estructura para condensadores

PROYECTO ESTRUCTURA

CONDENSADORES FRIVAL Grupo 2: Modulo Estática V Semestre

AUTORES: Guillermo Aedo G. Oscar Rojas S. Juan Sepúlveda R.

PROFESORES RESPONSABLES: Roberto Cárdenas Héctor Noriega F. Rolando Ríos R.

Valdivia, Chile, 30 de junio de 2014

Grupo 2 | 1

Proyecto de estructura para condensadores Frival

Contenido Introducción ............................................................................................................................................................ 5

1 Antecedentes de la empresa Frival S.A ........................................................................................................... 6

2 Definición del Problema .................................................................................................................................. 6

2.1 Problemática ........................................................................................................................................... 6

2.2 Problema ................................................................................................................................................. 6

3 Objetivos ......................................................................................................................................................... 6

3.1 Objetivo general ..................................................................................................................................... 6

3.2 Objetivos específicos .............................................................................................................................. 6

4 Justificación y descripción del proyecto .......................................................................................................... 7

5 Descripción del proyecto ................................................................................................................................. 7

6 Mano de obra .................................................................................................................................................. 7

7 Proceso de diseño ........................................................................................................................................... 7

7.1 Descubrimiento del producto ................................................................................................................. 7

7.2 Planificación del proyecto ....................................................................................................................... 8

7.3 Definición del producto .......................................................................................................................... 9

7.4 Análisis de las funciones y sub funciones del producto ........................................................................ 17

7.5 Generación de conceptos ..................................................................................................................... 27

7.6 Evaluación de conceptos ...................................................................................................................... 37

8 Generación del producto .............................................................................................................................. 41

8.1 Generación de la forma ........................................................................................................................ 42

9 Protección de la estructura ........................................................................................................................... 44

10 Lista de materiales ........................................................................................................................................ 44

11 Memoria de cálculo ....................................................................................................................................... 45

11.1 Elección del acero ................................................................................................................................. 45

11.2 Factor de seguridad .............................................................................................................................. 46

11.2.1 Estimación de factor de seguridad ............................................................................................... 46

11.2.2 Estimación de la contribución para el material ............................................................................ 46

11.2.3 Estimación de la contribución para el esfuerzo de carga ............................................................. 46

11.2.4 Estimación de la contribución de la geometría ............................................................................ 47

11.2.5 Estimación de la contribución para el análisis de fallas ............................................................... 47

11.2.6 Estimación de la contribución para la confiabilidad ..................................................................... 47

11.2.7 Presentación del factor de seguridad ........................................................................................... 47

11.3 Estimación del 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ................................................................................................................ 48

Grupo 2 | 2


11.4 Estimación del 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ................................................................................................................ 48

12 Evaluaciones del producto ............................................................................................................................ 48

13 Análisis estático de la estructura .................................................................................................................. 52

13.1.1 Determinación de la carga aplicada sobre la estructura .............................................................. 52

13.1.2 Determinación de las fuerzas cortantes y momentos flectores ................................................... 52

13.1.3 Cálculo de los esfuerzos cortantes y esfuerzos normales ............................................................ 65

13.2 Cálculo de esfuerzos cortantes y esfuerzos normales mediante Steiner ............................................. 73

13.2.1 Cálculo de inercia del perfil mediante Steiner ............................................................................. 75

13.2.2 Cálculo del Q de la pieza ............................................................................................................... 78

13.2.3 Cálculo de esfuerzos cortante viga (A B C) mediante Steiner ...................................................... 82

13.2.4 Cálculo de esfuerzos normal viga (A B C) mediante Steiner ......................................................... 83

13.2.5 Cálculo de esfuerzos cortante viga (D E F) mediante Steiner ....................................................... 84

13.2.6 Cálculo de esfuerzos normal viga (D E F) mediante Steiner ......................................................... 85

13.2.7 Cálculo de esfuerzos cortante viga (I J) mediante Steiner ............................................................ 86

13.2.8 Cálculo de esfuerzos normal viga (I J) mediante Steiner ............................................................. 87

13.3 Análisis de los pilares de la estructura mediante compresión ............................................................. 88

13.4 Análisis de los pilares de la estructura mediante pandeo .................................................................... 89

13.4.1 Cálculo de pandeo ........................................................................................................................ 92

13.5 Placas para la base de las columnas ..................................................................................................... 93

13.5.1 Cálculo de las placas para la bese de las columnas ...................................................................... 94

13.6 Selección perfil ...................................................................................................................................... 95

13.6.1 Análisis y seleccion perfil viga (A B C) ........................................................................................... 96

13.6.2 Análisis y seleccion perfil viga (D E F) ........................................................................................... 97

13.6.3 Análisis y seleccion perfil viga (I J) ................................................................................................ 98

13.7 Análisis pilares....................................................................................................................................... 99

13.8 Perfiles seleccionados mediante factor de seguridad: ....................................................................... 100

13.9 Análisis del desplazamiento transversal de la viga: ............................................................................ 100

13.9.1 Análisis desplazamiento viga (A B C) .......................................................................................... 101

13.9.2 Análisis desplazamiento viga (D E F) ........................................................................................... 102

13.9.3 Análisis desplazamiento viga (I J): .............................................................................................. 104

13.10 Perfiles seleccionados debido a los desplazamientos: ................................................................... 105

13.11 Simulación Creo .............................................................................................................................. 106

13.11.1 Von Misses .................................................................................................................................. 106

13.11.2 Índice de fallas ............................................................................................................................ 107

Grupo 2 | 3


13.11.3 Desplazamiento: ......................................................................................................................... 107

13.12 Comparación cálculo manual v/s simulación Creo ......................................................................... 108

14 Estructura final ............................................................................................................................................ 109

15 Cálculo de materiales .................................................................................................................................. 110

15.1 Cálculo de la soldadura a utilizar ........................................................................................................ 110

15.2 Cálculo pintura anticorrosiva .............................................................................................................. 112

16 Soporte del producto .................................................................................................................................. 112

16.1 Información al cliente ......................................................................................................................... 113

16.1.1 Cotizaciones ................................................................................................................................ 113

16.1.2 Planos ......................................................................................................................................... 113

16.1.3 Recomendaciones....................................................................................................................... 114

16.2 Recomendaciones soldadura .............................................................................................................. 114

16.3 Fijación estructura .............................................................................................................................. 115

17 Conclusiones: .............................................................................................................................................. 115

18 Anexos ......................................................................................................................................................... 117

18.1 Ishikawa .............................................................................................................................................. 117

18.2 Propuesta del producto ...................................................................................................................... 118

18.3 Análisis FODA y PRO-CON .................................................................................................................. 119

18.3.1 Análisis FODA .............................................................................................................................. 119

18.3.2 Análisis Pro-Con .......................................................................................................................... 120

18.4 Carta Gantt .......................................................................................................................................... 121

18.5 Identificación de tareas y objetivos .................................................................................................... 125

18.5.1 Descubrimiento del producto ..................................................................................................... 125

18.5.2 Planificación del producto .......................................................................................................... 126

18.5.3 Definición del producto .............................................................................................................. 127

18.5.4 Generación del diseño conceptual ............................................................................................. 128

18.5.5 Generación diseño conceptual ................................................................................................... 129

18.5.6 Desarrollo del producto .............................................................................................................. 130

18.5.7 Soporte del producto.................................................................................................................. 131

18.6 Imágenes de la estructura actual ........................................................................................................ 132

18.7 Encuesta .............................................................................................................................................. 133

18.7.1 Departamento de proyectos (Mario Paz): .................................................................................. 133

18.7.2 Departamento de mantención (Javier Cañas): ........................................................................... 134

18.7.3 Departamento de prevención de riesgos ................................................................................... 135

Grupo 2 | 4


18.8 Nivel de importancia de los requerimientos: ..................................................................................... 136

18.9 Identificación y evaluación del producto existente ............................................................................ 137

18.10 Restricciones espaciales ................................................................................................................. 138

18.11 Explicación estructura ..................................................................................................................... 139

18.12 Propiedades de la soldadura Punto Azul ........................................................................................ 141

18.13 Propiedades pintura anticorrosiva ................................................................................................. 142

18.14 Clasificacion de los hormigones respecto a su grado de compresion ............................................ 143

18.15 Propiedades hormigón H-30 ........................................................................................................... 144

18.16 Propiedades plancha acero Cintac .................................................................................................. 145

18.17 Cálculo metros lineales de soldadura ............................................................................................. 146

18.18 Cantidad de aporte según espesor ................................................................................................. 147

18.19 Regresión para el tipo de soldadura filete y bisel ........................................................................... 147

18.20 Certificación de electrodos ............................................................................................................. 151

18.21 Costo de consumibles ..................................................................................................................... 152

18.22 Cálculo de área y galones de pintura utilizados ............................................................................. 153

18.23 Cotizaciones .................................................................................................................................... 154

18.24 Anexo status ................................................................................................................................... 158

19 Bibliografía ................................................................................................................................................. 162

Grupo 2 | 5


Introducción

El Ingeniero Civil Mecánico debe poseer la capacidad de trabajar en equipo y desarrollar proyectos, para lograr este objetivo, desde el quinto semestre hasta el final de la carrera, el aprendizaje de los estudiantes de Ingeniería Civil Mecánica, se basa en la realización de proyectos, que simulen problemáticas del ámbito laboral, metodología conocida como PBL (Problem Based learning), la finalidad es diseñar un producto capaz de satisfacer los requerimientos del cliente y en el proceso adquirir las competencias antes mencionadas.

El siguiente informe corresponde a un proyecto dirigido a la empresa Frival, éste responde a las necesidades de diseñar una nueva estructura, capaz de soportar tres condensadores, además de otorgar seguridad y comodidad a sus trabajadores en la mantención de éstos.

El proyecto dispone para su realización de 75 días y es elaborado basándose en las buenas prácticas descritas en “The Mechanical Design Process” (Ullman, 2010), el cual orienta sobre la viabilidad de éste. Además se consideran, entre otros, la planificación, entendimiento y conceptualización, obteniendo un diseño conceptual.

Para la obtención del diseño final, se debe analizar la estructura realizando cálculos manuales y

simulaciones mediante el software Creo.

A continuación, se explica cómo se desarrolla desde el descubrimiento del problema hasta el desarrollo del producto, con todos sus pasos, conocimientos y toma de decisiones requeridas en el proceso.

Grupo 2 | 6


1 Antecedentes de la empresa Frival S.A

Frival S.A situada en la ciudad de Valdivia, en la avenida Balmaceda 8010, opera hace más de 54 años. Esta empresa procesadora de animales (principalmente bovinos), faena alrededor de 1500 toneladas de ganado mensualmente. La producción de la empresa tiene como destino el mercado nacional e internacional, ya que gran parte de su producción es exportada a países como México, Japón, entre otros.

La empresa dispone de oficinas, despacho, empaque, línea de faena, sección de corrales, sala de maquinaria, calderas, aseo personal y un local de atención al cliente ubicado a un costado de la entrada principal de la fábrica.

2 Definición del Problema

2.1 Problemática

La estructura sostenedora de los condensadores, se encuentra sobredimensionada, dañada por corrosión y mal ubicada en la planta, dado que a un costado se cargan los camiones de decomiso, los cuales pueden impactar a está, generando una detención en la línea de producción. Asimismo, la estructura no cuenta con pasarelas que permitan el desplazamiento de los operarios, cuando estos realizan las mantenciones de los condensadores, originando riesgo de accidentes.

2.2 Problema

Para definir el problema, se emplea el método Ishikawa (Ishikawa, 1997, p. 76) , con el que se concluye que el problema es:

Estructura mal diseñada y ubicada en un lugar inapropiado (anexo Ishikawa 18.1).

3 Objetivos

3.1 Objetivo general

Diseñar una estructura capaz de soportar tres condensadores, que otorgue seguridad y comodidad a los operarios en las labores de mantención.

3.2 Objetivos específicos

Analizar la situación actual de la estructura.

Confeccionar memoria de cálculo.

Confeccionar planos de manufactura y montaje de la estructura.

Diseñar una estructura con materiales que se encuentren en el mercado local.

Grupo 2 | 7


4 Justificación y descripción del proyecto

La empresa cuenta con múltiples áreas de trabajo, una de estas es la conservación y almacenamiento, es por esto que requiere el uso de condensadores los que funcionan con amoníaco (NH3), que son parte de un gran sistema de refrigeración.

En la actualidad Frival cuenta con una estructura que soporta tres condensadores, ésta se encuentra: en una ubicación inadecuada, no cuenta con medidas de seguridad, sobredimensionada y corroída. Por esta razón, la empresa requiere una nueva estructura.

5 Descripción del proyecto

El proyecto está centrado en el diseño de una estructura capaz de soportar tres condensadores, la cual debe brindar libre acceso a estos.

Este proyecto no resuelve temas como la ubicación, el funcionamiento de los condensadores o la instalación de tuberías para el funcionamiento de los mismos.

6 Mano de obra

Fase de diseño: Tres estudiantes de Ingeniería Civil Mecánica que cursan V semestre, en la Universidad Austral de Chile.

7 Proceso de diseño

En el proceso de planificación de todo proyecto existen fases que se deben cumplir. Estas se muestran en la Ilustración 1. Para cada fase, hay una serie de actividades que se deben llevar a cabo. La planificación del proyecto es una muy buena práctica, que consiste simplemente en formalizar el proceso, para que el producto sea desarrollado de una forma rentable, eficiente y en un tiempo óptimo (Ullman, 2010, p. 82).

7.1 Descubrimiento del producto

El propósito es la familiarización con el proyecto designado, donde se establecen las necesidades del producto, existen fuentes primarias como: la tecnología, el mercado y el cambio del producto en el tiempo (Ullman, 2010, p. 85).

Para la evaluación del proyecto se debe realizar 3 análisis:

El primero es la realización de la propuesta del producto (Anexo Propuesta del producto 18.2), es necesario contar con una tabla en la que se plantea un resumen de la problemática, antecedente del problema, antecedente del proyecto, discusión del estado actual del mercado, competencias, capacidad de realización e información del propósito a concretar. La intención de esta tabla es la presentación del proyecto de una manera amigable al cliente (Ullman, 2010, p. 100).

ILUSTRACIÓN 1 FASES DEL PROCESO DE DISEÑO (ULLMAN, 2010, P. 82).

Grupo 2 | 8


Una vez definidas las propuestas de producto, se realiza un análisis de las competencias del equipo, el análisis se lleva a cabo mediante una tabla FODA (Ullman, 2010, pp. 101-105). Mediante ésta se da cuenta de las fortalezas y debilidades del equipo, se mejoran las carencias, se detectan amenazas y oportunidades, que se presentan en la realización del proyecto. Para el desarrollo del análisis FODA se realiza una tabla PRO-CON.

Se analizan las tablas (Anexo análisis FODA y PRO-CON 18.3) donde se concluye que el equipo, posee mayor cantidad de habilidades a favor del proyecto, por lo que el desarrollo del mismo tiene altas posibilidades de ser realizado con éxito, además se aprecia que existen habilidades que son necesarias mejorar, como es el caso de la administración de los tiempos, conceptos físicos y afinidad entre los integrantes.

7.2 Planificación del proyecto

7.2.1 Elección del plan de proyecto

Se debe decidir el plan a utilizar, se evalúan dos de los más simples: el método de Cascada y el de Espiral (Ullman, 2010, pp. 113-116).

Se opta utilizar el método de Cascada, ya que permite en cada término de tarea reflexionar, analizar y discutir, si es adecuado y óptimo, se pasa a la siguiente fase, si la respuesta fuese negativa, la tarea debe ser refinada y arreglada.

7.2.2 Carta Gantt

Otra fase, es dividir responsabilidades entre sus miembros, para esto se decide asignar labores según las habilidades y destrezas. Se crea un sistema de tareas, que se ejecuten secuencialmente, llamado carta Gantt (Anexo Carta Gantt 18.4). Este permite obtener un listado calendarizado de las tareas y sus responsables, la calendarización y la duración de cada actividad se encuentra sujeta a cambios (Ullman, 2010, pp. 126-132).

7.2.2.1 Etapas de construcción de la carta Gantt

Identificación de tareas y objetivos: Consiste en definir los objetivos principales de cada una de las fases del proyecto, teniendo en cuenta las tareas a realizar. Cada una de éstas se divide en sub-etapas, las cuales a su vez poseen tareas específicas (Anexo identificación de tareas y objetivos 18.5).

Estimación de recursos y desarrollo secuencial de tareas: Se desarrollan tareas y sub-tareas con el fin de analizar y otorgar tiempos, para organizar y secuenciar el trabajo del proyecto.

ILUSTRACIÓN 2 MÉTODO DE CASCADA (ULLMAN, 2010, P. 114)

Grupo 2 | 9


7.3 Definición del producto

Se da a conocer en qué consiste el proyecto, el equipo de trabajo debe entender, traducir y transformar las necesidades del cliente en términos de ingeniería.

Para cumplir con el objetivo se utiliza el método de matriz QFD, donde se identifican los potenciales usuarios, se observan sus necesidades y prioridades. Se procede a evaluar, si la estructura anterior responde a las necesidades de los clientes, y finalmente, se transforman los requerimientos en especificaciones de ingeniería, generando una solución al problema.

Para el desarrollo de la matriz se siguen los siguientes pasos:

1-Escuchar la voz de los clientes.

2-Desarrollo de especificaciones.

3-Descubrir como las especificaciones satisfacen las necesidades de los clientes.

4-Determinar que tan bien cumple la competencia los objetivos.

5-Desarrollar metas numéricas.

(Ullman, 2010, p. 145)

7.3.1 Desarrollo de la matriz QFD

"Entender el problema de diseño es una base esencial para un producto de calidad" (Ullman, 2010, p. 143).

Para el desarrollo de la matriz QFD, se debe seguir una secuencia de pasos, que son detallados a continuación:

1) Identificar los consumidores (Quién). 2) Generar los requerimientos de los clientes (Qué). 3) Grado de importancia de los requerimientos para cada usuario

de la estructura (Quién 𝑣 𝑠⁄ Qué). 4) Identificar competencia actual (Ahora). 5) Comparar competencias con requerimientos (Ahora 𝑣 𝑠⁄ Qué). 6) Traducir los requerimientos del cliente en requerimientos

ingeniería (Cómo). 7) Grado de importancia de las especificaciones de ingeniería

(Cómo 𝑣 𝑠⁄ Qué). 8) Obtener límites y objetivos de las especificaciones de

ingeniería (Cuánto). 9) Vincular las especificaciones de ingeniería (Cómo 𝑣 𝑠⁄ Cómo).

(Ullman, 2010, p. 146)

ILUSTRACIÓN 3 FASES DE DEFINICIÓN DEL

PRODUCTO (ULLMAN, 2010, P. 146)

Grupo 2 | 10


7.3.2 Identificación de los consumidores

Se realiza un análisis de las personas involucradas en la construcción y utilización de la nueva estructura, ya sea de manera directa o indirecta, para esto se debe pensar en la vida útil y las personas que están en contacto con ella, éstas son:

Dpto. Prevención de riesgo: es el encargado de la seguridad dentro de la empresa, este tiene una gran relevancia en el diseño de la estructura, ya que es el que vela por el cumplimiento de las normativas de seguridad.

Dpto. Mantención: es el personal encargado de verificar el buen funcionamiento de maquinaria y estructuras en la fábrica, estos tienen una alta circulación por la estructura, ya que deben realizar visitas periódicas.

Dpto. Proyecto: su objetivo es diseñar y coordinar los trabajos referentes a proyectos técnicos, que necesiten de un estudio detallado para su correcto funcionamiento o puesta en marcha. (Ullman, 2010, p. 151)

7.3.3 Requerimientos de los clientes (Qué)

Es fundamental conocer los requerimientos de los clientes, la clave de este paso es la recopilación de información. Existen tres métodos comúnmente utilizados: observaciones, encuestas y grupos focales (Ullman, 2010, pp. 151-155).

Este paso es importante, y a veces difícil de lograr, es por ello que existen siete pasos para cumplir el objetivo, facilitando la obtención de información necesaria (Ullman, 2010, pp. 153-154).

7.3.3.1 Identificar la información necesaria

Para identificar qué información es necesaria, se debe analizar la situación actual, efectuar reuniones con los clientes y con el equipo de diseño, así se detecta la información faltante y se analiza la ya obtenida, mientras más clara se tenga la información faltante, más precisas serán las preguntas que se incluirán en los cuestionarios para definir las necesidades del cliente (Abascal & Grande, 2005, pp. 24-25).

En la primera visita a la planta, se realiza el método de observación (Anexo Imágenes de la estructura actual 18.6) analizando las deficiencias que presenta la antigua estructura, con lo que se puede comprender parte de lo que la nueva estructura necesita. En una segunda visita, se realiza una reunión con el departamento de proyectos, de todo este proceso se puede concluir que los objetivos de la encuesta son:

Objetivos del proyecto.

Eficiencia en el uso de materiales.

Requerimientos de los clientes.

Condiciones del ambiente de trabajo.

Espacio disponible para la estructura.

Grupo 2 | 11


Normativas de seguridad.

Fallas comunes.

Fuerzas a soportar.

Materiales utilizados actualmente.

Mantención a la estructura.

7.3.3.2 Recopilación de datos

Para recopilar información de calidad, se necesita definir tiempo y recursos, que se emplearan para la aplicación de una encuesta, donde se debe elegir el tipo de encuesta a realizar, puesto que existen varios tipos y cada uno requiere de distintos niveles de exigencia de recursos y de tiempo empleado. La encuesta seleccionada es del tipo pregunta abierta, la que permite responder en cualquier sentido, de acuerdo con sus ideas, la forma de realizarla es de manera personal, ya que posee una mejor evaluación con otras formas de realización de encuestas (Abascal & Grande, 2005, pp. 25-26).

7.3.3.3 Contenido de las preguntas

Para que las respuestas otorguen información certera, es necesario plantear de manera correcta las preguntas, es decir, fijar la orientación. Las preguntas están orientadas respecto a la información que se estime necesaria. Sin embargo, en el transcurso del diseño, es posible encontrar nueva información imprescindible que complementa los requerimientos y especificaciones (Abascal & Grande, 2005, p. 29). Las preguntas deben tener el contenido visto en la sección (7.3.3.1) especificando cada vez más, según el conocimiento que se va adquiriendo de los mismos.

7.3.3.4 Diseño de las preguntas

Para la confección de las preguntas, estas se deben formular con frases claras y breves, con el objetivo de llegar a una respuesta en particular (Ullman, 2010, p. 153).

Sin perjuicio de no haberse confeccionado el cuestionario en base a lo descrito, las preguntas se realizaron en conformidad a lo descrito y cumpliendo su objetivo.

ILUSTRACIÓN 4 RECOPILACIÓN DE DATOS (ABASCAL, E., GRANDE, I, 2005, PP. 25)

Grupo 2 | 12


7.3.3.5 Orden de las preguntas

Una vez formuladas las preguntas, se deben ordenar, con el fin de dar un contexto al cuestionario y así obtener la información (Ullman, 2010, p. 153).

7.3.3.6 Obtención de datos

La obtención de datos, como se señala anteriormente, se realiza a partir de mediciones recolectadas en visitas a la planta y a través de cuestionarios contestados en forma presencial (Ullman, 2010, p. 153).

7.3.3.7 Reducir la información

Los requerimientos de los clientes deben hacerse en sus propias palabras, tales como: fácil, rápido, natural y algún termino abstracto (Ullman, 2010, p. 154).

Luego de la realización de estos pasos se obtiene una serie de requerimientos, de cada uno de los departamentos (Anexo encuesta 18.7).

Departamento de proyectos:

Debe ser una estructura sin sobredimensionamiento, que pueda soportar apropiadamente los condensadores y la corrosión.

Debe poseer una plataforma alrededor de los condensadores, para que lo operarios puedan realizar sus mantenciones agachados sin que se entorpezca su trabajo, en forma cómoda y segura.

La estructura debe ser ampliable.

La altura de la estructura debe ser de al menos 2 metros.

Presupuesto (10 millones de pesos).

La estructura debe poseer dos accesos, amplios y cómodos.

La estructura no debe acumular agua en su superficie.

Modelo innovador, además de economizar recursos.

Departamento de mantención:

La estructura debe tener una altura apropiada para poder desplazarse cómodamente.

Pasarela perimetral amplia.

Dos accesos, amplios y con una pendiente adecuada.

La pasarela no debe acumular agua.

El desplazamiento sobre la estructura debe ser cómodo y expedito.

Parte inferior accesible.

Grupo 2 | 13


Departamento de prevención de riesgos:

Medidas de la estructura adecuada para evitar accidentes.

Pasarela adecuada para un trabajo de mantención sin incurrir en riesgos.

La estructura debe contar con medidas de seguridad según normativa chilena.

7.3.4 Grado de importancia de los requerimientos para cada usuario de la estructura (Quién v/s Qué)

La evaluación de la importancia de cada uno de los requerimientos del cliente, se logra mediante la generación de un factor de ponderación para cada necesidad. Esto da cuenta del esfuerzo, tiempo y dinero, que es necesario invertir en la realización de cada requisito (Ullman, 2010, pp. 155-156).

No todos los requerimientos poseen igual grado de importancia para cada consumidor, es por esto, que se mide el grado de importancia según el criterio de cada cliente.

La importancia que estima cada cliente, se presenta numéricamente en la matriz QFD. Los valores se completan según el énfasis que dio cada cliente, priorizando los requerimientos que cada uno señala (Anexo nivel de importancia de los requerimientos 18.8).

7.3.5 Identificar y evaluar el producto existente (Ahora)

El producto existente, debe ser comparado con cada requerimiento del usuario, aquí solo interesa una comparación subjetiva, la que se basa en la opinión de los usuarios (Ullman, 2010, pp. 157-158).

Para cada requerimiento del cliente, se da una ponderación de acuerdo a como este logra satisfacer las necesidades del usuario, el equipo de trabajo realiza esta clasificación en una escala de 1 a 5:

1: No cumple con los requerimientos. 2: Cumple con los requerimientos ligeramente. 3: Cumple con los requerimientos medianamente. 4: Cumple con los requerimientos en su mayoría. 5: Logra cumplir los requerimientos totalmente.

Revisar tabla (Anexo identificación y evaluación del producto existente 18.9) identificación y evaluación del producto existente.

7.3.6 Traducir los requerimientos del cliente en especificaciones de ingeniería (Cómo)

El objetivo es desarrollar un conjunto de especificaciones de ingeniería, a partir de los requerimientos obtenidos de los consumidores. “Estas especificaciones son la traducción de la voz de los consumidores, dentro de la voz de los ingenieros. Esto sirve como una visión de un producto ideal y puede ser usado como un criterio para decisiones de diseño” (Ullman, 2010, p. 158).

Grupo 2 | 14


Estas son una transcripción a la voz del ingeniero, de los requerimientos de los clientes. Las especificaciones deben ser medibles “Si las unidades para los parámetros de ingeniería no pueden ser encontradas, el parámetro no puede ser medido y debe ser reasignado. Cada parámetro de ingeniería, debe ser medible y de esa manera debe tener unidades de medida” (Ullman, 2010, p. 159).

Para crear las especificaciones se basa en las necesidades, que se obtienen mediante los métodos de observación, conversación y encuesta, luego estos se analizan por el equipo de trabajo y se identifica cada necesidad como un requerimiento de ingeniería.

Principalmente las especificaciones se relacionan con requisitos físicos, factores humanos, ciclo de vida de los productos y desempeño.

TABLA 1 DEFINICIÓN ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA.

7.3.7 Grado de importancia de las especificaciones de ingeniería (Cómo 𝑣 𝑠⁄ Qué)

El paso posterior a la construcción de la matriz QFD es evaluar la importancia de cada uno de los requerimientos de los clientes, mediante la generación de un factor de ponderación para cada necesidad, esta calificación muestra el esfuerzo, tiempo y dinero, que es necesario invertir para el logro de cada requisito (Ullman, 2010, pp. 163-164).

Especificaciones de ingeniería Definición

Altura (m) La estructura debe tener una altura de al menos dos metros, a mayor altura es mejor.

Carga a soportar (T) La estructura debe soportar 7,2 toneladas, mientras más soporte mejor.

Accesos (cantidad) Dos accesos, mientras más número de accesos mejor.

Ancho acceso pasarela (m) Debe tener al menos 1,5 metros, a mayor ancho es mejor.

Utilizar pintura anticorrosiva (Gal)

Cantidad de galones necesarios para proteger la estructura de la corrosión, a mayor cantidad de galones de pintura utilizados es mejor.

Ancho total estructura (m) El ancho es la distancia entre ambos costados, mientras menor sea mejor, como máximo 6 metros.

Superficie permeable (𝑚2) La superficie de las pasarelas debe permitir la eliminación de agua, mientras más elimine mejor.

Grupo 2 | 15


TABLA 2 NOMENCLATURA, GRADO Y RELACIÓN DEL FACTOR DE PONDERACIÓN

7.3.8 Obtener límites y objetivos de las especificaciones de ingeniería (Cuánto)

Se establecen los objetivos y la importancia de cada uno de ellos, este se divide en tres etapas:

1) Definición de la importancia de la especificación: En el desarrollo de los productos es muy difícil que todos los objetivos se puedan cumplir, es por esta razón que se deben seleccionar los de mayor importancia. Para definir la importancia de estos se realizan 3 pasos (Ullman, 2010, pp. 164-165).

2) Análisis de la competencia: Se hace una comparación de comportamiento referidos a las especificaciones de ingeniería, entre la estructura actual y la que está en fase de diseño (Ullman, 2010, p. 165).

3) Ajuste de los objetivos: Se establece un objetivo al principio del diseño, el cual no necesariamente se cumple, ya que en el proceso aparecen otros, los que se van redefiniendo en el proceso (Ullman, 2010, p. 165).

Icono Grado relación

9 Fuerte relación

3 Mediana relación

1 Relación débil

Espacio en blanco 0 No existe relación

Grupo 2 | 16


ILUSTRACIÓN 5 IMPORTANCIA DE LAS ESPECIFICACIONES

Umbral: Es el valor mínimo o máximo que debe cumplir cada especificación de ingeniería, para realizar un trabajo de calidad según los requerimientos del cliente y la comparación de la competencia con el producto actual, este valor no debe superar a los del producto final (Ullman, 2010, p. 166).

Objetivos: Es el valor óptimo o ideal para nuestras especificaciones de ingeniería y se asigna según el comportamiento de la competencia, norma y/o valor que se quiera llegar para un trabajo de calidad (Ullman, 2010, p. 166).

7.3.9 Vincular las especificaciones de ingeniería (Cómo 𝑣 𝑠⁄ Cómo)

En esta etapa se analizan las relaciones que existen entre las especificaciones de ingeniería, como influye una sobre otra, si se cambian los parámetros de una de estás la influencia puede ser positiva o negativa, para analizar los vínculos entre especificaciones se aplican los siguientes signos:

(+) Para una relación positiva

(-) para una relación negativa

ILUSTRACIÓN 6 IDENTIFICACIÓN DE LA

RELACIÓN ENTRE LAS ESPECIFICACIONES DE

INGENIERÍA

Grupo 2 | 17


7.3.10 Q.F.D

Luego de concluir los pasos anteriores, se realiza la matriz QFD:

ILUSTRACIÓN 7 MATRIZ QFD ESTRUCTURA FRIVAL

7.4 Análisis de las funciones y sub funciones del producto

7.4.1.1 Función principal de la estructura:

El objetivo es generar una sola frase general sobre la base de los requerimientos del cliente, todos los problemas de diseño, tienen una o dos funciones principales (Ullman, 2010, pág. 181), en este proyecto se tiene una función principal:

La estructura debe soportar el peso de tres condensadores.

Grupo 2 | 18


7.4.1.2 Sub-funciones

Se descompone la función global. Este paso se centra en la identificación de las sub-funciones necesarias para cumplir la función principal (Ullman, 2010, p. 184).

Columnas principales:

Soportan el peso completo de la estructura superior, pasarela y operarios, mediante la interacción con el suelo.

Otorgan la altura necesaria de la estructura.

Distribuyen las cargas.

Vigas:

Dan forma a la estructura soportando el peso de los condensadores mediante la distribución de las cargas.

Evitan desplazamientos horizontales y verticales.


Uniones (fijas placas metálicas):

Mantienen la estructura rígida.

Fijaciones (perno, soldaduras):

Enlazan los componentes estructurales.

Escaleras:

Otorgan acceso a la parte superior de la estructura, brindando seguridad y comodidad de desplazamiento al usuario.

Pasarela:

Otorga comodidad y seguridad para el desplazamiento, permitiendo un trabajo óptimo en la mantención de los condensadores.

Grupo 2 | 19


ILUSTRACIÓN 8 DESCOMPOSICIÓN EN SUS FUNCIONES

7.4.1.3 Refinamiento de las sub-funciones

El objetivo es descomponer la estructura en sub-funciones lo más fino posible. Esto significa que de cada sub-función se pueda dividir en más sub sub-funciones (Ullman, 2010, pp. 188-189).

Columnas principales:

Soportan el peso completo de la estructura superior, pasarela y operarios, mediante la interacción con el suelo.



Grupo 2 | 20


Vigas:

Dan forma a la estructura soportando el peso de los condensadores mediante la distribución de las cargas.

Evitan desplazamiento horizontal y vertical.


Vigas estructurales:

Otorgan rigidez a la estructura evitando desplazamiento vertical y horizontal.


Vigas diagonales:

Otorgan refuerzo a las vigas estructurales.

Impiden los desplazamientos horizontales de las vigas estructurales.

Vigas apoyo pasarela:

Otorgan apoyo a la estructura de la pasarela.

Uniones (fijas placas metálicas):

Mantienen la estructura rígida.

Fijaciones:


Pernos:

Enlazan los componentes estructurales de forma fácil de fijar y retirar.

Soldadura:

Enlaza los componentes estructurales de forma permanente.

Escaleras:

Otorgan acceso a la parte superior de la estructura, brindando seguridad y comodidad de desplazamiento al usuario. Piso industrial:

Antideslizante.

Evita la acumulación de agua.

Soporta la carga del operario.

Grupo 2 | 21


Pasamanos:

Otorgan seguridad.

Soportan el peso de los operarios en forma vertical.

Evitan caídas desde la estructura. Rodapié:

Evita la caída de materiales desde la parte superior de la estructura.

Pasarela:

Otorga comodidad y seguridad para el desplazamiento y permitir un trabajo óptimo en la mantención de los condensadores. Piso industrial:

Antideslizante.



Pasamanos:

Otorgan seguridad.

Soportan el peso de los operarios en forma vertical.

Evitan caídas desde la estructura.

Rodapié:

Evita la caída de materiales desde la parte superior de la estructura.

Color:

Otorga seguridad e información dependiendo del color del cual se pinte.

Anticorrosivo.

Grupo 2 | 22


ILUSTRACIÓN 9 REFINAMIENTO SUB FUNCIONES

Grupo 2 | 23


Tabla final funciones y sub-funciones

Partes Sub-función Cómo lo hace Partes Refinación sub función

Cómo lo hace

Columnas principales

Soportan el peso completo de la estructura superior, pasarela y operarios.


Distribuyen la energía de deformación en toda la estructura, mediante la interacción con el suelo está energía es liberada.

Vigas Dan forma a la estructura soportando el peso de los condensadores.

Evitan desplazamiento horizontal y vertical.

Distribuyen la energía de deformación al resto de la estructura para hacerla llegar a los pilares traspasando esta energía a ellos

Vigas estructurales

Otorgan rigidez a la estructura evitando el desplazamiento vertical y horizontal.

Absorben las cargas traspasadas por las vigas diagonales y pasarela.

Distribuyen las cargas generadas por las demás vigas, traspasándola a las principales y el piso.

Vigas diagonales


Impide el desplazamiento horizontal de las vigas estructurales.

Ayudan la absorción de la energía de deformación.

Grupo 2 | 24


Disminuyen la tensión generada en las vigas estructurales mediante el traspaso de éstas.

Vigas apoyo pasarela

Otorgan apoyo a la estructura de la pasarela

Transfieren la fuerza peso del piso de la pasarela a la estructura

Uniones Enlazan los componentes estructurales.

Mantienen la estructura rígida limitando el desplazamiento horizontal y vertical.

Fijaciones Enlazan los componentes estructurales.


Mediante la utilización de distintos componentes que soportan los esfuerzos originados por los componentes estructurales, estos crean un equilibrio estático evitando el movimiento de la fijación.

Pernos Enlazan los componentes estructurales de forma fácil de fijar y retirar.

Mediante la absorción de la energía de tensión generadas por las vigas.

Soldadura Enlaza los componentes estructurales de forma permanente.

Mediante la absorción de la energía de tensión generadas por las vigas.

Grupo 2 | 25


Escaleras Permiten el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

Mediante la absorción de la energía de deformación.

Soporta el peso de los operarios y lo transfiere al resto de la estructura.

Piso industrial

Antideslizante.


Permite al operario desplazarse sobre él.


Pasamanos Otorgan seguridad.


Soportan la energía generada por el peso de los operarios en forma horizontal transfiriéndola de forma vertical a la estructura.

Rodapié Evita la caída de materiales desde la parte superior de la estructura.

Absorbe la energía producida por el choque de los materiales contra el rodapié y transfiere está energía a la estructura.

Pasarela Permite el desplazamiento de los operarios en forma rápida y segura.

Evita la caída de los usuarios desde la parte superior a la inferior.

Distribuye las cargas al resto de la estructura transfiriendo la energía de deformación a la estructura principal.

Grupo 2 | 26


Piso industrial

Antideslizante.


Permite al operario desplazarse sobre él.

Soporta la carga del operario

Pasamanos Otorgan seguridad.


Soportan la energía generada por el peso de los operarios horizontalmente transfiriéndola de forma vertical a la estructura.

Rodapié Evita la caída de materiales desde la parte superior de la estructura.

Absorbe la energía producida por el choque de los materiales contra el rodapié y transfiere esta energía a la estructura.

Color Otorga seguridad e información dependiendo del color del cual se pinte.

Anticorrosivo.

Previene la corrosión mediante elementos químicos que evitan la interacción del material con el medio ambiente.

Grupo 2 | 27


7.5 Generación de conceptos

7.5.1 Métodos de generación de conceptos

Existen métodos que requieren de un punto de vista grupal y otros que solo requieren de un punto de vista personal. Se utiliza un desarrollo de concepto en base al conocimiento de la función del producto. Para obtener un mejor resultado se utiliza el método de lluvia de ideas (Ullman, 2010, p. 190).

7.5.2 Lluvia de ideas

Luego del desarrollo e identificación de las sub-funciones, se procede a realizar el método de generación de conceptos “lluvia de ideas” (Ullman, 2010, p. 190), de la cual se obtienen los siguientes conceptos:

- Cuadrada con esquineros. - Cuadrada con vigas diagonales. - Rectangular con vigas horizontales. - Triangular compartida. - Triángulos independientes. - Perfiles cilíndricos para las bases. - Pasarela de plástico. - Ascensor para subir a la pasarela. - Estructura galvanizada. - Fijaciones o empotramiento al piso sin necesidad de pernos. - Estructura superior e inferior sostenida por imanes. - Condensadores afirmados con cadenas. - Pasarela colgante. - Condensadores afirmados por una grúa. - Estructura de madera. - Condensadores con la posibilidad de ser levantados y bajados con un sistema hidráulico. - Iluminación para la estructura autosustentable.

7.5.3 Creación de la morfología:

Con la finalidad de desarrollar un producto de calidad, el equipo de trabajo genera la mayor cantidad de ideas, donde se realiza el método morfológico, que tiene como finalidad poder crear una morfología de todas las funciones dentro de la estructura, este consta de 3 pasos principales:

1) Ordenar las sub-funciones que deben ser cumplidas. 2) Encontrar conceptos que logren satisfacer esta necesidad. 3) Combinar estos conceptos en un concepto general el cual logre cumplir con el requerimiento

funcional del sistema. (Ullman, 2010, pp. 204-208)

Grupo 2 | 28


7.5.3.1 Ordenar las sub-funciones que deben ser cumplidas y encontrar conceptos que logren satisfacer está necesidad

Morfología

Producto: Estructura condensadores Nombre de la organización : grupo 2

Función Idea 1 Idea 2 Idea 3 Idea 4 Idea 5

Estructura: Soporta los condensadores.

CUADRADA CON

ESQUINEROS

CUADRADA CON

VIGAS DIAGONALES

RECTANGULAR CON

VIGAS HORIZONTALES

TRIANGULAR

COMPARTIDA

TRIÁNGULOS

INDEPENDIENTES

Pilares: Soportan el peso completo de la estructura superior, pasarela y operarios. Otorgan la altura necesaria de la estructura. Distribuyen las energías de deformación en la estructura y genera rigidez.

PERFILES CUADRADOS

ASTM A500

TUBOS ASTM A500

PERFILES

RECTANGULARES

ASTM A500

TRIANGULAR CON

PERFILES

ENTRELAZADOS

CUADRADA CON

PERFILES

ENTRELAZADOS

Viga estructural: Otorga rigidez a la estructura evitando el desplazamiento vertical y horizontal Absorbe las cargas traspasadas por las vigas diagonales y pasarela.

PERFIL ANGULAR

PERFIL EN T

PERFIL CUADRADO

PERFIL IPE

PERFIL EHA

Vigas diagonales: Otorgan refuerzo a las vigas estructurales. Impiden el desplazamiento horizontal de las vigas estructurales. Disminuyen la tensión generada en las vigas estructurales.

PERFIL ANGULAR

PERFIL EN T

PERFIL CUADRADO

PERFIL IPE

PERFIL EHA

Grupo 2 | 29


Uniones: Enlazan los componentes estructurales. Mantienen la estructura rígida limitando el desplazamiento horizontal y vertical.

APERNADO

EMPOTRADO

EMPOTRADO Y

APERNADO

APERNADO CON

PLACAS

APERNADO CON LA

FORMA DE LA

COLUMNA

Fijaciones: Enlazan los componentes estructurales. Mantienen la estructura rígida limitando el desplazamiento horizontal y vertical.

UNIÓN EN X

SOLDADURA

UNIÓN TRES EN UNO

PERNOS CON

AGARRE

PEGAMENTO

INDUSTRIAL

Escaleras: Permiten el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

ESCALA VERTICAL CON

CONTENEDOR

RAMPLA

ESCALERA EN U

ESCALERA

CONVENCIONAL

ESCALERA DE

CARACOL

Escaleras: Permiten el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

ESCALA VERTICAL CON

CONTENEDOR

RAMPLA

ESCALERA EN U

ESCALERA

CONVENCIONAL

ESCALERA DE

CARACOL

Grupo 2 | 30


Pasamanos escalera: Otorgan seguridad. Evitan caídas desde la estructura.

PASAMANOS CON

BARRAS HORIZONTALES

DE CONTENCIÓN

PASAMANOS CON

UNA BARRA DE

CONTENCIÓN Y

RODAPIÉ

PASAMANOS CON

BARRAS VERTICALES DE

CONTENCIÓN

BARRAS PAPALES

PASAMANOS CON

MALLAS DE

CONTENCIÓN

Piso escalera: Antideslizante. Evita la acumulación de agua. Permite al operario desplazarse sobre pasarela.

MALLA INDUSTRIAL

CON ORIFICIOS EN

FORMA DE ROMBOS

MALLA INDUSTRIAL

CON ORIFICIOS EN

FORMA DE CIRCULAR

PISO INDUSTRIAL

PLACA MACIZA

PARRILLA

INDUSTRIAL

RECTANGULAR

Rodapié: Evita la caída de materiales desde la pasarela.

RODAPIÉ DE MADERA

RODAPIÉ RECTO

RODAPIÉ ANGULAR

Pasarela: Permite el desplazamiento de los operarios de forma rápida y segura. Evita la caída de los usuarios desde la parte superior a la inferior.

PASARELA

CONVENCIONAL

PASARELA COLGANTE

PASARELA MÓVIL

Apoyo estructura pasarela: Otorga apoyo a la estructura de la pasarela.

APOYO EN X

APOYO EN X MÁS UN

APOYO ANGULAR

APOYO DE MADERA

ANGULAR

APOYO APERNADO

Grupo 2 | 31


Piso pasarela: Antideslizante. Evita la acumulación de agua. Permite al operario desplazarse en pasarela.

MALLA INDUSTRIAL

CON ORIFICIOS EN

FORMA DE ROMBOS

MALLA INDUSTRIAL

CON ORIFICIOS EN

FORMA DE CIRCULAR

PISO INDUSTRIAL

PLACA MACIZA

PARRILLA

INDUSTRIAL

RECTANGULAR

Pasamanos: Otorgan seguridad. Evitan caídas desde la pasarela.

PASAMANOS CON

BARRAS HORIZONTALES

DE CONTENCIÓN

PASAMANOS CON

UNA BARRA DE

CONTENCIÓN Y

RODAPIÉ

PASAMANOS CON

BARRAS VERTICALES DE

CONTENCIÓN

BARRAS PAPALES

PASAMANOS CON

MALLAS DE

CONTENCIÓN

Rodapié: Evita la caída de materiales desde la pasarela.

RODAPIÉ MADERA

RODAPIÉ RECTO

RODAPIÉ ANGULAR

Viga pasarela: Distribuye las energías de deformación en la estructura y genera rigidez.

BARRA CON SOPORTES

INTERIORES

PERFIL ANGULAR

PERFIL EN T

PERFIL CUADRADO

Pintura: Previene la corrosión.

PINTURA

ANTICORROSIVO

TRATAMIENTOS DE

ELECTROLITOS

Team member: Juan Sepúlveda Team member: Guillermo Aedo Prepared by:

Team member: Oscar Rojas Team member: Checked by: Approved by:

The Mechanical Design Process Designed by Professor David G. Ullman Copyright 2008, McGraw Hill Form # 15.0

Grupo 2 | 32


7.5.3.2 Combinación de ideas para generar un concepto general, el cual logre satisfacer los requerimientos funcionales del sistema

Para la realización de esta etapa se combinan las ideas individuales, que satisfacen cada función. En está es posible generar 8.437.500.000 combinaciones de ideas diferentes, por lo cual se fueron seleccionando solo las ideas que los miembros del equipo creen relevantes.

Combinación de Ideas

Pieza función Combinación de Ideas 1 Combinación de Ideas 2 Combinación de Ideas 3

Estructura:

Soporta el peso de los condensadores.

Cuadrada con esquineros

Pilares

Soportan el peso completo de la estructura superior, pasarela y operarios.


Distribuyen las energías de deformación en la estructura y genera rigidez.

Perfiles cuadrados ASTM A500



Viga estructural

Otorga rigidez a la estructura evitando el desplazamiento vertical y horizontal.

Absorbe las cargas traspasadas por las vigas diagonales y pasarela.

Perfil EHA

Perfil en T

Perfil EHA

Grupo 2 | 33


Vigas diagonales


Impiden el desplazamiento horizontal de las vigas estructurales.

Disminuyen la tensión generada en las vigas estructurales.

Perfil angular

Perfil angular

Perfil angular

Fijación piso

Enlaza los componentes estructurales.

Mantiene la estructura rígida limitando el desplazamiento horizontal y vertical.

Apernado con la forma de la columna

Apernado con placas

Apernado con la forma de la columna

Uniones componentes



Unión tres en uno

Unión tres en uno

Unión tres en uno

Acceso 1

Permite el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

Escalera convencional

Escalera en U


Grupo 2 | 34


Acceso 2

Permite el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

Rampla

Escala vertical con contenedor


Pasamanos escalera

Otorgan seguridad.


Pasamanos con mallas de contención

Pasamanos con barras horizontales de contención


Piso escalera

Antideslizante.


Permite al operario desplazarse sobre pasarela.

Parrilla industrial

Malla industrial con orificios en forma de rombos

Parrilla industrial

Rodapié

Evita la caída de materiales desde la pasarela.

Rodapié recto

Rodapié de madera

Rodapié recto

Grupo 2 | 35


Pasarela

Permite el desplazamiento de los operarios, de forma rápida y segura.

Evita la caída de los usuarios desde la parte superior.

Pasarela convencional



Apoyo estructura pasarela

Otorga apoyo a la estructura de la pasarela.

Apoyo en X más un apoyo angular



Piso escalera

Antideslizante.


Permite al operario desplazarse en pasarela.

Malla industrial con orificios en forma de rombos

Parrilla industrial

Parrilla industrial

Pasamano

Seguridad.

Evita caídas desde la pasarela.

Contención de personal dentro de la vía.

Pasamanos con barras horizontales de contención



Rodapié

Evita la caída de materiales desde la pasarela.

Rodapié recto

Rodapié angular

Rodapié recto

Grupo 2 | 36


Viga pasarela

Distribuye la energía de deformación de la estructura y genera rigidez.

Perfil en T

Perfil Cuadrado

Perfil en T

Pintura

Previene corrosión. Pintura anticorrosivo

Pintura anticorrosivo

Pintura anticorrosivo

7.5.3.3 Explicación de la combinación de ideas:

Combinación de ideas 1:

Se observa en el recuadro superior que la combinación de ideas número 1, para la función forma de la estructura, considera utilizar una estructura cuadrada con esquineros. Los pilares son perfiles cuadrados ASTM A500, estos deben soportar el peso completo de la estructura, además de tener la capacidad de distribuir energía hacia el piso. Las vigas estructurales son de perfil EHA, las vigas diagonales son de perfil angular, la fijación de las columnas es del tipo apernada, adaptándose a la forma de la columna, el sistema que une los componentes estructurales es de tres en uno. Los accesos son dos, el primero es un acceso con una escalera convencional, y el segundo acceso una rampla; la seguridad de los accesos incluyen un pasamanos con mallas de contención, el piso de los accesos es de parrilla industrial, para evitar la caída de elementos se considera el uso de rodapié recto. Para el desplazamiento superior se utiliza una pasarela convencional, esta se encuentra afirmada por un soporte en X con un sub apoyo angular, los que sujetan un perfil en T que cumple la función de dar rigidez a la misma, el piso de las pasarelas es de parrilla industrial, para la seguridad se contempla el uso de pasamanos con mallas de contención, se incluye la utilización de rodapié recto. Se contempla el uso de pintura anticorrosiva.


En la segunda combinación de ideas, para la forma de la estructura se utiliza una de cuadrados con vigas diagonales, pilares de perfiles cuadrados ASTM A500, las vigas estructurales son del tipo perfil en T, vigas diagonales de perfil angular, la fijación de las columnas es del tipo apernada, adaptándose a la forma de la columna, el sistema que une los componentes estructurales es de tres en uno. Para el primer acceso se selecciona una escalera en forma de U, considerando para la seguridad de este la utilización de

Grupo 2 | 37


pasamanos con barras horizontales de contención, el piso de este es de malla industrial con orificios en forma de rombos, en la seguridad inferior del acceso se considera la implementación de rodapié de madera; y para el segundo acceso se selecciona una escalera vertical con un contenedor de seguridad. Se opta por una pasarela convencional, el apoyo es un soporte en X con un sub apoyo angular, los que sostienen los perfiles cuadrados que cumplen la función de ser vigas de la pasarela, para el piso se selecciona un piso de malla industrial con orificios en forma de rombos, en términos de seguridad se utilizan pasamanos con barras horizontales de contención y el uso de rodapié angular. Se contempla el uso de pintura anticorrosiva.


En la tercera combinación de ideas, la forma de la estructura es de triángulos independientes, los pilares utilizados son perfiles cuadrados ASTM A500, las vigas estructurales seleccionadas son de perfil EHA, las vigas diagonales son de tipo perfil angular, la fijación de las columnas es del tipo apernada, adaptándose a la forma de la columna, el sistema que une los componentes estructurales es de tres en uno. Los accesos son de tipo escalera convencional, para la seguridad se utilizan pasamanos con mallas de contención, pisos tipo parrilla industrial y se considera la implementación de rodapié recto. Se selecciona una pasarela convencional, la que se encuentra afirmada por un soporte en X con un sub apoyo angular, los que sujetan un perfil en T que cumple la función de dar rigidez, el piso de las pasarelas es de parrilla industrial, se incluyen pasamanos con mallas de contención y la utilización de rodapié recto. Se contempla el uso de pintura anticorrosiva.

7.6 Evaluación de conceptos

La finalidad es invertir la menor cantidad de recursos, en esta etapa se decide que conceptos tienen el mayor potencial, para convertirse en un producto de calidad (Ullman, 2010, p. 213).

Cada integrante evalúa los conceptos por medio de una matriz de Pugh, estos son: requerimientos del cliente, especificaciones de ingeniería y punto de vista del grupo, posteriormente se calcula un promedio de cada matriz y se elige aquella que posee el mayor (Ullman, 2010, pp. 223-224).

Este método, ha demostrado ser efectivo en la comparación de conceptos, ya que proporciona una manera de cotejar cada combinación de ideas, en relación con las demás, de acuerdo a su capacidad, para cumplir los criterios mediante la comparación de los puntajes obtenidos (Ullman, 2010, p. 222).

Este método logra ser más eficaz si cada miembro del equipo lo realiza de forma independiente y luego sus resultados individuales son comparados.

ILUSTRACIÓN 10 FASE DE

DISEÑO CONCEPTUAL

(ULLMAN, 2010, P. 214)

Grupo 2 | 38


La matriz de Pugh cuenta de 6 pasos los cuales son:

1) Problemática.

2) Conceptos o alternativas.

3) Criterios.

4) Porcentaje de importancia.

5) Evaluación con respecto al datum.

6) Resultados.

(Ullman, 2010, pp. 223-225)

7.6.1 Paso 1 problemática

La problemática es elegir un concepto que logre satisfacer las necesidades del cliente (Ullman, 2010, p. 222).

7.6.2 Paso 2 conceptos o alternativas

Cada integrante del equipo hace combinaciones de ideas según su criterio, estas son comparadas entre ellas. (Ullman, 2010, p. 223).

Los conceptos generados fueron 3 los cuales se especifican en la morfología.

7.6.3 Paso 3 criterios de comparación

Los criterios son generados bajo la base de la matriz QFD, mezclando los requerimientos del cliente, las especificaciones de ingeniería y el punto de vista de cada integrante (Ullman, 2010, p. 223).

Los criterios generados fueron los siguientes:

1. Comodidad.

2. Seguridad.

3. Facilidad de instalación.

4. Resistencia al medio.

5. Eliminación de agua de la superficie.

ILUSTRACIÓN 11 ESTRUCTURA BÁSICA PARA LA DECISIÓN DE LA MATRIZ

(ULLMAN, 2010, P. 222)

Grupo 2 | 39


7.6.4 Paso 4 porcentajes de importancia:

Se le otorga un nivel de importancia a cada criterio, el cual tiene relación con el porcentaje entregado en la matriz QFD, con esto se logra definir cuáles son los criterios más importantes y menos importantes (Ullman, 2010, p. 223).

Los porcentajes de importancia fueron los siguientes:

Comodidad 20%

Seguridad 20%

Facilidad de instalación 15%

Resistente al medio 25%

Eliminación de agua de la superficie 20%

7.6.5 Paso 5 evaluaciones con respecto al datum

Se evalúan las alternativas, los integrantes del equipo tienen una alternativa preferida. Este concepto se utiliza como datum, los otros diseños se comparan con este, mediante los criterios definidos en el paso 3. Si la combinación de ideas no cumple el criterio, se le da una puntación de:

+1 si cumple mejor que el datum el criterio

0 si cumple al igual que el datum de criterio

-1 si no cumple con el criterio

(Ullman, 2010, pp. 223-224)

7.6.6 Paso 6 resultados:

Se suman los puntajes de cada concepto, se calcula el total y el total ponderado (Ullman, 2010, pp. 224-226).

Grupo 2 | 40


7.6.7 Resultados obtenidos

Los resultados de la evaluación de cada integrante y los finales se muestran en la tabla 3:

TABLA 3 EVALUACIÓN MATRIZ PUGH

Grupo 2 | 41


7.6.8 Cálculo del promedio de las matrices Pugh

Se calcula el promedio de cada matriz de Pugh del total y el ponderado. Como se observa, el total ponderado es positivo la combinación de ideas verde y azul, las que superan ampliamente al datum.

TABLA 4 CÁLCULO PROMEDIO MATRIZ PUGH

7.6.9 Elección

Se distingue que existe una diferencia no muy relevante, por lo que se opta utilizar una mezcla de estas (Ullman, 2010, p. 226). Cumpliendo los requerimientos del cliente, los que son respaldados por los resultados de la matriz de Pugh. Estas combinaciones solo difieren en dos criterios que son el tipo de estructura y el segundo acceso a la pasarela. De acuerdo a los resultados se utiliza la estructura en forma cuadrada propuesta en la combinación verde, puesto que representa un modelo sencillo y de fácil manipulación, en el caso del segundo acceso se emplea la combinación azul, debido a que es la forma más cómoda y fácil de acceder a la pasarela.

8 Generación del producto

Esta etapa se enfoca en el diseño de este, el objetivo es refinar los conceptos para mejorar la calidad, finalmente se transforman los conceptos desarrollados en la etapa anterior, en productos que puedan cumplir su función, estos conceptos tienen diferentes niveles de refinamiento.

Para generar un producto de calidad es necesario realizar un refinamiento del producto, existen diferentes formas de mejorar el producto todas estas giran en torno a la función algunas son:

Forma: geometría de los materiales que se venden en el mercado.

Producción: tipos de materiales a utilizar y como se fabrican estos, ensamble.

Materiales: este campo está restringido al acero.

ILUSTRACIÓN 12 FASE DEL DISEÑO

DEL PRODUCTO EN EL PROCESO DE

DISEÑO (ULLMAN, 2010, P. 242)

Grupo 2 | 42


Posteriormente se continúa con la etapa de evaluación, la cual consiste en reevaluar cada modelo para ver si cumple con los requerimientos, esto se realiza por medio de:

Realización de diagramas de cuerpo libre.

Identificación de las condiciones de borde.

Fuerzas externas.

Condiciones de equilibrio.

Fuerzas cortantes y momentos flectores.

Análisis de esfuerzos.

Diseño y elección de perfiles adecuados.

Si el producto no cumple con los requerimientos, debe ser refinado y reevaluado, lo cual se realiza a través de un proceso iterativo, hasta conseguir un producto que cumpla con los requerimientos, pudiéndose generar nuevos conceptos. El inconveniente es que se debe volver atrás para realizar nuevamente un análisis Pugh, lo que genera una inversión excesiva de tiempo, por lo que se recomienda utilizar conceptos preestablecidos.

8.1 Generación de la forma

Se genera un modelo inicial, el que nace de la evaluación de conceptos, este modelo corresponde a la combinación de ideas azul y verde. EL proceso finaliza si cumple con los requerimientos del cliente y los requerimientos de ingeniería (Ullman, 2010, p. 246).

8.1.1 Restricciones espaciales

La estructura que se diseña, no cuenta con límites de espacio, ya que se sitúa en un lugar con un espacio suficiente (Anexo restricciones espaciales 18.10) (Ullman, 2010, p. 247).

ILUSTRACIÓN 13 ELEMENTOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DEL PRODUCTO

(ULLMAN, 2010, P. 244)

Grupo 2 | 43


8.1.2 Configuración de componentes

La estructura que se desarrolla se divide en tres componentes principales (Anexo explicación estructura 18.11):

Estructura principal: es la encargada de soportar los condensadores. Esta es subdividida en:

o Vigas principales: son las encargadas de soportar los condensadores y la pasarela. o Vigas secundarias: son las encargadas de soportar los condensadores. o Columnas principales: son las encargadas de soportar y dar la altura necesaria a la

estructura.

Pasarela: es la encargada de otorgar libre desplazamiento sobre la estructura, dando espacio para hacer las respectivas mantenciones a los condensadores.

o Pasamanos: otorgan seguridad durante el desplazamiento sobre la pasarela.

Escaleras: son las encargadas de dar acceso a la pasarela (Merritt, 1994, pp. 1127-1132).

o Peldaños: son los encargados de soportar al operario mientras accede desde la base a la pasarela.

o Soportes escalera: son los que soportan la estructura de la escalera. o Pasamanos: otorgan seguridad durante el desplazamiento sobre la escalera.

La función general la cumple la estructura principal, la forma se encuentra limitada por la base de los condensadores, la cual es rectangular y permanece en contacto con la estructura para soportarlos, con las siguientes dimensiones: ancho: 1520 (mm), largo: 2205 (mm). Otro parámetro a tener en cuenta es la altura del piso a la primera viga, la que impide el libre tránsito bajo la estructura. Existen vigas y columnas auxiliares bajo las principales, estas son fundamentales para la distribución de las cargas y la disminución de desplazamientos.

8.1.3 Desarrollo de conexiones

“Las conexiones o interfaces entre componentes soportan su función y determinan su posición y localización relativa” (Ullman, 2010, p. 249).

Para la generación de las estructura, es primordial el ensamble de los componentes de esta, por esta razón se utilizan dos tipos de ensambles: pernos y soldaduras.

Grupo 2 | 44


8.1.4 Soldaduras

Se utiliza soldadura al arco punto azul, ya que esta es la más adecuada para las necesidades de la estructura, debido a sus propiedades; la que se usa en la unión de vigas, escaleras y pasamanos. En la estructura existen dos tipos de uniones:

TABLA 5 TIPOS DE UNIONES PRESENTES EN LA ESTRUCTURA

Unión a tope Unión esquina

Dado que el límite de fluencia es mayor al del acero A240ES, no es necesario estudiar los esfuerzos en la unión, lo mismo sucede con la resistencia a la tracción ( Anexo propiedades de la soldadura Punto Azul 18.12).

9 Protección de la estructura

El efecto de la corrosión es importante en la durabilidad de la estructura, al igual que la visualización de los distintos elementos para la seguridad de los operarios, por lo que se considera un método de aplicaciones de pintura para proteger la estructura completa (Anexo propiedades pintura anticorrosiva 18.13).

10 Lista de materiales

En la tabla 6, se muestran los materiales fundamentales para la estructura:

TABLA 6 LISTA DE MATERIALES (ULLMAN, 2010, PÁG. 246)

Bill of material

producto Estructura condensadores Frival

Ítem Cantidad Nombre Material

1 20 barras de 6 (m) Perfil cuadrado ASTM A500,75x75x2 (mm) Acero A240ES

2 15 barras de 6 (m) Perfil cuadrado ATM A500, 30x30x2 (mm) Acero A240ES

3 21 barras de 6 (m) Perfil rectangular ASTM A500, 25x15x2 (mm) Acero A240ES

4 3 barras de 6 (m) Perfil cuadrado ASTM A500, 75x75x6(mm) Acero A240ES

5 36 barras de 6 (m) Tubos ASTM A500 2 pulgadas x 1mm Acero A240ES

6 18 gal Pintura

7 4 kg Electrodo punto azul 8 22 planchas de parrilla soldada Parilla soldada 3000 x 970 (mm)

integrantes Guillermo Aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Preparado por: grupo 2 Revisado por: grupo 2

The Mechanical Design Process Designed by Professor David G. Ullman Copyright 2008, McGraw-Hill Form # 23.0

Grupo 2 | 45


11 Memoria de cálculo

Para la construcción de la memoria de cálculo, se utiliza como referencia la norma chilena NCh 427, la cual especifica los requisitos mínimos que debe cumplir.

Para la realización de los cálculos, se deben definir dos variables de la Ilustración 14 Variables incidentes en el cálculo de la estructura, los cuales se mantienen sin cambios a lo largo de este proceso, estos son:

Material utilizado

Carga aplicada

Por lo que el parámetro variable es la geometría, la cual se debe adaptar al material utilizado y a la carga aplicada.

11.1 Elección del acero

Para proceder con esta etapa de se debe tener en cuenta varios criterios:

Material homogéneo e isotrópico

Material dúctil

Disponibilidad

Estructural soldable

Después de tener estos criterios definidos, se debe estudiar la norma chilena NCh203 of 2006, que entrega las características más importantes de los aceros, tales como si es dúctil, la tensión de fluencia mínima, si es acero estructural y si es soldable. Para su comprensión, se muestra la nomenclatura que utiliza:

A XXX (E, ES) (P)

A: acero al carbono

XXX: tensión de fluencia mínima en [MPa]

E: acero estructural

ES: acero estructural soldable garantizado

P: acero con propiedades especiales para diseños sismo-resistentes u otros diseños sometidos a cargas de origen dinámico.

ILUSTRACIÓN 14 VARIABLES INCIDENTES EN EL CÁLCULO DE

LA ESTRUCTURA

Grupo 2 | 46


En este caso se utiliza un acero A240ES, este es el que se encuentra comúnmente en los locales comerciales y es uno de los más utilizados para la construcción de estructuras, en la siguiente tabla se observa el límite de fluencia mínima y la tensión de rotura.

TABLA 7 CARACTERÍSTICAS DEL ACERO SELECCIONADO

Acero 𝜎𝑦[𝑀𝑃𝑎] 𝜎𝑢 [𝑀𝑃𝑎]

A240ES 240 360 a 460

11.2 Factor de seguridad

Es el cociente entre el valor calculado de la capacidad máxima del sistema y el valor del requerimiento al cual es sometido.

11.2.1 Estimación de factor de seguridad

Para estimar el factor de seguridad, se utiliza el método “Regla empírica para el factor de seguridad” (Ullman, 2010, pp. 405-406).

Donde se consideran los siguientes criterios:

𝐹𝑆 = 𝐹𝑆𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 ∗ 𝐹𝑆𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 ∗ 𝐹𝑆𝑔𝑒𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟í𝑎 ∗ 𝐹𝑆𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠 ∗ 𝐹𝑆𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑

11.2.2 Estimación de la contribución para el material

Para la estimación de la contribución del material, se utiliza:

𝐹𝑆𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 1.1 Si las propiedades del material son obtenidas de un libro o valores de las empresas de manufactura (Ullman, 2010, p. 405).

Ya que para este proyecto se tienen los catálogos de los materiales a utilizar.

11.2.3 Estimación de la contribución para el esfuerzo de carga

Para la estimación de la contribución para el esfuerzo de carga, se utiliza:

𝐹𝑆𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 = 1.0 − 1.1 Si las cargas están bien definidas como estáticas o fluctuantes,

Grupo 2 | 47


Si no existen sobrecargas anticipadas o cargas de impacto y si un método preciso de esfuerzo ha sido utilizado (Ullman, 2010, p. 405).

Para este proyecto se ocupa 𝐹𝑆𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 = 1.1 , debido a que se conocen las cargas, y se ha implementado un buen método.

11.2.4 Estimación de la contribución de la geometría

Por la naturaleza de la estructura a realizar, se escoge:

𝐹𝑆𝑔𝑒𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟í𝑎 = 1.0 Si las tolerancias de manufacturas son promediadas (Ullman, 2010, p. 405).

11.2.5 Estimación de la contribución para el análisis de fallas

Para el análisis de fallas, se escoge:

𝐹𝑆𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠 = 1.2 Si el análisis de fallas a utilizar es una simple extensión de las teorías

anteriores, tales como multiaxial, esfuerzo de fatiga totalmente invertido o tensiones uniaxiales medias distintas de cero. (Ullman, 2010, p. 406)

11.2.6 Estimación de la contribución para la confiabilidad

Para la confiabilidad, se escoge:

𝐹𝑆𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 1.4 − 1.6 Si la seguridad debe ser alta, es decir, mayor a 99%. Estos valores son

en el mejor de los casos, unas estimaciones sobre la base de una verbalización de los factores (Ullman, 2010, p. 406; Ullman, 2010).

En este proyecto se utiliza 𝐹𝑆𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 1.4, ya que se desea que la estructura sea segura.

11.2.7 Presentación del factor de seguridad

Teniendo en cuenta lo anterior, se tiene:

𝐹𝑆𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 1.1 𝐹𝑆𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 = 1.1 𝐹𝑆𝑔𝑒𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟í𝑎 = 1.0

𝐹𝑆𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠 = 1.2

𝐹𝑆𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 1.4

Grupo 2 | 48


Calculando el factor de seguridad:

𝐹𝑆 = (1.1) ∗ (1.1) ∗ (1.0) ∗ (1.2) ∗ (1.4) = 2.0328

11.3 Estimación del 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒

Teniendo en cuenta que se utiliza un acero A240ES y el factor de seguridad, se procede a calcular el 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒

𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 =𝜎𝑦

𝐹𝑆=

240[𝑀𝑃𝑎]

2.0328= 118.06 [𝑀𝑃𝑎]

11.4 Estimación del 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒

Como el 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 , es aproximadamente la mitad del 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 , es decir:

𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 59.03 [𝑀𝑃𝑎]

12 Evaluaciones del producto

Para determinar la forma concisa del producto, es necesario formular un concepto, al cual se le modifican características según el funcionamiento deseado, hasta obtener un producto satisfactorio, el que se analiza con más detalle en las etapas posteriores. Para la creación de la estructura, es necesario realizar un proceso iterativo, el cual consiste en la modelación de prototipos, los cuales son basados en el diseño obtenido mediante la matriz de Pugh. Los modelos son simulados mediante el software Creo con la opción “vigas”, la cual simula la forma y las características de los perfiles. La finalidad es simular el comportamiento de la estructura al ser sometida a cargas estáticas, optimizando tiempo. Para la elección, se estudian los siguientes parámetros entregados por el software:

Desplazamiento: o Según la norma NCh 427, el desplazamiento máximo que puede sufrir la viga está dada según

la fórmula 𝐿

700, donde L es la distancia máxima entre apoyos.

Esfuerzo Von Misses: o Existen varias teorías de fallas una de ellas es el esfuerzo de Von Misses, la cual permite definir

si el material se fractura o cede bajo una carga estática, el límite de fluencia es el esfuerzo máximo que resiste el material antes de sufrir una deformación permanente. El esfuerzo Von Misses es una de las teorías de falla que más se ocupa actualmente, ya que se encuentra de acuerdo con los análisis experimentales, siendo la más certera. Esta se calcula

mediante la fórmula 𝜎𝑣𝑜𝑛 𝑚𝑖𝑠𝑠𝑒𝑠 ≤𝜎𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙

𝐹𝑠, donde el factor de seguridad es de 2.0328, el Von

Misses calculado es de 𝜎𝑣𝑜𝑛 𝑚𝑖𝑠𝑠𝑒𝑠 ≤ 118.06

Grupo 2 | 49


Índice de falla

o El índice de falla es un valor, que permite calcular el factor de seguridad presente en la

estructura mediante la fórmula 1

𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎= 𝐹𝑆 , como el factor de seguridad, ya se

encuentra definido, y cuyo valor es 2.0328, el índice de falla debe ser menor o igual a 0.49.

Para definir la estructura final se analizan 3 estructuras mediante el proceso explicado anteriormente, seleccionando la que se adecua de mejor manera a los criterios, posteriormente se analiza la estructura final mediante cálculos a mano, corroborando los resultados con el software Creo en 3D.

Primera análisis:

Estructura 1

Análisis

Esta estructura se diseña con perfiles cuadrados ASTM A500 con dimensiones 100x100x3 (mm), todas sus partes y componentes son de este tipo de perfil.

Desplazamiento: es de 1.29 (mm) y el máximo permitido según norma es de 3.15 (mm).

Esfuerzo de Von Misses: es de 35.02 MPa y el máximo permisible es de 118.06 MPa.

Índice de fallas: es de 0.1459 y el máximo permisible es de 0.49, por lo cual esta tiene un factor de seguridad de 6.85, se encuentra sobredimensionada.

Grupo 2 | 50


Segundo análisis:

Estructura 2

Análisis

Se diseña con perfiles cuadrados ASTM A500 con dimensiones 75x75x2 (mm) para la mayoría de las partes de la estructura con excepción de las vigas de contorno que tienen una medida de 30x30x2 (mm).

Desplazamiento: es de 1.579 (mm) y el máximo permitido según norma es de 3.15 (mm)


Índice de fallas: es de 0.3269 y el máximo permisible es de 0.49, por lo cual esta tiene un factor de seguridad de 3.05, se encuentra sobredimensionada en menor cantidad que la estructura 1.

El inconveniente de esta estructura es el espacio libre que deja para la pasarela en las esquinas, ya que el área de desplazamiento se reduce a la mitad.

Grupo 2 | 51


Tercer análisis:

Estructura 3

Análisis

Se diseña con perfiles cuadrados ASTM A500 con dimensiones 75x75x2(mm), para toda la estructura.

Desplazamiento: es de 1.579 (mm) y el máximo permitido según norma es de 3.15 (mm)


Índice de fallas: es de 0.3261 y el máximo permisible es de 0.49, por lo cual esta tiene un factor de seguridad de 3.06, se encuentra sobredimensionada.

Esta no presenta el inconveniente de la estructura anterior, ya que el área de desplazamiento en cada sección de la pasarela es constante.

Conclusiones generales de los análisis

Se concluye que la estructura número 3, es la que mejor se adecua a las necesidades de la empresa, por lo cual es la seleccionada, debido a que los parámetros analizados se cumplen de manera satisfactoria. Además la estructura permite una construcción con perfiles de menor dimensión, utilizando solo ángulos rectos lo que genera una facilidad en la construcción.

Grupo 2 | 52


13 Análisis estático de la estructura

El análisis estructural brinda información necesaria para definir la geometría del material a utilizar.

Se toma en cuenta el frontis y el costado de la estructura, donde se apoyan los condensadores. La forma de la estructura se repite 3 veces, ya que son 3 condensadores ver ilustración 15. Se analizan 3 vigas, de las cuales 2 de ellas se encuentra sometidas a una carga distribuida y la restante a una carga puntual ver ilustración 16 y 17.

Los análisis de las vigas se realizan utilizando 2 métodos, el primero, se hace a través de un prontuario básico para el análisis de estructuras simples, el cual entrega resultados más cercanos a la realidad, ya que considera todas las reacciones y momentos que afectan a la viga. (Caminos, s.f.).

El segundo es el método de las secciones, el cual es realizado mediante diagrama de cuerpo libre, con el que se encuentran las reacciones que afectan a la viga, este es una simplificación de la situación real y entrega una aproximación del resultado, ya que se desprecian momentos en ciertos apoyos, es por esta razón que se pueden construir ecuaciones para encontrar las fuerzas cortantes y momentos flectores. (Cárdenas & Aguilera, 2014)

Ambas ayudan a obtener los diagramas de: fuerzas cortantes y momentos flectores, a lo largo de la viga.

13.1.1 Determinación de la carga aplicada sobre la estructura

Se determina la carga distribuida en la superficie de contacto, dividiendo la carga de cada condensador en la cantidad de metros que este se apoya:

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑎 = 24000 [𝑁]

2 ∗ (1.520 + 2.205) [𝑚]= 3221.48 [

𝑁

𝑚 ]

Esta carga se define como carga muerta, ya que es una carga que es invariable en el tiempo y que además mantienen su posición.

13.1.2 Determinación de las fuerzas cortantes y momentos flectores

A continuación, se encuentran los diagramas de corte y de momento flector. En estos se observa lo que pasa a lo largo de cada viga de manera gráfica, de los cuales se obtiene información útil del comportamiento de la viga.

ILUSTRACIÓN 15 VISTA SUPERIOR

ILUSTRACIÓN 16 VISTA FRONTAL

ILUSTRACIÓN 17 VISTA LATERAL

Grupo 2 | 53


13.1.2.1 Determinación de las fuerzas cortantes y momentos flectores mediante el método de las secciones

Uno de los problemas principales de la mecánica de sólidos es la investigación de la resistencia interna de un cuerpo, es decir, la naturaleza de las fuerzas que se generan dentro de un cuerpo para equilibrar el efecto de las fuerzas aplicadas externamente. Para tal fin se emplea un método uniforme de enfoque. Se prepara un croquis completo del miembro bajo investigación, sobre el cual se muestran todas las fuerzas externas que actúan sobre él en sus respectivos puntos de aplicación, este se conoce como diagrama de cuerpo libre.

Luego como la determinación de las fuerzas internas causadas por las fuerzas externas es uno de los fines principales de esta ciencia se pasa a una sección arbitraria por el cuerpo separándolo completamente en 2 secciones, a este proceso se le denomina método de las secciones. (Cárdenas & Aguilera, 2014)

En los siguientes cálculos, se debe tener en cuenta que se desprecian las vigas que no soportan los condensadores, ya que en la zona de la pasarela soportan una carga ínfima en comparación a la carga mencionada anteriormente, además las fuerzas presentes en el eje X se igualan a cero.

Grupo 2 | 54


13.1.2.1.1 Análisis viga (A B C) mediante método de las secciones

Determinación de las reacciones viga (A B C)

Cálculo de las reacciones A B C

Apoyo A B Fp = 3221.48 ∗ 1.1025 = 3551.68 N

∑ Fy = 0

A − 3551.68 + B = 0

∑ MA = 0

−3551.68 ∗1.1025

2+ B ∗ 1.1025 = 0

A = 1775.84 N B = 1775.84 N Apoyo B C

Fp = 3221.48 ∗ 1.1025 = 3551.68 N

∑ Fy = 0

A − 3551.68 + B = 0

∑ MA = 0

−3551.68 ∗1.1025

2+ B ∗ 1.1025 = 0

C = 1775.84 N B = 1775.84 N Reacciones: A = 1775.84 N B = 3551.68 N C = 1775.84 N

Grupo 2 | 55


13.1.2.1.2 Análisis viga (A B C) mediante el método de las secciones

Determinación de los momentos flectores y fuerzas cortantes viga (A B C)

Cálculo de las fuerzas cortantes

0 m ≤ 𝑥 < 1.1025 m

∑ 𝐹𝑦 = 0

𝑉1 = 1775.84 − 3221.48 ∗ 𝑥 1.1025 m ≤ 𝑥 < 2.205 m

∑ 𝐹𝑦 = 0

𝑉2 = 5327.52 − 3221.48 ∗ 𝑥

Cálculos de los momentos flectores

0 m ≤ x < 1.1025 m

∑ 𝑀1 = 0

𝑀1 = 1775.84 ∗ 𝑥 − 3221.48 ∗𝑥

2

2

1.1025 m ≤ 𝑥 < 2.205 m

∑ 𝑀2 = 0

𝑀2 = 1775.84 ∗ 𝑥 + 3551.68 ∗ (𝑥 − 1.1025)

− 3221.48 ∗𝑥

2

2

Grupo 2 | 56


13.1.2.1.3 Análisis viga (D E F) mediante el método de las secciones

Determinación de las reacciones viga (D E F)

Cálculo de las reacciones D E F

∑ 𝐹𝑦 = 0

𝐷 + 𝐹 − 3551.68 = 0

∑ 𝑀𝐷 = 0

−1.1025 ∗ 3551.68 + 𝐹 ∗ 2.205 = 0

Reacciones: 𝐹 = 1775.84 N 𝐷 = 1775.84 N

Grupo 2 | 57


13.1.2.1.4 Análisis viga (D E F) mediante el método de las secciones

Determinación de los momentos flectores y fuerzas cortantes viga (D E F)


0 m ≤ x < 1.1025 m

∑ Fy = 0

V1 = 1775.84 N 1.1025 m ≤ x < 2.205 m

∑ Fy = 0

V2 = −1775.84 N


0 m ≤ x < 1.1025 m

∑ M1 = 0

M1 = 1775.84 ∗ x 1.1025 m ≤ x < 2.205 m

∑ M2 = 0

M2 = 1775.84 ∗ x − 3551.68 ∗ (x − 1.1025)

Diagrama fuerza cortante viga D E F

Diagrama momento flector viga D E F

Grupo 2 | 58


13.1.2.1.5 Análisis viga (I J) mediante el método de las secciones

Determinación de las reacciones viga (I J)

Cálculo de las reacciones I J

Fp = 3221.48 ∗ 1.52 = 4896.65N

∑ Fy = 0

I − 4896.65 + J = 0

∑ MI = 0

−4896.65 ∗1.52

2+ J ∗ 1.52 = 0

I = 2448.33 N J = 2448.33 N

Grupo 2 | 59


13.1.2.1.6 Análisis viga (I J) mediante el método de las secciones

Determinación de los momentos flectores y fuerzas cortantes viga (I J)


0 m ≤ x < 1.52 m

∑ Fy = 0

V1 = 2.448.33 − 3221.48 ∗ x


0 m ≤ x < 1.52 m

∑ M1 = 0

M1 = 2448.33 ∗ x + 3221.48 ∗x

2

2

Grupo 2 | 60


13.1.2.1.7 Diagrama general

Diagrama general de reacciones en la estructura

Vista frontal Vista lateral

En la figura se aprecia la vista superior de la estructura, las líneas diagonales representan los pilares principales, las líneas que se muestran paralelas al centro representan las vigas auxiliares, también se representan las columnas principales. Se observan sus reacciones.

Grupo 2 | 61


13.1.2.2 Determinación de las fuerzas cortantes y momentos flectores mediante el prontuario básico para el análisis de estructuras simples

A continuación se determinan las fuerzas cortantes y los momentos flectores, mediante el prontuario básico para el análisis de estructuras simples.

13.1.2.2.1 Análisis viga (A B C) mediante el prontuario básico para el análisis de estructuras simples

Análisis viga (A B C)

Cálculo de las reacciones A B C

RA=RC=1331.88 N RB=4439.6 N

Cálculo Fuerza cortante

VAB =q

8∗ (3l − 8x)

VA = 1331.88 N

VBizq = −VB

der =−5ql

8= −2219.8 N

VBC =q

8∗ (13l − 8x)

VC = −1331.88 N

Cálculo momento flector

MAB =q ∗ x

8∗ (3l − 4x)

MBC =q

8∗ (2l − x)(4x − 5l)

MB =−q ∗ l2

8= −489.466 Nm

Mmáx =9 ∗ q ∗ l2

128= 275.325 Nm

Grupo 2 | 62


13.1.2.2.2 Análisis viga (D E F) mediante el prontuario básico para el análisis de estructuras simples

Análisis viga (D E F)

Cálculo de las reacciones D E

RD = RF =F

2=

4439.6

2= 2219.8 N


VDE =F

2= 2219.8 N

VEF = −F

2= 2219.8 N


MDE =F

2∗ X

MEF =F

2∗ (L − X)

Mmáx = ME =FL

4= 2447 Nm

Diagrama fuerza cortante viga D E F

Diagrama momento flector viga D E F

Grupo 2 | 63


13.1.2.2.3 Análisis viga (I J) mediante el prontuario básico para el análisis de estructuras simples

Análisis viga (I J)

Cálculo de las reacciones I J

RI = RJ =3221.48 ∗ 1.52

2= 2448.32N


VIJ = q(L

2− X)

VI = −VJ =qL

2=

3221.48 ∗ 1.52

2= 2448.32N


Mij =qX

2∗ (L − X)

MK = Mmáx =q ∗ L2

8= 930Nm

Grupo 2 | 64


13.1.2.2.4 Diagrama general

Diagrama general de reacciones en la estructura

Vista frontal Vista lateral

En la figura se aprecia la vista superior de la estructura, las líneas diagonales representan los pilares principales, las líneas que se muestran paralelas al centro representan las vigas auxiliares, también se representan las columnas principales. Se observan sus reacciones.

Grupo 2 | 65


13.1.2.3 Comparación de resultados

Al comparar ambos métodos se observa que la viga principal (A B C), mediante el primer método se obtiene una fuerza cortante máxima de 2219.8 N, mientras que con el segundo, la fuerza cortante máxima es de 1957.86 N, esto se debe a el cálculo en las reacciones de los apoyos. Atendido a que el método utilizado con el prontuario entrega un valor cercano al real, no así en el caso de las secciones, ya que debido a las simplificaciones en los apoyos -dado a que son hiperestáticos- este error es propagado a todas las vigas, debido a que las reacciones son diferentes.

Al comparar los diagramas de momento flector de la viga principal (A B C), se observa que en el método de las secciones, es despreciado el momento generado en el centro, por lo cual al realizar la gráfica, este tiene un valor 0, esto se debe a la idealización del problema. El método del prontuario, representa de mejor manera la situación real, las gráficas de las demás vigas, que se aprecian en los diagramas de fuerzas cortantes y momentos flectores son de igual forma, pero presentan pequeñas diferencias en sus valores máximos, esto se debe a la situación mencionada anteriormente de propagación del error.

13.1.3 Cálculo de los esfuerzos cortantes y esfuerzos normales

Para realizar el cálculo de los esfuerzos cortantes se utilizan los resultados proporcionados por el prontuario básico de estructuras, para calcular los esfuerzos normales se ocupan 2 métodos, el primero es mediante los datos obtenidos del catálogo (Cintac, 2013), el cual específica los datos necesarios para determinar los esfuerzos, entregando una aproximación cercana a la real. El segundo método, se determina mediante Steiner, en el cual son calculados los datos necesarios para determinar los esfuerzos, este método entrega una aproximación con un pequeño grado de inexactitud debido a los decimales utilizados.

Cálculo de esfuerzos cortantes y esfuerzos normales

Información obtenida del catálogo (Cintac, 2013) de los perfiles ocupados:

Grupo 2 | 66


El esfuerzo cortante, se calcula en la sección de la viga donde sea máximo, es decir en el eje neutro

𝜏 =𝑉 ∗ y ∗ 𝐴

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏: esfuerzo cortante en el miembro a un punto situado a una distancia y

𝑉:fuerza cortante interna resultante

𝑦: distancia del centroide de A al eje neutro

𝐴:área sección superior

𝑡:ancho de la sección transversal respecto al eje neutro

𝐼:momento de inercia de toda la sección transversal respecto al eje neutro

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir en la sección más alejada al eje neutro.

𝜎 =𝑀𝑚á𝑥∗𝑌

𝐼 =

𝑀𝑚á𝑥

𝑊

𝜎: esfuerzo normal máximo en el miembro

𝑀𝑚á𝑥: momento máximo

𝑌: distancia perpendicular al eje neutro al punto más alejado de este eje.

𝐼: momento de inercia de toda la sección transversal respecto al eje neutro

Grupo 2 | 67


13.1.3.1 Cálculo de esfuerzos cortantes viga (A B C) mediante catálogo Cintac

Análisis esfuerzo cortante viga (A B C) principal

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante, se calcula en la sección de la viga donde sea máximo, es decir, en el eje neutro.

𝑉𝑚á𝑥 = 2219.8 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑌 ∗ 𝐴

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2219.8 𝑁 ∗ 0.01875 𝑚 ∗

0.000574 𝑚2

2

0.004𝑚 ∗ 5.047 ∗ 10−7𝑚4

𝜏 = 5.917 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜.es menor que el 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos cortantes y que

se encuentra sobredimensionada, ya que el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 68


13.1.3.2 Cálculo de esfuerzos normales viga (A B C) mediante el catálogo Cintac

Análisis esfuerzo normal viga (A B C) principal

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada al eje neutro.

𝑀𝑚á𝑥 = 489.466 𝑁𝑚

𝜎 =𝑀𝑚á𝑥 ∗ 𝑌

𝐼

𝜎 = 489.466 𝑁𝑚 ∗ 0.0375 𝑚

5.047 ∗ 10−7𝑚4

𝜎 = 36.3 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor que el 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos normales y que

se encuentra sobredimensionada, ya que 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 69


13.1.3.3 Cálculo de esfuerzos cortantes viga (D E F) mediante el catálogo Cintac

Análisis esfuerzo cortante viga (D E F)

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante se calcula en la sección de la viga donde sea máximo, es decir, en el eje neutro

𝑉𝑚á𝑥 = 2219.8 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑌 ∗ 𝐴

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2219.8 𝑁 ∗ 0.01875 𝑚 ∗

0.000574 𝑚2

2

0.004𝑚 ∗ 5.047 ∗ 10−7𝑚4

𝜏 = 5.917 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como él 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor que el 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos cortantes y que

se encuentra sobredimensionada, ya que el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 70


13.1.3.4 Cálculo de esfuerzos normales viga (D E F) mediante el catálogo Cintac

Análisis esfuerzo normal viga (D E F)

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada a el eje neutro

𝑀𝑚á𝑥 = 2447 𝑁


𝐼

𝜎 = 2447 𝑁𝑚 ∗ 0.0375 𝑚

5.047 ∗ 10−7 𝑚4

𝜎 = 181.81 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como él 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mayor que él 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga con un coeficiente de seguridad de 2.0328,

no cumple con el requerimiento 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 < 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 , además se aprecia que la viga no falla, ya que

𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 < 𝜎𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙, el cual es de 240 MPa.

Grupo 2 | 71


13.1.3.5 Cálculo de esfuerzos cortantes viga (I J) mediante el catálogo Cintac

Análisis esfuerzo cortante viga (I J)

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante se calcula, en la sección de la viga donde sea máximo, es decir, en el eje neutro.

𝑉𝑚á𝑥 = 2448.32 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑌 ∗ 𝐴

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2448.32 𝑁 ∗ 0.01875 𝑚 ∗

0.000574 𝑚2

2

0.004 𝑚 ∗ 5.047 ∗ 10−7 𝑚4

𝜏 = 6.526 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a los esfuerzos cortantes y que se

encuentra sobredimensionada, ya que 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 72


13.1.3.6 Cálculo de esfuerzos normales viga (I J) mediante el catálogo Cintac

Análisis esfuerzo normal viga (I J)

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde este sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada a el eje neutro

𝑀𝑚á𝑥 = 930 𝑁m


𝐼

𝜎 = 930 𝑁𝑚 ∗ 0.0375 𝑚

5.047 ∗ 10−7𝑚4

𝜎 = 69 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos normales y que se

encuentra sobredimensionada, ya que 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 73


13.2 Cálculo de esfuerzos cortantes y esfuerzos normales mediante Steiner

Para determinar los esfuerzos cortantes y esfuerzos normales, es necesario conocer una serie de valores:

Esfuerzo normal:

𝜎𝑚á𝑥 =𝑀𝑐

𝐼

𝜎𝑚á𝑥 = Esfuerzo normal máximo en el miembro.

𝑀 = Momento interno resultante, determinado con el método de las secciones y las ecuaciones de equilibrio. Se calcula con respecto al eje neutro de la sección transversal.

𝐼 = Momento de inercia de la sección transversal calculado respecto al eje neutro.

𝑐 = Distancia perpendicular del eje neutro al punto más alejado de este eje y sobre el cual actúa 𝜎𝑚á𝑥.

Esfuerzo cortante:

𝜏 =𝑉𝑄

𝐼𝑡

𝜏 = Esfuerzo cortante en el miembro en un punto situado a una distancia 𝑦′ del eje neutro.

𝑉 = Fuerza cortante interna resultante.

𝐼 = Momento de inercia de toda la sección transversal del miembro respecto al eje neutro.

𝑄 = ∫ 𝑦 𝑑𝐴𝐴′ = �̅�′𝐴′, donde 𝐴′ es la porción superior o inferior del área transversal del miembro

considerada desde la sección en que se mide 𝑡, �̅�′ es la distancia del centroide de 𝐴′ al eje neutro.

La finalidad del teorema de Steiner, es definir la inercia de un cuerpo, del cual es posible calcular la inercia de cada una de las secciones que lo componen, para derivar este teorema es necesario encontrar el

Grupo 2 | 74


momento de inercia de cada una de las áreas coloreadas que se muestran en la Ilustración 13, el perfil analizado mediante Steiner es un perfil ASTM A500 de medidas 75x75x2 (mm)

ILUSTRACIÓN 18 PERFIL ASTM A500 SECCIONADO

Como el perfil utilizado es simétrico, se conoce la ubicación del centroide, de no ser así es necesario emplear la siguiente fórmula:

∑�̅� ∗ �̅�

𝐴

�̅�: es la distancia desde la base al eje de simetría de cada sección.

�̅�: es el área de cada sección.

�̅�: es el área total del miembro.

La ecuación que define la inercia de la figura para cada eje es:

𝐼𝑥 = 𝐼�̅�′ + 𝐴𝑑𝑦2

𝐼𝑦 = 𝐼�̅�′ + 𝐴𝑑𝑥2

A continuación se detalla el proceso realizado para calcular el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante.

Grupo 2 | 75


13.2.1 Cálculo de inercia del perfil mediante Steiner

13.2.1.1 Cálculo de las áreas de las secciones:

El primer paso en el cálculo por el teorema de Steiner, es calcular las áreas de cada sección del perfil, para posteriormente calcular el área total del perfil.

Cálculo de áreas

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.075𝑚 ∗ 0.002𝑚 = 0.00015𝑚2

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.075𝑚 ∗ 0.002𝑚 = 0.00015𝑚2

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.071𝑚 ∗ 0.002𝑚 = 0.00014𝑚2

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.071𝑚 ∗ 0.002𝑚 = 0.00014𝑚2

Grupo 2 | 76


13.2.1.2 Cálculo de la inercia de cada sección

El segundo paso en el cálculo de la inercia del perfil mediante Steiner, es calcular la inercia de cada una de las secciones.

Cálculo de I’

𝐼′ =1

12∗ 𝑏 ∗ ℎ3 =

1

12∗ 0.075 ∗ 0.0023

𝐼 = 5 ∗ 10−11𝑚4

𝐼′ =1

12∗ 𝑏 ∗ ℎ3 =

1

12∗ 0.075 ∗ 0.0023

𝐼 = 5 ∗ 10−11𝑚4

𝐼′ =1

12∗ 𝑏 ∗ ℎ3 =

1

12∗ 0.002 ∗ 0.0753

𝐼 = 6 ∗ 10−8𝑚4

𝐼′ =1

12∗ 𝑏 ∗ ℎ3 =

1

12∗ 0.002 ∗ 0.0753

𝐼 = 6 ∗ 10−8𝑚4

Grupo 2 | 77


13.2.1.3 Cálculo de d

El tercer paso en el cálculo de inercia del perfil mediante Steiner, es calcular la distancia del eje de simetría de la región al centroide.

Cálculo de d

Cálculo de d

𝑑 = 0.0375 m − 0.001 m = 0.0365 m

𝑑 = 0.0375 m − 0.001 m = 0.0365 m

𝑑 = 0 𝑚

𝑑 = 0 𝑚

Grupo 2 | 78


13.2.1.4 Cálculo momento de inercia de la pieza I

Con los datos obtenidos anteriormente, es posible realizar el cálculo de inercia del perfil

Cálculo momento de inercia de la pieza I

𝐼 = ∑ 𝐼 + ∑ 𝐴 ∗ 𝐷2

𝐼 = 1.2 ∗ 10−7 + 3.997 ∗ 10−7 = 5.19 ∗ 10−7

13.2.2 Cálculo del Q de la pieza

Paso siguiente es calcular el Q de la pieza para calcular el esfuerzo cortante del perfil

𝑄 = ∫ 𝑦 𝑑𝐴𝐴′ = �̅�′𝐴′, donde 𝐴′ es la porción superior o inferior del área transversal del miembro

considerada desde la sección en que se mide 𝑡, �̅�′ es la distancia del centroide de 𝐴′ al eje neutro.

Para calcular los Q de la pieza esta es dividida por la mitad como se muestra en la siguiente imagen

Cálculo de los Q

Grupo 2 | 79


13.2.2.1 Cálculo de área de cada perfil

El primer paso en el cálculo de Q, es el cálculo del área de la porción superior o inferior del miembro

que se está evaluando.

Cálculo de áreas

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.075 ∗ 0.002 = 0.00015 𝑚2

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.0355 ∗ 0.002 = 0.000071𝑚2

𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 0.0355 ∗ 0.002 = 0.000071𝑚2

Grupo 2 | 80


13.2.2.2 Cálculo de �̅�

El siguiente paso es calcular la distancia que hay desde el eje de simetría de cada sección al eje neutro de la pieza

Cálculo de �̅�

�̅� =0.0355

2= 0.01775 𝑚

�̅� =0.0355

2= 0.01775 𝑚

�̅� = 0.0375 − 0.001 = 0.0365 𝑚

Grupo 2 | 81


13.2.2.3 Obtención del Q

Mediante los cálculos obtenidos anteriormente, es posible calcular el Q de la pieza:

Cálculo Q de cada sección

𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑌′ = 0.00015 𝑚2 ∗ 0.0365 𝑚

𝑄 = 0.000005475 𝑚3

𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑌′ = 0.000071 𝑚2 ∗ 0.01775 𝑚

𝑄 = 1.2602 ∗ 10−6 𝑚3

𝑄 = 𝐴 ∗ 𝑌′ = 0.000071 𝑚2 ∗ 0.01775 𝑚

𝑄 = 1.2602 ∗ 10−6 𝑚3

Cálculo Q de la pieza

𝑄 = ∑ 𝑄 = 7.99 ∗ 10−6 𝑚3

Obteniendo el momento de inercia de la pieza y el Q, es posible calcular los esfuerzos cortantes y los esfuerzos normales de cada viga

Grupo 2 | 82


13.2.3 Cálculo de esfuerzos cortante viga (A B C) mediante Steiner

Análisis esfuerzo cortante viga (A B C) principal

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante se calcula, en la sección de la viga donde sea máximo, es decir, en el eje neutro

𝑉𝑚𝑎𝑥 = 2219.8 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑄

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2219.8 𝑁 ∗ 7.99 ∗ 10−6 𝑚3

0.004 𝑚 ∗ 5.19 ∗ 10−7𝑚4

𝜏 = 8.543 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜏 permisible, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos cortantes y que se encuentra sobredimensionada, ya que 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 83


13.2.4 Cálculo de esfuerzos normal viga (A B C) mediante Steiner

Análisis esfuerzo normal viga (A B C) principal

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada al eje neutro.

𝑀𝑚𝑎𝑥 = 489.466 𝑁m

𝜎 =𝑀𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝑌𝐶

𝐼

𝜎 = 489.466 𝑁𝑚 ∗ 0.0375𝑚

𝟓. 𝟏𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟕𝑚4

𝜎 = 35MPa

Conclusión

Como el 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor que el 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos normales y que

se encuentra sobredimensionada, ya que 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 84


13.2.5 Cálculo de esfuerzos cortante viga (D E F) mediante Steiner

Análisis esfuerzo cortante viga (D E F)

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante se calcula, en la sección de la viga donde sea máximo, es decir, en el eje neutro 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 2219.8 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑄

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2219.8 𝑁 ∗ 7.99 ∗ 10−6 𝑚3

0.004 𝑚 ∗ 5.19 ∗ 10−7𝑚4

𝜏 = 8.543 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos cortantes y que se


Grupo 2 | 85


13.2.6 Cálculo de esfuerzos normal viga (D E F) mediante Steiner

Análisis esfuerzo normal viga (D E F)

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada a el eje neutro

𝑀𝑚𝑎𝑥 = 2447 𝑁m


𝐼

𝜎 = 2447 𝑁𝑚 ∗ 0.0375 𝑚

5.19 ∗ 10−7𝑚4

𝜎 = 176 MPa

Conclusión

Como él 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mayor que él 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga con un coeficiente de seguridad de 2.0328,

no cumple con el requerimiento de que 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 < 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, además se aprecia que la viga no falla, ya que

𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 < 𝜎𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙, el cual es de 240 MPa.

Grupo 2 | 86


13.2.7 Cálculo de esfuerzos cortante viga (I J) mediante Steiner

Análisis esfuerzo cortante viga (I J)

Esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante se calcula, en la sección donde sea máximo, es decir, en el eje neutro 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 2448.32 𝑁

𝜏 =𝑉 ∗ 𝑄

(𝑡 ∗ 𝐼)

𝜏 = 2448.32 𝑁 ∗ 7.99 ∗ 10−6 𝑚3

0.004 𝑚 ∗ 5.19 ∗ 10−7 𝑚4

𝜏 = 9.422 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

Como el 𝜏𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜏𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos cortantes y que se


Grupo 2 | 87


13.2.8 Cálculo de esfuerzos normal viga (I J) mediante Steiner

Análisis esfuerzo normal viga (I J)

Esfuerzo normal

El esfuerzo normal se calcula, en la sección donde sea más desfavorable, es decir, en la sección más alejada al eje neutro

𝑀𝑚𝑎𝑥 = 930 𝑁m


𝐼

𝜎 = 930 𝑁𝑚 ∗ 0.0375 𝑚

5.19 ∗ 10−7𝑚4

𝜎 = 67 MPa

Conclusión

Como él 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es menor al 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒, se concluye que la viga no falla debido a esfuerzos normales y que se

encuentra sobredimensionada, ya que 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 es mucho menor que 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒.

Grupo 2 | 88


13.3 Análisis de los pilares de la estructura mediante compresión

Análisis de compresión sobre los postes de la estructura

Diagrama de carga Análisis sección

𝜎𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 =6000 𝑁

0.000574 𝑚2= 10.4 𝑀𝑃𝑎

Conclusión

El 𝜎𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 se encuentra muy por debajo del límite de fluencia del material, el cual es de 240

MPa. El 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 es de 120 MPa, por lo cual ocupar perfiles de medida 75x75x2(mm), genera que

se encuentren sobredimensionados

Grupo 2 | 89


13.4 Análisis de los pilares de la estructura mediante pandeo

Cualquier elemento alargado, que soporta una carga en su extremo superior es clasificado como columna.

La compresión de un objeto alargado produce un efecto llamado pandeo. Presenta una situación de inestabilidad elástica, que en principio puede no ser destructiva para la columna, pero puede resultar perjudicial para el resto de la estructura. Un pandeo excesivo también puede producir roturas en ciertas zonas por tracción o compresión localizadas, por lo tanto es necesario evitar este efecto. Para ello se debe conocer la carga crítica máxima aplicable, a partir de la cual comienza a presentarse el fenómeno. (Popov, 2000, pp. 679-682)

Para establecer el valor de la fuerza de carga crítica, los factores que intervienen en el pandeo son:

El modo en que se vinculan los extremos de la columna con el resto.

La forma y geometría de la sección transversal.

La relación entre la altura y la sección transversal de la columna: Esbeltez.

La material: en particular su dureza, tenacidad y propiedades elásticas (módulo de elongación).

Tipos de sustentaciones:

Existen diferentes tipos de sustentación para una barra, a continuación se indican los valores obtenidos en los casos más comunes. Se observa en la ilustración 14, que las expresiones correspondientes a las cargas críticas para los distintos casos son muy similares, difiriendo solamente en una constante. (Beer, Johnston, Dewolf, & Mazureck, 2010, pp. 614-+617)

ILUSTRACIÓN 19 TIPOS DE SUSTENTACIONES

Grupo 2 | 90


Se observa en la morfología de la ilustración 14, que existen dos valores distintos de K: “Kp” y “Kt”. Esto se debe a que se pueden calcular teóricamente los valores "Kt", sosteniendo la hipótesis ideal del extremo perfectamente fundado, en la realidad resulta que las fijaciones nunca son totalmente efectivas y, por lo tanto, se manejan valores prácticos “Kp”.

Cálculo del pandeo

Existen 2 formas de calcular el pandeo, una es mediante Euler el cual calcula el pandeo solo para vigas esbeltas y la segunda es mediante Johnson, el cual calcula el pandeo para columnas cortas.

Fórmula de Euler:

𝑃𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜 =𝜋2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

𝐿𝑒2

Fórmula de Johnson:

𝑃𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜 = 𝐴 ∗ 𝑆𝑓 [1 −𝑆𝑓 ∗ (

𝐿𝑒

𝑟)

2

4 ∗ 𝜋2 ∗ 𝐸]

Para definir si una columna es corta o esbelta, es necesario encontrar el límite entre lo llamado corto y largo, esto se obtiene al comparar el valor de la relación de esbeltez (𝑅𝑒) y la constante de la columna (𝑪𝒄)

Cálculo de 𝑹𝒆:

La relación de esbeltez se calcula como el cociente, entre la longitud efectiva (Le) y el radio de giro mínimo (𝑟𝑚𝑖𝑛) de la columna en estudio.

𝑅𝑒 =𝐿𝑒

𝑟𝑚𝑖𝑛

𝑟𝑚𝑖𝑛

𝑟 = √𝐼

𝐴

Cálculo de 𝑪𝒄:

𝐶𝐶 = √2 ∗ 𝜋2 ∗ 𝐸

𝑆𝑓

𝐴: á𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑚2

𝑆𝑓: 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑃𝑎

Grupo 2 | 91


𝐿𝑒: 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑛 𝑚

𝐸: 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 𝑒𝑛 𝑃𝑎

𝑟: 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑖𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑚

𝑃𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜: 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑁

En conclusión, sí:

𝑅𝑒 , 𝑒𝑠 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝐶𝑐 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑒𝑠 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎, 𝑢𝑠𝑎𝑟 𝐸𝑢𝑙𝑒𝑟

𝑅𝑒 , 𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝐶𝑐𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎, 𝑢𝑠𝑎𝑟 𝐽𝑜ℎ𝑛𝑠𝑜𝑛

Definición tipo de columna:

1. Cálculo de 𝑟𝑚𝑖𝑛:

El primer paso es calcular el radio de giro mínimo de los postes

𝑟 = √5.47 ∗ 10−7𝑚4

0.000574 𝑚2= 0.03087 𝑚

2. Cálculo 𝑹𝒆:

𝑅𝑒 =2

0.03087= 2.03

3. Cálculo de 𝑪𝒄:

𝐶𝑐 = √2∗𝜋∗210000∗106 𝑁

𝑚2

240∗106 𝑃𝑎 =74.14

Como 𝑅𝑒 es mayor que 𝐶𝑐 se concluye que la columna es larga por lo tanto es necesario ocupar el método de Euler.

Grupo 2 | 92


13.4.1 Cálculo de pandeo

Pandeo de una viga sometida a cargas se considera como una viga empotrada-libre

Diagrama Cálculo de pandeo

0 𝑚 < 𝑥 < 2 𝑚

𝐹 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 = 6000 𝑁

𝐸 = 210000 ∗ 106𝑁

𝑚2

𝐼𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 5.047 ∗ 10−7𝑚4

𝐿 = 2 𝑚

𝛼 = 2

𝐹𝑐𝑟𝑖𝑡 =𝜋2 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼𝑚𝑖𝑛

(𝛼 ∗ 𝐿)2

𝐹𝑐𝑟𝑖𝑡 = 65378.1 𝑁

Se puede observar que para que exista un pandeo local la fuerza necesaria que debe aplicarse sobre la viga es de 65378.1 N, por lo cual no existe pandeo en ninguno de los pilares debido a que la carga a la que se somete la viga solo es de 6000 N.

Grupo 2 | 93


13.5 Placas para la base de las columnas

Las columnas de una estructura casi siempre son apoyadas sobre una cimentación de hormigón. Para impedir el aplastamiento se insertan placas de base entre el acero y el hormigón para lograr distribuir la carga.

Para realizar el cálculo del área de la placa base requerida, se ocupa la siguiente fórmula:

𝐴 =𝑃

𝐹𝑝

Donde:

𝑃 = 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝐾𝑔

𝐹𝑝 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑎𝑝𝑜𝑦𝑜

𝐹𝑝 depende de la resistencia del hormigón en la cimentación y de la relación entre el área de la base

de hormigón y el de la placa, como la placa ocupa toda el área del apoyo 𝐹𝑝 = 0.35 ∗ 𝑓𝑐 , donde 𝑓𝑐 es la

resistencia del hormigón a compresión (Anexo clasificación de los hormigones respecto a su grado de compresión 18.14).

Para realizar el cálculo del espesor de la placa se utiliza:

𝑡𝑝 = 2 ∗ 𝑙 ∗ √𝑓𝑝

𝐹𝑦

Donde:

𝑡𝑝: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜

𝑙: 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 máx 𝑑𝑒 𝑚, 𝑛

𝑓𝑝 : 𝑃

á𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎

𝐹𝑦: Límite de fluencia de la placa de la base en

pascales

(Brockenbrough & Merritt, 1997, pp. 551-554)

ILUSTRACIÓN 20 PERFIL CUADRADO SOLDADO A UNA PLACA BASE

Grupo 2 | 94


13.5.1 Cálculo de las placas para la base de las columnas

El hormigón seleccionado es de grado 30 (Anexo propiedades hormigón H-30 18.15), el cual tiene un 𝑓𝑐 de 30 ∗ 106 𝑃𝑎 (Anexo clasificación de los hormigones respecto a su grado de compresión 18.14), la plancha es de acero A36 laminada en caliente ( Anexo propiedades plancha acero Cintac 18.16).

Cálculo de las placas para la base de las columnas

Cálculo del área mínima de la placa requerida

𝐴 =𝑃

𝐹𝑝=

6000𝐾𝑔

0.35 ∗ 30 ∗ 106𝑃𝑎= 1.05 ∗ 107𝑚2

D cuadrado Cálculo de la placa 𝑁2= 1.05 ∗ 107𝑚2

𝑁 = 0.023 𝑚 Los lados de la placa deben tener como mínimo 0.023 m.

Placa seleccionada

Las dimensiones de la placa son de 14 x 14 cm

Cálculo del espesor

𝑡𝑝 = 2 ∗ 𝑙 ∗ √𝑓𝑝

𝐹𝑦

𝑡𝑝 = 2 ∗ 0.0325 𝑚 ∗ √306122

𝑁

𝑚2

360 ∗ 106 𝑃𝑎

𝑡𝑝 = 1.89 𝑚𝑚

El espesor mínimo es de 1.89 mm

La placa seleccionada es de un espesor de 5 mm

Grupo 2 | 95


13.6 Selección perfil

El proceso de selección del perfil, es una etapa importante en la construcción de la estructura, ya que la selección correcta implica una disminución de los costos. Para la selección se consideran 3 puntos principales:

Seguridad

Costos

Aspecto visual

Se realiza un análisis del factor de seguridad de cada uno los perfiles cuadrados ASTM A500 (Cintac, 2013), dependiendo de su geometría, seleccionando el que satisfaga el factor de seguridad.

El perfil a utilizar debe tener un factor de seguridad 𝐹𝑆 ≥ 2.0328, por lo tanto se selecciona un perfil que posea un 𝐹𝑆 mayor, siempre teniendo presente que un factor de seguridad elevado genera un sobredimensionamiento, lo que implica un costo mayor de materiales.

Para realizar el cálculo del 𝐹𝑆 de cada perfil se utiliza:

𝐹𝑆 =𝜎𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙

𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜

Para realizar el cálculo de 𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜𝑑𝑜, se utiliza:

𝜎𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 =𝑀𝑚á𝑥 ∗ 𝑦𝑐

𝐼=

𝑀𝑚á𝑥𝐼

𝑦𝑐

=𝑀𝑚á𝑥

𝑊

Grupo 2 | 96


13.6.1 Análisis y seleccion perfil viga (A B C)

Para la viga (A B C) se ocupa un perfil cuadrado ASTM A500 de 75x75x2 (mm) (Cintac, 2013, p. 6), este perfil tiene un 𝐹𝑆 de 6.59, lo que indica que existe un sobredimensionamiento. No se utiliza el perfil 40x40x3 (mm) (Cintac, 2013, p. 6), a pesar de cumplir con el factor de seguridad.

El perfil de 75x75x2 (mm) es justificado por la estética de la estructura, logrando una homogeneidad visual de los perfiles, ya que en la viga (D E F) se utiliza perfiles de 75x75x4 (mm), además del uso de un perfil de 40x40x3(mm) tiene un costo de $12.010 pesos y el de 75x75x2 (mm), tiene un costo de $13.216 pesos, lo cual no implica un aumento considerable, por la cantidad de perfiles a utilizar.

TABLA 8 SELECCIÓN DE PERFILES MEDIANTE FACTOR DE SEGURIDAD

Grupo 2 | 97


13.6.2 Análisis y seleccion perfil viga (D E F)

Para la viga (D E F), se ocupa un perfil cuadrado ASTM A500 de 75x75x4 (mm) (Cintac, 2013, p. 6), este perfil tiene un factor de seguridad de 2.35, por lo que cumple con los requerimientos de seguridad, para este perfil, no existiendo un sobredimensionamiento excesivo.

TABLA 9 SELECCIÓN PERFIL ADECUADO MEDIANTE FACTOR DE SEGURIDAD

Grupo 2 | 98


13.6.3 Análisis y seleccion perfil viga (I J)

Para la viga (I J), se ocupa un perfil cuadrado ASTM A500 de 75x75x2 (mm), este perfil otorga un factor de seguridad de 3.47, lo cual indica que existe un sobredimensionamiento. El factor de seguridad óptimo es 2.0328, por lo cual el perfil a utilizar debería ser de 50x50x4 (mm).

Se utiliza un perfil de 75x75x2 (mm), el cual es justificado por la estética de la estructura, para lograr una homogeneidad visual.

TABLA 10 SELECCIÓN PERFIL ADECUADO MEDIANTE FACTOR DE SEGURIDAD

Grupo 2 | 99


13.7 Análisis pilares

TABLA 11 SELECCIÓN DEL PERFIL MEDIANTE FACTOR DE SEGURIDAD

Se opta por utilizar el perfil de dimensiones 75x75x2 (mm), y no aquel cuyo 𝜎𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 es más cercano

a 120 MPa debido a que son perfiles de pequeñas dimensiones y el aumento de costo por perfil 𝑉 𝑆⁄ el

aumento en seguridad es pequeño.

Grupo 2 | 100


13.8 Perfiles seleccionados mediante factor de seguridad:

En principio se calcula un factor de seguridad mínimo que debe cumplir la estructura, luego se calculan las fuerzas cortantes y los momentos flectores, con estos se determinan los esfuerzos de cada viga. Terminada esta etapa se procede al estudio de las columnas, analizando compresión y pandeo. Con estos

cálculos se comparan los factores de seguridad asociado a cada perfil 𝑉 𝑆⁄ los que son comparados con el

factor de seguridad mínimo que debe cumplir la estructura. En la siguiente tabla se muestran los perfiles seleccionados:

Viga Perfil Dimensiones en (mm) Factor de seguridad

Viga A B C Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2 6.59

Viga D E F Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x4 2.35

Viga I J Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2 3.47

Columnas Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2 22.96

13.9 Análisis del desplazamiento transversal de la viga:

Se realiza un análisis de los desplazamientos basándoos en la norma NCh 427, la cual especifica que el desplazamiento máximo o flecha máxima, en una viga como las usadas viene dado por la

fórmula 𝐿

700, donde L corresponde a la distancia

máxima entre apoyo. Si no cumple con la norma debe ser remplazada.

El desplazamiento ocurre a lo largo de toda la viga, pero el máximo ocurre en la sección de la viga donde el cortante es cero.

ILUSTRACIÓN 21 FLECHA GENERADA EN UNA VIGA DEBIDO A UNA CARGA

Grupo 2 | 101


Para la confección de los cálculos, se basa en el prontuario básico para el análisis de estructuras, el cual entrega mediante tablas la fórmula para calcular la flecha de cada viga, dependiendo de la situación que se plantee.

13.9.1 Análisis desplazamiento viga (A B C)

La flecha máxima o desplazamiento máximo en una viga esbelta ocurre en la seccion donde la fuerza cortante tiene un valor cero, en este caso la viga tiene una fuerza cortante en los puntos que se encuentra a 0.55125 m y 1,65375 m del apoyo A.

0 m ≤ x < 1.1025 m 1.1025 m ≤ x < 2.205 m

𝑌𝐴𝐵 =𝑞 ∗ 𝑋

24 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼∗ (𝑋3 − 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝑋2 + 𝐿3)

Se calcula el desplazamiento en el punto más desfavorable, en esta caso es en el punto que se encuentra a 0,55125 m del inicio de la viga.

𝑌0.55125 = 0.000585 m

𝑌𝐵𝐶 =𝑞 ∗ (𝑋 − 1.1025)

24 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼∗ ((𝑋 − 1.1025)3

− 2 ∗ 𝐿 ∗ (𝑥 − 1.1025)2 + 𝐿3) Se calcula el desplazamiento en el punto más desfavorable, en esta caso es en el punto que se encuentra a 1.65375 m del inicio de la viga.

𝑌1.65375 = 0.000585 m

Conclusiones: se concluye que la viga a (A B C) cumple con la norma NCh. 427.

Grupo 2 | 102


13.9.2 Análisis desplazamiento viga (D E F)

La flecha máxima o desplazamiento máximo en una viga esbelta, ocurre en la seccion donde la fuerza cortante tiene un valor cero, en este caso la viga tiene una fuerza cortante en los puntos que se encuentra a 1.1025 m del apoyo D.

0 m ≤ x < 1.1025 m 1.1025 m ≤ x < 2.205 m

𝑌𝐷𝐸 =𝐹 ∗ 𝑋 ∗ 𝐿2

16 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼∗ [1 −

4

3∗

𝑋2

𝐿2]

Se calcula el desplazamiento en el punto más desfavorable, en esta caso es en el punto que se encuentra a 1.1025 del inicio de la viga.

𝑌1.1025 = 0.0052 m

𝑌𝐵𝐶 =𝐹 ∗ 𝐿2 ∗ (𝐿 − 𝑋)

12 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼∗ [

3

4−

(𝐿 − 𝑋2)

𝐿2]

Se calcula el desplazamiento en el punto más desfavorable, en esta caso es en el punto que se encuentra a 1.1025 m del final de la viga.

𝑌1.1025 = 0.0052 m

Conclusiones: se concluye que el perfil ocupado no logra cumplir con la norma NCh 427, se realiza un análisis en busca de uno que la satisfaga.

Grupo 2 | 103


13.9.2.1 Selección del perfil (D E F) adecuado:

Mediante los cálculos realizados, se observa que el perfil adecuado en la viga (D E F) es un perfil de 75x75x6(mm) (Cintac, 2013, p. 6).

Grupo 2 | 104


13.9.3 Análisis desplazamiento viga (I J):

La flecha máxima o desplazamiento máximo en una viga esbelta ocurre en la seccion de la viga donde la fuerza cortante tiene un valor cero en este caso la viga tiene una fuerza conrtante en los puntos que se encuentra a 0.78 m del apoyo I

0 m ≤ x < 1.520 m

𝑌𝐼𝐽 =𝑞 ∗ 𝑋

24 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼∗ (𝑋3 − 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝑋2 + 𝐿3)

Se calcula el desplazamiento en el punto más desfavorable, en esta caso es en el punto que se encuentra a 0.78 m del inicio de la viga.

𝑌0.78 = 0.00211 m

Conclusiones: se concluye que el perfil ocupado cumple con la norma NCh 427.

Diagrama desplazamiento viga IJ

Grupo 2 | 105


13.10 Perfiles seleccionados debido a los desplazamientos:

Mediante los análisis realizados anteriormente los perfiles ocupados en la viga (A B C), viga (I J) y postes se mantienen sin cambios, ya que cumplen satisfactoriamente con la norma NCh 427, el perfil ocupado en la viga (D E F) es cambiado por un perfil de dimensiones 75x75x6 (mm), debido a que no cumple con la norma mediante los cálculos manuales, los perfiles finales para la construcción de la estructura son los siguiente:

Viga Perfil Dimensiones en (mm)

Viga A B C Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2

Viga D E F Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x6

Viga I J Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2

Postes Perfiles cuadrados ASTM A500

75x75x2

Grupo 2 | 106


13.11 Simulación Creo

Los resultados mostrados a continuación se obtienen mediante la simulación en el programa Creo, estos

se encuentran respaldados (Anexo status 18.24).

13.11.1 Von Misses:

ILUSTRACIÓN 22 ANÁLISIS VON MISSES ESTRUCTURA FINAL

El esfuerzo de Von Misses mostrado en la Ilustración 22, es de la estructura general, se aprecia que se encuentra en su totalidad azul, esto indica que su Von Misses es bajo entre 60.98 MPa y 91.4694 MPa, por lo que no falla, también se ve que a mano derecha el software indica que se encuentra un Von Misses de 304.896 MPa, el cual es alto, por lo que se busca dentro de la simulación.

ILUSTRACIÓN 23 ANÁLISIS PUNTOS SINGULARES VON MISSES

Se aprecia en la Ilustración 23 que la estructura analizada tiene un Von Misses máximo de 304.896, esto supone que la estructura falla, pero al analizar la ubicación de este esfuerzo se observa que ocurre en un cambio de sección brusco de 90𝑜, por lo que se concluye que es un punto singular, siendo despreciado.

Grupo 2 | 107


13.11.2 Índice de fallas:

ILUSTRACIÓN 24 ANALIIS INDICE DE FALLAS ESTRUCTURA FINAL

En la ilustración 24 se observa que el índice de fallas máximo es 1.270 MPa, pero este se encuentra en punto singular, al igual que en el de esfuerzo Von Misses, por lo cual se aprecia que este índice fluctúa entre 0.127 MPa y 0.2541 MPa, por lo que la estructura no falla.

13.11.3 Desplazamiento:

ILUSTRACIÓN 25 ANÁLISIS DESPLASAMIENTOS ESTRUCTURA FINAL

Se concluye al observar la ilustración 25, que el desplazamiento máximo es menor al máximo permitido según norma, para esta estructura el máximo permitido es de 3.15 (mm), y el calculado por el software llega a 3.11 (mm) por lo que se cumple.

Grupo 2 | 108


13.12 Comparación cálculo manual v/s simulación Creo

TABLA 12 COMPARACIÓN ESFUERZOS NORMALES Y ESFUERZOS CORTANTES

Vigas analizadas Mediante Creo Mediante cálculo manual

Esfuerzo normal viga ABC eje XX 𝜎 = 23.12 𝑀𝑃𝑎

𝜎 = 36.3𝑀𝑃𝑎

Esfuerzo cortante viga ABC eje XY 𝜏 = 4.64992 𝑀𝑃𝑎 𝜏 = 5.91 𝑀𝑃𝑎

Esfuerzo normal viga DEF eje XX 𝜎 = 40.47𝑀𝑃𝑎

𝜎 = 181.81 𝑀𝑃𝑎

Esfuerzo cortante viga DEF eje XY 𝜏 = 5.1𝑀𝑃𝑎

𝜏 = 5.917 𝑀𝑃𝑎

Esfuerzo normal viga IJ eje ZZ 𝜎 = 40.61𝑀𝑃𝑎

𝜎 = 69 𝑀𝑃𝑎

Esfuerzo cortante viga IJ ZY 𝜏 = 8.71 𝑀𝑃𝑎 𝜏 = 6.526 𝑀𝑃𝑎

Grupo 2 | 109


De la tabla 12, se aprecia que los análisis de los esfuerzos cortantes y normales, mediante el software Creo concuerdan con los análisis realizados manualmente con el prontuario básico de análisis de estructuras metálicas. A excepción del esfuerzo normal de la viga (D E F) en el eje XX, el cual a través del software Creo se obtiene un esfuerzo normal de 40.47 MPa, en cambio mediante el cálculo manual se obtiene un esfuerzo normal de 181.81 MPa, se concluye que esta diferencia en los resultados es debido a la simplificación del problema, el cual se hace en forma bidimensional y considerando una carga puntual, en cambio el software realiza un cálculo considerando todos los factores, es decir que la carga aplicada sobre la viga (D E F) esta uniformemente distribuida por el apoyo de la viga que se ubica en forma vertical, teniendo en cuenta que el software calcula tridimensionalmente.

14 Estructura final

La estructura final es que la se observa en las ilustraciones 26 y 27, cuenta con una altura total de 2.75 metros, en su parte inferior posee un amplio espacio para la instalación de los componentes de los condensadores. Esta cuenta con dos accesos a la pasarela, el ancho de la escalera es de un 1,5 (m) lo que permite un acceso cómodo y expedito a la pasarela. La pasarela brinda acceso a los tres condensadores mediante un piso de malla parrilla, la utilidad de este piso es que no acumula agua en su superficie, facilitando su mantenimiento, se observa que cuenta con medidas de seguridad, como los pasamanos, que cumplen con la normativa vigente.

ILUSTRACIÓN 27 VISTA FRONTAL ILUSTRACIÓN 26 VISTA LATERAL

Grupo 2 | 110


15 Cálculo de materiales

15.1 Cálculo de la soldadura a utilizar

El modelo de costos que a continuación se desarrolla, propone un rango general que permite abarcar cualquier tipo de aplicación, con el que se busca enfocar el problema con un equilibrio entre la exactitud y la simplicidad, con fórmulas de fácil aplicación. Este consiste en tres pasos: (Indura S.A, 2007, págs. 10-14)

1) Cálculo de metros lineales de soldadura:

Para el cálculo de la cantidad de soldadura en [Kg] a utilizar, se debe conocer la cantidad de metros lineales [m.l] a soldar, para esto se consideran las secciones a unir mediante el depósito de materia (Anexo cálculo metros lineales de soldadura 18.17).

Se tiene que la cantidad de metros lineales a unir, mediante el tipo bisel simple sobre un acero de:

2 [mm] de espesor, es: 12.465 (m)


En cuanto a la soldadura de tipo filete, se tiene que la cantidad de metros lineales a unir, para soldar mediante este tipo de soldadura sobre un acero de:



2) Cálculo del peso del metal depositado:

En esta etapa se calcula la cantidad de aporte necesario para completar una unión soldada (Indura S.A, 2007, p. 10), para realizar este cálculo es necesario conocer la relación entre el área seccional, la longitud y la densidad del material aportado.

Como los espesores utilizados en la estructura, no se encuentran en la tabla cantidad de aporte según espesor (Anexo Cantidad de aporte según espesor 18.18) es necesario realizar una regresión mediante el software Statgraphic, para predecir la cantidad de metal depositado dependiendo del espesor, gracias a este método se obtiene una ecuación con la cual basta remplazar el espesor del perfil, para definir la cantidad de material que se deposita al soldar (Anexo regresión para el tipo de soldadura filete y bisel 18.19).

Grupo 2 | 111


Cálculo de la ecuación para la soldadura filete :

𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 =1

−5.00074 + 81.7889

𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟

Cálculo de la ecuación para la soldadura de bisel:

𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 0.006 + 0.02875 ∗ 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟

TABLA 13 CANTIDAD DE SOLADURA POR METRO LINEAL

Tipo de unión de la soldadura

filete

Bisel

Longitud de soldadura

(filete [m.l])

Longitud de soldadura

(bisel [m.l])

Peso de metal depositado

[Kg]

Espesor (E) mm Metal depositado (𝑲𝒈/𝒎𝒍)(acero)

2 0.02786 0.0635 22.02 12.465 1.405

6 0.115865 0.1785 3.3 0.3 0.435915

Total - - 25.32 12.765 1.84092

Se observa de la tabla 13, que la cantidad de kilogramos de metal depositado para completar las uniones soldadas de la estructura es de 1.84092 (kg).

3) Cálculo de costos de consumibles

Al considerar que existen numerosos procesos de soldadura y que cada uno tiene rendimientos diferentes, la cantidad total de consumibles que deben ser adquiridos varía considerablemente entre uno y otro. (Indura S.A, 2007, p. 14)

Grupo 2 | 112


Teniendo en cuenta que el electrodo que se utiliza es un Punto Azul, cuya clasificación es AWS E-6011/E-4311 (Anexo propiedades de la soldadura Punto Azul 18.12), se sabe que este tiene un tipo de revestimiento celulósico potásico (Anexo certificación de electrodos 18.20) . Conociendo los kilogramos de material depositado y basándose en la información de costos de consumible brindada por indura (Anexo costo de consumibles 18.21), es posible encontrar una relación entre la cantidad de electrodos consumidos y la cantidad de material depositado.

TABLA 14 CANTIDAD DE ELECTRODOS A UTILIZAR

Kg de metal depositado Kg de electrodos consumidos

100 155

1.84092 2.85

De esta manera, se observa en la tabla 14 que se requieren como mínimo 2.85 [Kg] de electrodos “INDURA Punto azul”, pero como este cálculo está sometido a otros factores, como el amperaje utilizado por el soldador, la técnica que se posea, entre otro, se estima un 25% de variación, por lo que se recomienda disponer 3.56 (kg), como en el mercado se ofrece solo en bolsas de kg, se sugiere la compra de 4 bolsas de electrodos (4 Kg de electrodos indura punto azul).

15.2 Cálculo pintura anticorrosiva

Para proteger la estructura contra la corrosión se decide utilizar un Esmalte Anticorrosivo Tricolor para metales ferrosos, a base de resinas alquímicas y pigmentos inhibidores de la corrosión. Este tiene un rendimiento de 45 𝑚2/𝑔𝑎𝑙 aproximadamente y se recomienda el uso de 3 manos de pintura (Anexo propiedades pintura anticorrosiva 18.13).

Se pintara un área total de 260.3 𝑚2 por lo cual son necesarios 5.78 𝑔𝑎𝑙 de pintura por mano de pintura, al ser 3 manos el total es de 18 [gal] aproximadamente (Anexo cálculo de área y galones de pintura utilizados 18.22).

16 Soporte del producto

El equipo de diseño debe preocuparse de la relación con los clientes. Dando a conocer el precio del producto a través de cotizaciones de sus partes y servicios a incluir, junto con sugerir los proveedores, incluyendo la entrega de planos para quienes se encarguen de la fabricación y montaje.

Grupo 2 | 113


16.1 Información al cliente

16.1.1 Cotizaciones

Se realizan los cálculos de costos de materiales (tabla 15), en base a las cotizaciones (Anexo cotizaciones 18.23).

TABLA 15 LISTA DE MATERIALES

Ítem Cantidad Descripción del producto

Especificación Empresa Valor neto

1 20 barra de 6 (m) Perfil cuadrado ASTM A500,75x75x2 (mm)

Acero A240ES Easy Tira: $13.216 Total: $264.320

2 3 barras de 6 (m) Perfil cuadrado ASTM A500, 75x75x6 (mm)


3 36 barras de 6 (m) Tubos ASTM A500 2 pulgadas x 1 (mm)

Acero A240ES Easy Tira: $4.118 Total :$148.248

4 15 barras de 6 (m) Perfil cuadrado ASTM A500 30x30x2(mm)


5 21 barras de 6 (m) Perfil rectangular ASTM A500 25x15x2 (mm)

Acero A240ES Easy Tira: $4.014 Total: $ 84.294

6 18 galones Pintura Sodimac Galón:$11.332 Total: $203.974

7 4 kg Electrodo punto azul Easy Unidad: $2.908 Total: $ 11.632

8 22 planchas de parrilla soldada

Parilla soldada 3000x970 (mm)

Ahosa plancha:$97.500 total:$2.145.000

Total: $3.634.875 (I.V.A incluido)

De lo anterior, según los cálculos, se estima un costo de materiales de 3.634.875 (CLP, IVA incluido).

16.1.2 Planos

Junto al informe de proyecto, se adjuntan planos de fabricación y montaje.

Grupo 2 | 114


16.1.3 Recomendaciones

16.1.3.1 Pasos para el ensamble

Se recomienda la siguiente secuencia para la construcción de la estructura:

Cortar todos los perfiles y malla según sus respectivas dimensiones.

Armar y soldar la base.

Montar y soldar los pilares principales.

Soldar la base a los pilares, luego de armar y soldar la base.

Montar y soldar las vigas y pilares principales.

Montar y soldar los perfiles intermedios que soportan el piso de la pasarela.

Soldar la malla parrilla a los perfiles intermedios.

Acoplar y soldar los perfiles soportantes de la escalera.

soldar los perfiles de contorno de peldaños.

soldar el contorno creado anteriormente con malla para peldaños.

Instalar y soldar cada peldaño en los perfiles soportante.

Acoplar y soldar todos los postes de pasamanos a la estructura.

Ensamblar y soldar los pasamanos.

Pintar toda la estructura con el anticorrosivo.

16.2 Recomendaciones soldadura

Para cumplir la norma NCh 428, artículo 10 el equipo de diseño recomienda que al momento del empalme de las vigas correspondiente, se deberán seguir los pasos explicados a continuación:

Se debe limpiar las superficies a soldar, de tal manera que queden libre de óxido, escoria, grasa, pintura y otras materias extrañas.

Se debe asegurar que las piezas a soldar y electrodos, estén completamente libres de humedad.

Se debe regular la temperatura del material a soldar, tal como lo indica la norma NCh-428 art 10-5 (temperatura superior a -15 [°C]).

Se procede a depositar el material aportado por el electrodo Indura Punto Azul, sobre la sección que se desea unir.

Grupo 2 | 115


16.3 Fijación estructura

Se recomienda realizar una fijación de los postes a la base mediantes pernos de anclaje, por posibles sismos y vientos fuertes.

Estos cálculos no se realizan por el equipo de diseño, debido a la falta de conocimiento en cargas dinámicas.

17 Conclusiones:

El diseño de la estructura sostenedora de los condensadores para la empresa Frival, se realizó cumpliendo todos los objetivos planteados en un principio. Para lograrlo el equipo de trabajo, utilizó técnicas recomendadas por expertos diseñadores a nivel mundial, las cuales apuntaban a satisfacer los requerimientos de los clientes, y como resultado obtener el diseño base para la estructura definitiva.

La estructura otorga seguridad, ya que cuenta con pasamanos, para escaleras y pasarela, además de contar con un espacio de libre desplazamiento.

Para el diseño de una estructura de calidad se requiere el dominio no sólo de un programa computacional, ya que como ingenieros no sólo se debe ser un operador de software, existirán situaciones en las cuales no se tendrán los medios para realizar las simulaciones, para realizar una simulación en “Creo”, se requiere de un computador de alto rendimiento, no toda empresa cuenta con esto, en esas instancias será necesario realizar un cálculo manual, el cual entrega una aproximación cercana a la real.

El software no debe limitarnos en el análisis de estructuras, ya que este es una herramienta para la corroboración de los resultados manuales.

Gracias al estudio y análisis de las vigas que conforman la estructura, se observa que existen pequeñas diferencias entre el análisis en Creo y el realizado en forma manual, esto se debe a la simplificación del problema.

El software Creo realiza un análisis en forma tridimensional, considerando todos los parámetros, en cambio para la realización en forma manual se debe realizar una simplificar la situación trabajando en forma bidimensional.

En este proyecto, el software realizó 40 millones de ecuaciones entregando una aproximación muy cercana a la real.

Una observación importante con respecto al análisis estático, es que en la viga (D E F) presenta diferencias significativas, al realizar la comparación de ambos análisis. Esta presenta un esfuerzo normal mucho mayor al arrojado por el programa Creo, debido a las simplificaciones formuladas para realizar el cálculo, atendido que la carga se aplica sobre esta, fue considerada como una carga puntual, por lo que el

Grupo 2 | 116


valor obtenido es una magnificación de este esfuerzo, en la realidad esta es una carga distribuida sobre el área de interacción del perfil.

Se observa que al realizar la simulación en el programa Creo, este arroja esfuerzos e índices de fallas, muy por encima del límite de fluencia del material, esto ocurre debido a que las secciones tienen cambios de forma bruscos en 90𝑜, estos puntos son conocidos como puntos singulares, en los cuales se genera la convergencia de las aristas de los tetraedros, los que se forman a raíz del enmallado que genera el software para el estudio, es por esta razón que se obtiene un resultado irreal, el cual es despreciado.

Un buen diseño estructural debe cumplir dos requisitos imprescindibles, que son la resistencia y la rigidez.

En este proyecto cumple ambos requisitos, ya que los esfuerzos son menores al límite de fluencia y los desplazamientos se encuentran dentro de la norma.

Con respecto a diseñar una estructura con materiales que se encuentren en el mercado local, se concluye que fue realizado satisfactoriamente, toda vez que estos fueron cotizados a menos 150 kilómetros a la redonda.

Con el objetivo de dar una solución a la empresa Frival, se recomienda que debido al bajo costo que presentan los perfiles utilizados, es recomendable aumentar el espesor, otorgando una mayor vida útil a la estructura.

Finalmente, el desarrollo de este proyecto significó una ardua labor por parte de las personas que conforman el equipo, con un trabajo constante para lograr los objetivos, de buena manera en el tiempo estipulado.

Grupo 2 | 117


18 Anexos

18.1 Ishikawa

Grupo 2 | 118


18.2 Propuesta del producto

La siguiente tabla muestra la propuesta del producto:

Diseño PBL V semestre Fecha: 20 de marzo del 2014

Nombre del producto propuesto: proyecto de soporte condensadores Frival

Resumen:

La empresa de frigoríficos Frival, necesita del diseño de una nueva estructura para que soporte 3 condensadores, es necesario que la nueva estructura satisfaga su función, además de cumplir con los requerimientos de seguridad, comodidad y soportar las inclemencias del tiempo.

Antecedentes del producto:

Los condensadores son una parte del sistema de refrigeración de la empresa, estos condensadores son los encargados de enfriar el líquido refrigerante, por lo cual necesita un espacio acorde para realizar la tarea de intercambiar calor con el medio ambiente. Los condensadores requieren de una mantención periódica, por lo que el departamento de mantención necesita acceso a ellos.

Mercado para el producto:

La estructura está dirigida a Frival, pues se confecciona según las necesidades de la empresa.

Competencia:

No existen competencias en el mercado actual, ya que el proyecto expuesto en este informe es el único que se adecua a las necesidades específicas de la empresa, la única competencia es la estructura actual, la cual no cumple con los requerimientos del cliente.

Capacidad de manufactura:

Se formulan especificaciones técnicas las que ayudan a dimensionar, modelar, calcular, optimizar, entre otros, la estructura a construir.

Estas especificaciones se analizan y se evalúan, para proceder a la etapa de documentación, donde deben ser aprobadas, finalmente se pasa a la etapa de construcción de la estructura, para realizar todas estas actividades se cuenta con modernos software y asistencia capacitada.

Detalle de distribución:

El proyecto de la estructura se entrega a Frival, en un tiempo determinado.

Detalles de la propuesta

Basarse en la forma de propuesta del libro (Ullman, 2010)

Para la confección del proyecto se divide en seis fases las cuales son: descubrimiento del producto, planificación del producto, definición del producto, diseño conceptual del producto, desarrollo del producto, soporte del producto. Cada etapa tiene sub-etapas las que se desarrollan en el informe.

Grupo 2 | 119


18.3 Análisis FODA y PRO-CON

18.3.1 Análisis FODA

Las siguientes tablas muestran el análisis FODA y PRO-CON

Análisis FODA

Se analiza la capacidad para diseñar una estructura que pueda soportar 3 condensadores que cumpla con los requerimientos del cliente

Fortalezas:

Conocimientos sobre física para resolver problemas de estática.

Tecnología para el cálculo computacional y modela miento estructural (CREO 2.0).

Bibliografía adecuada para la elaboración del proyecto.

Asistencia técnica adecuada de los profesores.

Motivación por realizar el trabajo.

Entrega de materiales adecuados para la realización del proyecto.

Debilidades:

Poca experiencia de trabajo en equipo.

Nula experiencia en la realización de proyectos.

Poco conocimiento del grupo de trabajo.

Poca experiencia en la organización de un equipo de trabajo.

Nulo conocimiento en la construcción de estructuras.

Nulo conocimiento sobre normas de construcción.

Oportunidades:

Excelente disposición de la empresa para atender nuestros requerimientos.

Disponibilidad total para poder visitar la planta.

Disponibilidad total para realizar consultas sobre los requerimientos al personal de la planta.

Movilización directa a la planta.

Área de trabajo adecuada, entregada por la universidad.

Amenazas

Problemas políticos, como paros y tomas universitarias.

Competencias de proyectos más baratos y de mayor experiencia.

Problemas de comunicación con la empresa.

Problemas sobre la cotización de algunos productos.

Grupo 2 | 120


18.3.2 Análisis Pro-Con

PRO-CON análisis se puntúa de 1 a 7, de menos a más importante.

Organización de diseño: proyectores fecha

Tópico de análisis Pro-Con ¿Pueden los proyectores diseñar una estructura que soporte 3 condensadores para la empresa FRIVAL?

Pro:

Se cuenta con un terreno amplio para el levantamiento de la estructura (7)

Se cuenta con los requerimientos del cliente (6)

Se cuenta con la supervisión de expertos en el tema. (6)

Se pose libertad en el diseño de la estructura (4)

Se pose libertad en la elección de los materiales (4)

Excelente disponibilidad del cliente (6)

Se puede realizar la construcción de la estructura sin afectar las operaciones de la empresa (1)

El equipo cuenta con el software necesario para analizar los esfuerzos de la estructura.(5)

Puntaje 39

Con:

Se pide explícitamente no sobredimensionar medidas (5)

Existe un tiempo muy reducido para la realización del proyecto (3)

Falta de experiencia en la realización de este tipo de proyectos (5)

Por motivo de ser un proyecto estudiantil no es una prioridad para la empresa (7)

Nulo conocimiento sobre normas de construcción y cotización de materiales (6)

Puntaje 26

Grupo 2 | 121


18.4 Carta Gantt

Grupo 2 | 122


Grupo 2 | 123


Grupo 2 | 124


Grupo 2 | 125


18.5 Identificación de tareas y objetivos

18.5.1 Descubrimiento del producto

Planificación de Proyecto

Grupo 2 módulo de estática V semestre 7/04/2014

Nombre del producto: Estructura condensadores Frival

Tarea 1

Nombre de la Tarea: Descubrimiento del producto

Objetivo: observar la problemática del proyecto y evaluar las competencias del equipo para poder dar solución a este problema.

Resultados esperados: definición de la problemática y analizar las competencias del equipo.

Decisiones necesarias 1) Visitar la empresa Frival 2) Descripción del proyecto 3) Objetivos 4) Crear propuestas del producto 5) Análisis FODA 6) Análisis PRO-CON

Personal necesario Encargados: Guillermo Aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Horas: 24 horas Porcentaje de tiempo:

Tiempo estimado Total de horas 24 horas Lapso de tiempo: 6 días

Secuencia predecesora: Sucesora: tarea 2 planificación del proyecto Fecha comienzo: 13 de marzo Fecha termino: 20 de marzo

Grupo 2 | 126


18.5.2 Planificación del producto



Nombre del producto: estructura condensadores FRIVAL

Tarea 2

Nombre de la Tarea: Planificación del producto

Objetivo: planificar el proceso de diseño del producto, definir las tareas a realizar para el desarrollo del proyecto, asignar tiempo y personal a cada tarea según competencias.

Resultados esperados: identificar las tareas principales con sus respectivas tareas secundarias, asignar el tiempo para cada etapa y el personal necesario para cumplirla, desarrollo de la Carta Gantt.

Decisiones necesarias 1)Elección del tipo de plan de proyecto 2)Identificar las tareas con sus respectivos objetivos 3)Designar el tiempo y personal para cada tarea 4)Ordenar las tareas secuencialmente 5)Generar carta Gantt

Personal necesario: Encargados: Guillermo Aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Horas:52 horas Porcentaje de tiempo

Tiempo estimado: Total de horas: 52 horas Lapso de tiempo: 13 días

Secuencia predecesora: Descubrimiento del proyecto Sucesora: Definición del producto Fecha comienzo: 17 de marzo Fecha termino: 2 de abril

Grupo 2 | 127


18.5.3 Definición del producto




Tarea 3

Nombre de la Tarea: definición del producto

Objetivo: entender, definir y asimilar los requerimientos del cliente y transformarlos en un lenguaje de ingeniería.

Resultados esperados: Generar matriz QFD

Decisiones necesarias Visita planta FRIVAL número 1 Realización primera encuesta departamento de proyectos Levantar requerimientos del cliente Visita planta FRIVAL número 2 Identificación de los consumidores Realización 2 encuesta (por consumidor) Interpretar requerimientos Transformar requerimientos del cliente en requerimientos de ingeniería.

Personal necesario Encargados: Guillermo Aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Horas:44 horas Porcentaje de tiempo

Tiempo estimado Total de horas: 44 horas Lapso de tiempo: 11 días

Secuencia predecesora: planificación del proyecto Sucesora: generación del diseño conceptual Fecha comienzo: 26 de marzo Fecha termino: 9 de abril

Grupo 2 | 128


18.5.4 Generación del diseño conceptual



Nombre del producto: estructura condensadores Frival

Tarea 4

Nombre de la Tarea: generación del diseño conceptual

Objetivo: generar un modelo conceptual de la estructura a construir

Resultados esperados: Representar mediante bocetos, la estructura que se diseña.

Decisiones necesarias Lluvia de ideas Generación de diseños estructurales de cada integrante Evaluación de los conceptos de los integrantes Verificación de la viabilidad del concepto Elección del concepto Refinar concepto

Personal necesario Encargados: Guillermo Aedo, Juan Sepúlveda, Oscar Rojas Horas 20 horas Porcentaje de tiempo


Secuencia predecesora: definición del producto Sucesora: desarrollo del producto Fecha comienzo: 7 de abril Fecha termino: 11 de abril

Grupo 2 | 129


18.5.5 Generación diseño conceptual




Tarea 4

Nombre de la Tarea: generación del diseño conceptual

Objetivo: generar un modelo conceptual de la estructura a construir

Resultados esperados: Representar mediante bocetos, la estructura que se diseña.

Decisiones necesarias Lluvia de ideas Generación de diseños estructurales de cada integrante Evaluación de los conceptos de los integrantes Verificación de la viabilidad del concepto Elección del concepto Refinar concepto

Personal necesario Encargados: Guillermo Aedo, Juan Sepúlveda, Oscar Rojas Horas 20 horas Porcentaje de tiempo


Secuencia predecesora: definición del producto Sucesora: desarrollo del producto Fecha comienzo: 7 de abril Fecha termino: 11 de abril

Grupo 2 | 130


18.5.6 Desarrollo del producto




Tarea 5

Nombre de la Tarea: desarrollo del producto

Objetivo: Generar la estructura definitiva.

Resultados esperados: 1. Modelo esbozado de la estructura. 2. Desarrollar los componentes de la estructura. 3. Definir el material de cada componente de la estructura. 4. Definir tipo de perfil para la construcción. 5. Resultados de los esfuerzos tenciones y deformaciones de la estructura 6. Estructura definitiva.

Decisiones necesarias 1. Reevaluar ideas sobre el esbozo de la estructura. 2. Seleccionar los componentes apropiados para la estructura a partir de estructuras

construidas anteriormente. 3. Seleccionar el material apropiado para cumplir con los requerimientos de ingeniería. 4. Investigar el método apropiado para el cálculo de la estructura. 5. Análisis de las diferencias entre los perfiles, discriminar los apropiados de los

inapropiados para la construcción de la estructura. 6. Definir según los resultados del software si se sigue esa estructura o si debe ser

mejorada.

Personal necesario Encargados: Guillermo aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Horas: 72

Tiempo estimado Total de horas: 72 Lapso de tiempo: 18 días

Secuencia predecesora: generación del diseño conceptual Sucesora: soporte del producto Fecha comienzo: 12 de abril Fecha termino: 7 de mayo

Grupo 2 | 131


18.5.7 Soporte del producto




Tarea 6

Nombre de la Tarea: soporte del producto

Objetivo: brindar soporte al producto

Resultados esperados: 1. Entregar todo lo necesario para la correcta construcción del producto 2. Recopilar todos los datos del proyecto en un informe. 3. Plano de conjunto, plano de sub-conjuntos y despiece 4. Planos del producto.

Decisiones necesarias: 1. Seleccionar la información más relevante la cual será introducida en el informe final. 2. Analizar si los planos responden a las necesidades para la construcción del producto. 3. Seleccionar el lugar más económico y de mejor calidad para realizar el ploteo de los

planos.

Personal necesario Encargados: Guillermo Aedo, Oscar Rojas, Juan Sepúlveda Hora: 140 horas Porcentaje de tiempo


Secuencia predecesora: desarrollo del producto Sucesora entrega Fecha comienzo: 8 de mayo Fecha termino: 26 de junio

Grupo 2 | 132


18.6 Imágenes de la estructura actual

ILUSTRACIÓN 28 : CORROSIÓN EN LA ESTRUCTURA

ILUSTRACIÓN 29: UBICACIÓN DE LA ESTRUCTURA.

Grupo 2 | 133


18.7 Encuesta

18.7.1 Departamento de proyectos (Mario Paz):

Usuario Preguntas Respuestas

Departamento de proyectos

¿Cuál es la altura mínima a la cual se deberían encontrar los condensadores?

2 metros , de forma que pase una persona con su casco

¿En relación a los materiales es ideal una estructura con materiales de bajo costo y poca duración o materiales de un costo más elevado los cuales lograrían una mayor durabilidad y seguridad de la estructura?

lo ideal sería una estructura de un costo moderado la cual sea durable en el tiempo y resistente a la oxidación manteniendo sus estándares de seguridad

¿Cuál es el presupuesto disponible para la realización de la estructura?

10 millones

¿Número de accesos necesarios para la pasarela? 2 accesos por un tema de rapidez

¿Requiere de pasarela la estructura? Si, una pasarela perimetral por todo su contorno

¿Necesidad de desagüe de la estructura? la estructura no debe acumular agua en su superficie

¿Se requiere espacio para las tuberías o quedara en libertad de diseño?

libertad de diseño

¿Ocupación de perfiles específicos? no, pero la estructura debe cumplir con su función y no encontrarse sobredimensionada exageradamente

¿Modelo innovador, disminuir costos y materiales ocupados con respecto a estructuras convencionales?

Si, la estructura también tiene que ser ampliable

¿Necesidad de expansión de la estructura? si

¿Motivo del traslado? Netamente por espacio , por un factor de seguridad ya que los camiones de decomiso tienen un espacio muy reducido para moverse y puede ocurrir un accidente

¿Cómo sería el acceso ideal a los condensadores? Una escalera convencional , amplia, la cual permita el desplazamiento del personal cómodamente

¿Carga a soportar la estructura? La estructura deben soportar el peso de los 3 condensadores más 2 operarios.

Grupo 2 | 134


18.7.2 Departamento de mantención (Javier Cañas):


Departamento de mantención ¿Cuál es la altura mínima a la cual se deberían encontrar los condensadores?

Una altura apropiada para que una persona con casco pueda desplazarse cómodamente.

¿Superficie de trabajo para mantención (pasarela)?

Debe ser una superficie amplia donde se pueda trabajar con las herramientas agachado teniendo libertad de movimiento.

¿Número de accesos necesarios para la pasarela?

2 accesos.

¿Requiere de iluminación la estructura? No.

¿Necesidad de desagüe de la estructura? Si, lo ideal sería ocupar un material para el suelo que elimine el agua.

¿Se requiere espacio para las tuberías o quedara en libertad de diseño?

Libertad de diseño pero teniendo en consideración el desplazamiento de los operarios.

¿Número de operarios que realizarán mantención a la pasarela?

2 operarios.

¿Cómo sería el acceso ideal a los condensadores?

Una escalera con una pendiente adecuada y amplia.

¿Tiene algún tipo de requerimiento específica con respecto a nuestro proyecto?

Si, que el desplazamiento desde y sobre la estructura sea cómodo, rápido y que no exista problema en la mantención al llevar herramientas y materiales.

Respecto a la superficie inferior, ¿qué necesidades necesita cubrir?

La parte inferior debe ser espaciosa para poder realizar mantención a los estanques de agua, debe ser plana y no acumular suciedad ni agua.

Grupo 2 | 135


18.7.3 Departamento de prevención de riesgos


Departamento prevención de riesgos

¿Cuál es la altura mínima a la cual se deberían encontrar los condensadores?

Se necesita una altura adecuada para evitar golpes y accidentes en la cabeza aunque este estipulado el uso de caso.

¿Superficie de trabajo para mantención (pasarela)?

Amplia, adecuada para un trabajo con herramientas y materiales de mantención donde el operario pueda desenvolverse adecuadamente sin correr riesgo de un accidente.

¿Necesidad de desagüe de la estructura? Si, la estructura no puede acumular agua.

¿Medidas de seguridad en la estructura (barandas)?

Sí, todo lo que estipula la normativa de construcción con respecto a la seguridad de las construcciones.

¿Número de operarios que realizarán mantención a la pasarela?

2 operarios.

Grupo 2 | 136


18.8 Nivel de importancia de los requerimientos:

En la siguiente tabla es necesario añadir puntuación en el espacio en blanco a la derecha de cada requerimiento, la suma de todas las puntuaciones debe ser 100.

Por ejemplo, al requerimiento 1) se le puede asignar 5 puntos al requerimiento 2) se le pueden asignar 10 puntos y al requerimiento 3) 10 puntos con un total de 25 puntos ocupados por lo cual solo da 75 puntos para los siguientes requerimientos.

Los puntos se pueden asignar desde 0 hacia delante, dependiendo de la importancia que usted considere.

La puntuación se debe designar desde su cargo:

Requerimientos

Puntuación

Departamento de

mantención

Departamento de proyectos

Departamento de seguridad

1. Altura mínima 2 metros. 17 10 20

2. La estructura debe soportar 7,2 toneladas. 0 9 8

3. La estructura debe contar con dos accesos a la pasarela, que permitan la circulación con elementos de mantención.

10 7 10

4. La pasarela debe eliminar agua de su superficie. 15 10 10

5. La estructura debe ser ampliable. 0 12 0

6. No se debe entorpecer el libre tránsito bajo la estructura.

17 10 10

7. La pasarela debe permitir la circulación con elementos de mantención.

17 10 17

8. La estructura debe brindar seguridad a los usuarios. 5 11 25

9. Pintura que evite la corrosión. 12 12 0

10. Estructura transportable. 7 9 0

Grupo 2 | 137


18.9 Identificación y evaluación del producto existente

No cumple con los requerimientos

Cumple con los requerimientos ligeramente

Cumple con los requerimientos medianamente

Cumple con los requerimientos en su mayoría

Logra cumplir los requerimientos totalmente

La estructura debe tener al menos 2 metros

X

La estructura debe soportar 7,2 toneladas

X

La estructura debe contar con dos accesos a la pasarela, que permitan la circulación con elementos de mantención

X

La pasarela debe eliminar agua de su superficie

X

La estructura debe ser ampliable

X

No se debe entorpecer el libre tránsito bajo la estructura

X

La pasarela debe permitir la circulación con elementos de mantención

X

La estructura debe brindar seguridad a los usuarios

X

Pintura que evite la corrosión

X

Estructura transportable

X

Grupo 2 | 138


18.10 Restricciones espaciales

Grupo 2 | 139


18.11 Explicación estructura

Grupo 2 | 140


Grupo 2 | 141


18.12 Propiedades de la soldadura Punto Azul

Grupo 2 | 142


18.13 Propiedades pintura anticorrosiva

Grupo 2 | 143


18.14 Clasificacion de los hormigones respecto a su grado de compresion

Grupo 2 | 144


18.15 Propiedades hormigón H-30

Grupo 2 | 145


18.16 Propiedades plancha acero Cintac

Grupo 2 | 146


18.17 Cálculo metros lineales de soldadura

Dimensiones de componente a unir (mm)

Tipo de soldadura Descripción y N° de elementos a unir

(N° de Elementos a Unir) por (Longitud total en metros lineales)

Metros lineales a soldar

75x75x6

44 44*0.075 3.3

75x75x6

4 4*0.075 0.3

75x75x2

188 188*0.075 14.1

75x75x2

131 131*0.075 9.825

30x30x2

264 264*0.03 7.92

30x30x2

88 88*0.03 2.64

Grupo 2 | 147


18.18 Cantidad de aporte según espesor

18.19 Regresión para el tipo de soldadura filete y bisel

Ecuación para el tipo de soldadura filete:

Mediante Stat graphic se busca el modelo que más se adecue a los datos

Se puede observar que el modelo de regresión que mejor se adapta es un modelo de regresión R cuadrado este modelo se aproxima un 93.07% a la realidad

Grupo 2 | 148


La salida de los resultados muestra un modelo doble inverso para describir la relación entre gasto de acero y espesor. La ecuación del modelo ajustado es


−5.00074 + 81.7889

espeso

Ecuación para el tipo de soldadura bisel:

Mediante Stat graphic se busca el modelo que más se adecue a los datos

Se puede observar que el modelo de regresión que mejor se adapta es un modelo de regresión lineal

Grupo 2 | 149


La ecuación que define la cantidad de metal depositado dependiendo del espesor se obtiene median un análisis estadístico con el cual se puede encontrar la ecuación de regresión

La salida de los resultados muestra un modelo línea para describir la relación entre gasto de acero y espesor. La ecuación del modelo ajustado es

𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 0.006 + 0.02875 ∗ 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟

Cálculo metal depositado

Metal depositado mediante una unión filete para un perfil de:

2 mm:


−5.00074 + 81.7889

2

𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 0.02786 [𝐾𝑔

𝑚. 𝑙]

6 mm:


−5.00074 + 81.7889

6

Grupo 2 | 150



𝑚. 𝑙]

Metal depositado mediante una unión bisel para un perfil de

2 mm: 𝑚𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 0.006 + 0.02875 ∗ 2


𝑚. 𝑙]

6 mm: 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 = 0.006 + 0.02875 ∗ 6


𝑚. 𝑙]

Grupo 2 | 151


18.20 Certificación de electrodos

Grupo 2 | 152


18.21 Costo de consumibles

Grupo 2 | 153


18.22 Cálculo de área y galones de pintura utilizados

Área total = área estructura principal + área piso malla parilla Ahosa + área peldaños + área pasamanos

Sección Área (𝑚2)

Estructura principal 51.7

Piso malla parilla Ahosa 179

Perfil peldaño 7.8

pasamanos 21.8

total 260.3

𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑛𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 =á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎 𝑝𝑖𝑛𝑡𝑎𝑟

𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠=

260.3 𝑚2

45𝑚2

𝑔𝑙𝑛

= 5.78 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠

𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑛𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑥 𝑚𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑛𝑡𝑢𝑟𝑎 = 5.78 ∗ 3 = 17.34 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠

Como la pintura se vende por galón son necesarios 18 galones de pintura.

Grupo 2 | 154


18.23 Cotizaciones:

Grupo 2 | 155


Grupo 2 | 156


Grupo 2 | 157


Grupo 2 | 158


18.24 Anexo status

Grupo 2 | 159


Grupo 2 | 160


Grupo 2 | 161


Grupo 2 | 162


19 Bibliografía

Abascal, E., & Grande, I. (2005). Análisis de encuestas. Madrid: ESIC.

Beer, F. P., Johnston, E. R., Dewolf, J. T., & Mazureck, D. F. (2010). Mecánica de materiales. Ciudad de México:

McGraw-Hill.

Brockenbrough, R. L., & Merritt, F. S. (1997). Manual de diseño de estructuras de acero. Bogotá: McGraw-Hill.

Caminos, U. . (s.f.). Obras de Hormigón . Obtenido de

http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/25612/1/Estructuras%20Met%C3%A1licas%20-

%20Material%20apoyo.pdf

Cárdenas, R., & Aguilera, A. (2014). Apunte estática y mecánica de solidos I. Valdivia.

Cintac. (2013). Cintac. 70.

Indura S.A. (2007). Manual de sistemas y materiales de soldadura. 172.

Ishikawa, K. (1997). ¿Qué es el control total de calidad? La modalidad japonesa. Bogota: Grupo editorial

Norma.

Merritt, F. S. (1994). Enciclopedia de la construcción Arquitectura e ingeniería. Nueva York: Oceano/Centrum.

Popov, E. P. (2000). Mecánica de Sólidos. Ciudad de México: Pearson Educación.

Ullman, D. G. (2010). The Mechanical Design Process. New York: McGraw-Hill.

estructura para condensadores

Documents