicen los cucharones de las excavadoras o retroexcavadoras para desplazarse o trabajar en ellos.

· Suministrar a los obreros el equipo de protección personal adecuado y asegurarse de que lo usen y le den servicio de mantenimiento.

ü Ropa y equipos de protección individual

Usar ropa de trabajo con puños ajustables. No es recomendable llevar colgantes, cadenas, ropa suelta, etc. que puedan engancharse con elementos de la máquina.

Se deberán utilizar los equipos de protección individual que figuren en el Plan de Seguridad y Salud para las situaciones señaladas en el mismo. A continuación se muestra un ejemplo de los equipos que se suelen utilizar:

Calzado de seguridad. Su uso es obligatorio en una obra. Deberá poseer suela antiperforante /antideslizante.

Casco de protección. Se deberá usar cuando la máquina no disponga de techo protector o cuando al bajar de la cabina exista riesgo de caída de objetos o de golpes en la cabeza.

Gafas de protección. Se deberán usar cuando el puesto de conducción no disponga de parabrisas y exista riesgo de proyección de objetos a los ojos.

Protectores auditivos. Será obligatorio cuando el valor de exposición a ruido.

Guantes. Se recomienda su uso en las operaciones de control del estado de la máquina.

Ropa o chaleco reflectante. Será obligatorio cuando existan otros vehículos trabajando en las proximidades.

6.10 Normas Ambientales

ü 2610ESM103 NORMA AMBIENTAL DE MANEJO Y UTILIZACION DE ACEITES LUBRICANTES Y DERIVADOS DE HIDROCARBUROS.

Para efectos de esta norma se establecen las siguientes definiciones:

§ Lubricante: sustancia que se interpone entre dos superficies (una de las cuales o ambas se encuentran en movimiento), a fin de disminuir la fricción y el desgaste. Los aceites lubricantes en general están conformados por una base más aditivos.

§ Aceite usado: Todos los aceites industriales lubricantes con base mineral o sintética, inadecuados para el uso que se les hubiere asignado inicialmente. Incluye pero no se limita a: aceites usados tales como aceites minerales lubricantes o provenientes de motores de combustión, turbinas y sistemas hidráulicos. Estos aceites son clasificados como residuos peligrosos.

§ Contenedor: Cualquier recipiente utilizado para depositar aceites o lubricantes, sea este plástico, metálico o de cualquier material.

§ Almacenamiento temporal: Depósito temporal de aceites usados cuyo propósito no es la eliminación o el aprovechamiento de los mismos.

§ Área de almacenamiento: Espacio designado para guardar aceites o lubricantes. Documento controlado.

§ Residuo peligroso: Aquel residuo que por sus características infecciosas, combustibles, inflamables, explosivas, radiactivas, volátiles, corrosivas, reactivas o tóxicas pueda causar daño a la salud humana o al ambiente.

6.11 Costos

jueves, 5 de julio de 2012

1. FORMULACION DEL PROBLEMA:

¿Cómo mejorar la eficiencia del proceso industrial a través de un Brazo Hidráulico Mecánico?

2. OBJETIVO GENERAL = Analizar el funcionamiento de un brazo hidráulico mecánico para aplicación en una planta industrial considerando estándares y normas técnicas de seguridad.

3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION.

3.1 TÉCNICA:

3.2 SOCIAL:

3.3 ECÓNOMICA:

3.4 AMBIENTAL:

1. HIPÓTESIS

2. VARIABLES OPERACIONALIZACION.

5.1. Variable independiente: brazo hidráulico.

5.2. Variable dependiente: Eficiencia de las plantas industriales.

1. PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN.

6.1 Diagrama de Flujo.

6.2 Descripción de Procesos

ü Primer Proceso

Seleccionar el material según las Normas para Componentes de brazos Hidráulicos en tamaño real que sería el Acero, pero en nuestro prototipo emplearemos listones de madera.

ü Segundo Proceso

Una vez seleccionado el material para confeccionar la estructura del Brazo hidráulico realizaremos los debidos Planos haciendo uso del Programa Auto CAD 2011 con la Normas ISO, para acotar los debidos.

planos. Como resultado obtendremos plantillas que serán cuidadosamente dibujadas sobre la madera con ayuda de nuestros conocimientos en Dibujo Técnico. Además haremos uso a las herramientas antes nombradas como es el caso de la sierra caladora para

Los cortes, la lijas para pulir los bordes de la madera, etc.

6.3 Gestión de Recursos

6.3.1 Materiales

ü Base de Madera: Soportara y facilitar el giro del brazo hidráulico.

ü Un taco de madera o plástico.

ü Clavos de 1”, ½”: Serán utilizados para poder fijar los rieles en la base y también como eje de gira miento del brazo hacia los lados.

ü Listones de madera: es lo esencial para poder elaborar el brazo hidráulico ya que gracias a la madera se podrá dar forma al brazo y construir el carrito para que tenga movilidad horizontal.

6.7 Funcionamiento

El movimiento vertical consiste en desplazar arriba o abajo nuestro centro de masas mediante una extensión o una flexión de las articulaciones.

· Eje de giro: es la línea alrededor de la cual se realiza la rotación, este eje puede permanecer fijo o variar con el tiempo, pero para cada instante de tiempo, es el eje de la rotación.

· Arco: partiendo de un eje de giro, es el ángulo o arco de radio unitario con el que se mide el desplazamiento angular. Su unidad es el radián.

· Velocidad angular: es la variación de desplazamiento angular por unidad de tiempo.

· Aceleración angular: es la variación de la velocidad angular por unidad de tiempo.

En dinámica del movimiento giratorio se tienen en cuenta además:

· Momento de inercia: es una cualidad de los cuerpos que resulta de multiplicar una porción de masa por la distancia que la separa al eje de giro.

· Momento de fuerza: o par motor es la fuerza aplicada por la distancia al eje de giro.

6.7 Mantenimiento

ü Cambio de aceite

Al cambiar el aceite, recomendamos utilizar la clase de aceite llenado de fábrica. No mezcle aceites hidráulicos diferentes ya que es posible que se influya en la calidad.

Si por razones técnicas o de servicio debe cambiarse a otra clase de aceite, deberá seleccionarse una clase de aceite que se corresponda con las especificaciones indicadas.

Debe utilizar aceite hidráulico de la calidad indicada para el sistema hidráulico de trabajo. Nuestro primer llenado se realiza en la fábrica con aceite hidráulico de las siguientes viscosidades:

· máx. 1000 mm2/s (cSt) a -15° C (o temperaturas inferiores)

· mín. 10 mm2/s (cSt) a 90° C (o temperaturas superiores)

Al utilizar líquidos hidráulicos biodegradables, deben tenerse en cuenta las siguientes normas:

No mezcle nunca aceites hidráulicos biológicos con aceites sintéticos (daños sucesivos).

ü Nivel de aceite del sistema hidráulico

Revise el nivel del aceite hidráulico a diario o antes de iniciar la operación.

· Posición de la máquina

La máquina debe estar colocada en posición horizontal para poder verificar el nivel de aceite correctamente. Baje la máquina completamente y coloque rectos los apoyos (las ruedas motrices completamente juntas y las garras en posición de marcha). Extienda el brazo y colóquelo sobre el suelo.

· Indicador del nivel de aceite

El nivel de aceite debe estar situado entre las dos marcas de la mirilla. En caso necesario, reponga aceite hidráulico.

6.9 Normas de Seguridad

Las condiciones de seguridad que debe cumplir la maquinaria existente en las empresas están reguladas en una serie de normativa de obligado cumplimiento referente a los requisitos mínimos que deben reunir para prevenir los riesgos a los que están expuestos los trabajadores que las utilizan.

La normativa principal que le afecta es la siguiente:

Real Decreto 1215/1997: “Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo”.

Real Decreto 1435/1992 y Real Decreto 56/1995: Aproximación de la legislación de los Estados de la Unión sobre máquinas”.

NTP 235, NTP 577, NTP 552: Medidas de seguridad en máquinas