tarea de diseño de cuerda de vida

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

Instalaciones Industriales:Línea de Vida

Grupo #4

Fecha de Entrega: Lunes 19 de Mayo del 2014

Integrantes:

Carlos Cedillo Álvaro Chévez Danny Colcha

Definición del ProblemaSe requiere construir una línea de vida para trabajador/res que estará situado en lo alto de un camión del tipo Hormigonera. Para esto se deberá encontrar las normas necesarias para el diseño, fabricación, instalación y sistemas de seguridad industrial que permitan que este diseño funcione sin ningún peligro para la seguridad del trabajador.

Análisis del ProblemaSe deberá encontrar la norma principal que rige el diseño de este tipo de estructuras, para de esta forma comenzar a diseñar. El problema principal consiste en la selección del material adecuado, para nuestro caso utilizaremos una estructura compuesta de tuberías. Esta estructura deberá ser capaz de soportar un trabajador montado en un vehículo o cualquier otra máquina/estructura de altura similar.

Búsqueda de alternativasExisten varias formas de lograr el mismo fin. Se podría construir una estructura completamente hecha de tuberías, con anclaje al piso; también se podría implementar una hecha de cerchas o con perfiles de vigas. Para nuestro caso, hemos decidido construir una estructura con tuberías metálicas y una viga soportada por estas tuberías, de tal forma que actúe como soporte para un riel, en donde posteriormente se podría enganchar el trabajador.

PlanteamientoComo se dijo anteriormente, lo que primero se debe hacer es lograr encontrar las medidas de una de estas estructuras. Para nuestro caso, la línea de vida se hará para que sea capaz de sostener un trabajador situado sobre un camión tipo hormigonera. Para esto se deberá encontrar las alturas que tienen estos camiones. Leyendo la norma OSHA, se procederá a diseñar la estructura.

Desarrollo Tabla 1.ANALISIS DE ESFUERZOS

ESTRUCTURA 1: POSTE SOPORTEESTRUCTURA 2: VIGACARGA 1: PESO PROPIO DE CADA UNO DE LOS ELEMENTOSCARGA 2: 11.12 Kn. (2500 lb.)CARGA 3: 11.12 Kn. (2500 lb.)APOYO 1: PLACA BASE EMPERNADAAPOYO 2: PLACA BASE EMPERNADAFACTOR DE SEGURIDAD:

1.20 U.

Tabla 2. SIMULACIÓN 1: CARGA EN VOLADO

Esfuerzo max. 282,4 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.

Límite de elasticidad 345 MPa.

Factor de seguridada la fluencia.

0,73300283

u. << 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,22167139

u. > 1,20

CARGA EN VOLADODesplazamiento 227,4

Figura 1. Carga en Voladizo

SIMULACIÓN 1 CARGA EN VOLADODesplazamiento 227,4 MPa.

Figura 2. Desplazamiento con carga en voladizo

Tabla 2. SIMULACIÓN 2 CARGA EN POSTEEsfuerzo max. 263,6 MPa.Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

0,78528073 u. << 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,30880121 u. > 1,20

Figura 3. Carga en el Poste

Tabla 3. SIMULACIÓN 3 CARGA EN MEDIOEsfuerzo max. 192,6 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridad

a la fluencia.1,07476636 u. > 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,79127726 u. > 1,20

Figura 4. Carga en medio de la estructura

Tabla 4. SIMULACIÓN 4 Esfuerzo max.PLACA BASE EMPERNADA 3,014 MPa.Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

68,6794957 u. >>>>>> 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

114,465826 u. >>>>>> 1,20

Figura 5. Esfuerzos en la placa

Tabla 5. POSTE ANCLADO EN PLACABASE EMPERNADA YCARTELAS

29,73 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

6,96266398

u. >>> 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

11,60444 u. >>>>> 1,20

Figura 5. Placa base empernada y cartelas

Tabla 6. CODO 193,9 MPa.Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,0675606 u. < 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,77926766 u. > 1,20

Figura 6. Codo

Tabla 7. CODO, PLACA RIGIDISADOR TIPO DISCO Y TRAVESAÑO

282,4 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

0,73300283

u. << 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,22167139

u. > 1,20

Figura 7. Codo y rigidizador tipo disco

Tabla 8. SIMULACÓN 8 Esfuerzo max.PLACA COLABORANTE TIPO DISCO

282,4 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

0,73300283 u. << 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,22167139 u. > 1,20

Figura 8. Placa colaborante Tipo disco

Tabla 9. TRAVESAÑO 182,8 MPa.Limite de fluecia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,13238512 u. < 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,88730853 u. >> 1,20

Figura 9. Travesaño

Tabla 10. TRAVESAÑO, ATIZADORES INTERNOS Y CARTELAS DESUJECIÓN

182,8 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,13238512 u. < 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

1,88730853 u. >> 1,20

Figura 10. Travesaño y atizadores, cartelas

Tabla 11. CARTELAS DE SUJECIÓN YATIZADORES INTERNOS

112,7 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,83673469

u. >> 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

3,06122449

u. >>> 1,20

Figura 11. Cartelas de sujeción

Tabla 12. MENSULA SOPORTE

169,5 MPa.

Límite de fluencia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,22123894 u. > 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

2,03539823 u. >>> 1,20

Figura 12. Ménsula suporte

Tabla 13. PLACA DE MENSULA SOPORTE

169,5 MPa.

Limite de fluecia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

1,22123894

u. > 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

2,03539823

u. >>> 1,20

Figura 13. Placa ménsula de soporte

Tabla 14. PLACA DE ANCLAJE Y VIGA

94,43 MPa.

Limite de fluecia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

2,19209997

u. >>> 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

3,65349995

u. >>>> 1,20

Figura 14. Placa de anclaje y vida

Tabla 15. VIGA DEL TROLE

74,16 MPa.

Limite de fluecia 207 MPa.Límite de elasticidad 345 MPa.Factor de seguridada la fluencia.

2,79126214

u. >>> 1,20

Factor de seguridada la elasticidad.

4,65210356

u. >>>>> 1,20

Figura 15. Viga de Trole

Conclusiones

DISEÑO MECÁNICOCARGA DE DISEÑO: 5000 lb.

ESFUERZOS DE DISEÑOCOMPARAR CON RESISTENCIA DE FLUENCIA

207 MPa SE UTILIZA EN MATERIALES DUCTILES, SE UTILIZAN FACTORES DE SEGURIDAD DESCRITOS EN LA TABLA ANTERIOR

COMPARAR CON RESISTENCIA ULTIMA

345 MPa. SE UTILIZA POR LO GENERAL EN MATERIALES QUEBRADIZOS, PERO TAMBIEN SE PUEDE APLICAR AL LOS MATERIALES DUCTILES, EN AMBOS CASOS SE DEBE CONSIDERAR FACTORES DE SEGURIDAD QUE SEAN EL DOBLE QUE LOS DESCRITOS EN LA TABLA ANTERIOR.

CRITERIO DE DISEÑOFACTOR DE SEGURIDAD: 1.2 u. SE ESCOJE ESTE FACTOR DE SEGURIDAD Y ESFUERZO

DE DISEÑO PARA EQUILIBRAR COSTO Vs. CONFIABILIDAD YA QUE LA CARGA DE DISEÑO YA VIENE CON FACTOR DE SEGURIDAD 1.4 u. QUE ES EL RESULTADO DE 5000 lb./3600 lb. PUESTO QUE LAS NORMAS OSHA ESTABLECE QUE FUERZA MÁXIMA DE DETENCIÓN DE CAÍDAS NO DEBERÁ SUPERAR LAS 1,800 LB (8 KN). SIN EMBARGO TAMBIEN ESTABLECE LOS ANCLAJES DE LOS SISTEMAS PERSONALES PARA DETENCIÓN DE CAÍDAS DEBEN TENER UNA RESISTENCIA CAPAZ DE SOPORTAR UNA CARGA ESTÁTICA, APLICADA EN LAS DIRECCIONES PERMITIDAS POR EL SISTEMA, DE AL MENOS: (A) 3,600 LB (16 KN) CUANDO EXISTA CERTIFICACIÓN, O BIEN (B) 5,000 LB (22.2 KN) SIN CERTIFICACIÓN. ESTE REQUISITO ESTÁ DE ACUERDO CON LO ESTABLECIDO POR NORMAS OSHA 29 CFR 1910, SUBPARTE F, SECCIÓN 1910.66, APÉNDICE C

ESFUERZO DE DISEÑO: 345 MPa

ANALISIS DE DISEÑOESFUERZO MAX. 282.4

MPa.FACTOR DE SEGURIDADREULTANTE:

345/282.4 1,222 SI CUMPLE CON EL FACTOR DE SEGURIDAD DE DISEÑO

CONCLUSIÓN DE ANALISISSIMULACIÓN CRITICA: SIMULACIÓN 1ELEMENTO CRITICO 1: CODO ESFUERZO MAX. 193.9 MPaELEMENTO CRITICO 2: PLACA COLABORANTE

TIPO DISCOESFUERZO MAX. 282.4 MPa

ELEMENTO CRITICO 3: TRAVESAÑO ESFUERZO MAX. 182.8 MPaCARGA DE DISEÑO: 5000 lb.CRITERIO DE FLUENCIA 345 MPa TODOS LOS ELEMENTOS CRITICOS PASAN