El presente trabajo muestra el diseño de una mesa de altura variable, capaz de mantener una pila de 53 lingotes de aluminio de 0,86 m de alto, ancho y profundidad, y de unos 22 Kg de peso cada uno, a una altura aproximadamente constante del piso, a medida que los lingotes se van descargando manualmente en el horno de colada de la acería de planchones de SIDOR.
La altura que se desea mantener es igual a la altura de la pecho de un trabajador (1.2 m). Con esta finalidad, se propone como diseño un mecanismo de tijeras de una sola etapa, con barras de 1,05 m de longitud, y 50 mm de espesor, accionadas por un tornillo y tuerca de potencia, mediante un motor de 4 polos y 30 Hp y una transmisión de 24.5. Éste accionamiento tiene la ventaja de ser auto-frenante, con lo cual la carga de trabajo puede ser detenida en cualquier posición.
El trabajo se lleva a cabo con el propósito de que se pueda cumplir con los requerimientos de seguridad industrial establecidos por SIDOR relacionadas con el levantamiento de objetos. De acuerdo con estas normas, un trabajador no debe agacharse repetitivamente para manipular pesos como actualmente se hace en la acería durante la operación de descarga de lingotes de aluminio en el horno. La operación repetitiva puede conducir a generar lesiones físicas en los trabajadores.
Índice de Contenidos
CAPÍTULO 1
1.1 Planteamiento del problema
1.2 Objetivo general
1.3 Objetivos específicos
1.4 Justificación
1.5 Delimitación
CAPÍTULO 2
2.1 GENERALIDADES DE LA EMPRESA
2.2 MESA DE ALTURA VARIABLE
2.2 PLATAFORMA
2.3 MESA DE ALTURA VARIABLE (ASCENSOR DE CARGA)
2.4 MECANISMO DE TIJERAS
2.5 BASTIDOR
2.6 LINGOTES
2.7 RIESGOS EN LA OPERACIÓN DE MESAS CON MECANISMO DE TIJERAS
2.8 RIESGO A SER CORTADO POR LA MITAD Ó PERDER UN MIEMBRO DEL CUERPO
2.9 ESFUERZO CORTANTE
2.10 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA EN MECANISMOS DE TIJERAS
2.11 TORNILLO DE POTENCIA
2.12 MOTORES ELÉCTRICOS
2.13 REDUCTORES DE VELOCIDAD O CAJAS REDUCTORAS
CAPÍTULO 3
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA
3.4 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
3.5 MATERIALES Y EQUIPOS A USAR
3.5.1 Recurso Humano
3.5.2 Recursos Físicos
3.5.3 Recurso computacional
CAPÍTULO 4
4.1 DISEÑO GENÉRICO DEL ASCENSOR DE CARGA
4.2 DIMENSIONAMIENTO DEL ASCENSOR DE CARGA
4.2.1 Dimensionamiento de la mesa ó plataforma
4.2.2 Dimensionamiento de las tijeras
4.2.3 Dimensionamiento de las barras de conexión de tijeras
4.2.4 Dimensionamiento de los elementos de rodadura
4.2.5 Distribución de fuerzas en los distintos elementos del ascensor de carga
4.2.6 Cálculo de los esfuerzos en las barras de conexión
4.2.7 Esfuerzo en las barras de las tijeras
4.2.8 Diseño y dimensionamiento del bastidor
4.3 VOLUMEN Y PESO DE LOS ELEMENTOS DEL ASCENSOR DE CARGA
4.4 SELECCIÓN Y DISEÑO DEL MECANISMO DE ACCIONAMIENTO
4.4.1 Selección del motor
4.4.2 Selección de reductor de velocidades
4.5 OTRAS CONDICIONES
4.6 SISTEMA GIRATORIO DE LA MESA (PLATAFORMA)
Objetivos y Temas de Investigación
El objetivo principal de este trabajo es diseñar una mesa de altura variable capaz de mantener una pila de lingotes de aluminio a una altura ergonómica constante para los trabajadores de SIDOR, evitando así posturas perjudiciales y riesgos de lesiones. La investigación aborda la ingeniería básica, el cálculo estructural y la selección de componentes mecánicos necesarios para la construcción de este prototipo.
- Diseño de un mecanismo de tijeras y sistema de accionamiento por tornillo de potencia.
- Análisis ergonómico para la manipulación de cargas en la acería de planchones.
- Cálculo de esfuerzos estructurales y resistencia de materiales.
- Selección de componentes comerciales como motores y reductores de velocidad.
- Validación de condiciones de seguridad industrial.
Auszug aus dem Buch
1.1 Planteamiento del problema
Los procesos siderúrgicos actuales tratan al mineral de hierro con diferentes técnicas para obtener diferentes tipos de acero, dichas técnicas varían de Siderúrgica en Siderúrgica.
La Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) fabrica, entre otros productos, acero calmado, que es una aleación que requiere de aluminio en su proceso de fabricación. Para ello, se añade a cada colada que se lleva a cabo en los hornos de la acería de planchones, unos 2000 Kg de aluminio en forma de lingotes, siendo manual el procedimiento actual para la toma, manipulación y descarga de estos lingotes en el horno de la acería. Dicho proceso no es ergonómico para los operadores, debido a que para tomar los lingotes, la persona expuesta debe agacharse progresivamente adoptando posturas inadecuadas y realizando un trabajo mecánico adicional agotador y completamente innecesario para la salud del trabajador, además de ser ineficiente en el proceso, esta forma de manipular los lingotes genera que las regiones anatómicas de los operadores dejen de estar de una posición natural de confort para pasar a una posición que genera hiperextensión, hiperflexión y/o hiperrotaciones osteoarticulares, con la consecuente producción de lesiones, viéndose reflejado en la eficiencia de productividad de la factoría .
Los lingotes se fabrican originalmente en bloques de aproximadamente 22 Kg de peso y para poder ser manipulados con más facilidad por los operadores y cumplir con las normas ergonómicas de manipulación de cargas, requieren ser cortados a la mitad. Una vez cortados, se arma un grupo de unos 110 de estos bloques sobre una paleta de madera, la cual es llevada a la compuerta de carga de lingotes en el horno, situada a unos 4 m de altura sobre el nivel del piso y a unos 1,5 m de la plataforma de trabajo del operador.
Resumen de Capítulos
CAPÍTULO 1: Define el problema ergonómico actual en la acería de SIDOR, estableciendo el objetivo de diseñar una mesa de altura variable para optimizar la carga manual.
CAPÍTULO 2: Proporciona el marco teórico sobre los mecanismos de tijeras, tornillos de potencia y conceptos fundamentales de resistencia de materiales necesarios para el diseño.
CAPÍTULO 3: Describe la metodología aplicada, siendo esta de tipo documental y de campo, detallando los instrumentos y recursos utilizados para la investigación.
CAPÍTULO 4: Presenta los resultados del diseño, incluyendo cálculos detallados de esfuerzos, dimensionamiento de componentes, selección del motor y reductor de velocidad.
Palabras Clave
Mesa de altura variable, mecanismo de tijeras, lingotes de aluminio, ergonomía, tornillo de potencia, SIDOR, diseño mecánico, resistencia de materiales, elevador de carga, seguridad industrial, cálculo estructural, acero, motor eléctrico, reductor de velocidad, acería.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es el propósito fundamental de esta investigación?
El trabajo busca diseñar una mesa de altura variable para la acería de planchones de SIDOR, con el fin de eliminar la manipulación manual ergonómicamente inadecuada de lingotes de aluminio.
¿Qué temáticas principales se desarrollan en la obra?
Los temas incluyen el análisis de cargas, el diseño de mecanismos de tijera, el cálculo de esfuerzos mecánicos, la selección de sistemas de accionamiento y la seguridad ergonómica.
¿Cuál es la principal pregunta de investigación o meta?
El objetivo principal es diseñar un sistema mecánico que mantenga la pila de lingotes a una altura constante para el operario, evitando enfermedades laborales derivadas de posturas forzadas.
¿Qué metodología científica se emplea?
Se utiliza una metodología mixta, combinando la investigación documental para bases técnicas y la investigación de campo para mediciones in situ en las instalaciones de SIDOR.
¿Qué se analiza en la sección principal del documento?
El cuerpo del trabajo se centra en el dimensionamiento de la mesa, cálculo de fuerzas en los nodos, análisis de pandeo, deflexión de la plataforma y la selección del motor y reductor.
¿Qué términos definen mejor este trabajo?
Los términos más relevantes son: mesa de altura variable, mecanismo de tijeras, ergonomía, tornillo de potencia y seguridad industrial.
¿Qué ventaja ofrece el mecanismo de tijera seleccionado?
Ofrece una estructura simple con pocas partes móviles, facilidad de mantenimiento y la propiedad de ser auto-frenante mediante el uso de un tornillo de potencia.
¿Cómo se garantiza la seguridad durante la operación?
El diseño contempla medidas de seguridad y se recomienda la educación del personal, así como la lubricación constante de las partes móviles y el respeto a los criterios de carga calculados.
¿Qué aceros se recomiendan para la fabricación?
Se recomienda principalmente acero AISI 1045 para la estructura general y AISI 1095 tratado térmicamente para las piezas críticas debido a sus propiedades mecánicas.
- Arbeit zitieren
- Juan Monsalve (Autor:in), 2012, Diseño de un sistema de mesa para el acarreo de lingotes de aluminio en la acería de planchones de SIDOR, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/373061
