Memoria de Calculo Ascensor

Memoria de cálculo ascensor

SOCIEDAD MECÁNICA E INGENIERIA LTDA

Área Ingeniería

2014


MEMORIA DE CÁLCULO___________________________________________

INDICE

1. OBJETIVOS.....................................................................................................................................2

2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN................................................................................................2

3. DISEÑO ESTRUCTURAL CARRO.................................................................................................2

4. CONSIDERACIONES......................................................................................................................3

4.1 Materiales.....................................................................................................................................3

4.2 Determinación de cargas.........................................................................................................3

5. SOFTWARE UTILIZADOS “FreeCAD” Y “OpenFOAM”..................................................................4

6. ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS (FEA):.................................................................................4

7. CRITERIO DE VON MISES:............................................................................................................4

8. SIMULACIÓN..................................................................................................................................5

8.1. Cargas..........................................................................................................................................5

8.2. Resultados...................................................................................................................................5

8.2.1 Análisis estático estructural...................................................................................................5

8.2.1 Análisis fatiga.........................................................................................................................7

9. ANÁLISIS DE RESULTADOS.........................................................................................................9

1.

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1. OBJETIVOS

Determinar si la estructura diseñada es lo suficientemente segura para utilizarla como

ascensor. El cálculo principal se realiza mediante elementos finitos.

2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN

Se pretende diseñar una estructura tipo ascensor para poder trasladar a una persona con

discapacidad de forma segura de un segundo piso al primero y viceversa. Para esto, dicha

estructura se debe evaluar de tal forma que proporcione seguridad y garantía de que no

fallará al ser sometido a tales condiciones de esfuerzo.

3. DISEÑO ESTRUCTURAL CARRO

A continuación se presenta el diseño estudiado de ascensor

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Figura 1: Isométrica ascensor

4. CONSIDERACIONES

4.1 Materiales

Perfil 50x50x2 acero A-37



Perfil L 65x65x8 acero A-37

Placa 250x250x10

Esfuerzo de fluencia: --- [MPa]

Resistencia a la rotura: -- [MPa]

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4.2 Determinación de cargas

Peso estructura calculado: 118.8 [kg]

Peso silla de ruedas: 100 [kg]

Peso al interior aprox.: 120 [kg]

Carga al interior del ascensor: 220 [kg]

Carga total a levantar : 338.8 [kg]

5. SOFTWARE UTILIZADOS “FreeCAD” Y “OpenFOAM”

FreeCAD: Aplicación libre de diseño asistido por computadora en tres dimensiones,

ingeniería asistida por computadora, para la asistencia en ingeniería mecánica y el diseño de

elementos mecánicos. Está basado en Open CASCADE y programado en los lenguajes C++

y Python.

OpenFOAM: Biblioteca C++ para personalizar y extender resolvedores numéricos de

problemas de Mecánica de medios continuos, incluyendo Fluidomecánica computacional

(CFD). Sin embargo, incluye también una gran cantidad de resolvedores aplicables a otros

muchos tipos de problemas.

6. ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS (FEA):

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Es el modelado de productos y sistemas en un entorno virtual, con el propósito de encontrar

y resolver potenciales (o actuales) problemas estructurales o de rendimiento. FEA es la

aplicación práctica del método de elementos finitos (FEM), que es utilizado por ingenieros y

científicos parar matemáticamente modelar y resolver numéricamente problemas de

complejas estructuras, fluidos y de multifísica

7. CRITERIO DE VON MISES:

Es un criterio de resistencia estática aplicado a materiales dúctiles, según el cual el material

no fluirá en el punto analizado siempre que la energía de distorsión por unidad de volumen

en el punto no supere la energía de distorsión por unidad de volumen que se da en el

momento de la fluencia en el ensayo de tracción

vm1 2 2 2 3 2 1 3 2

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En consecuencia se prevé que ocurrirá la fluencia cuando σVM ≥ σfluencia acero

8. SIMULACIÓN

8.1. Cargas

1. Se considera una carga distribuida de 400N de peso por cada elemento de la base,

es decir un total de 4400N en el interior de la estructura equivalente a 448.9 kg.

2. Se analizará la estructura con las cargas mencionadas anteriormente de forma

estática y dinámica considerando la fatiga del material

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8.2. Resultados

8.2.1 Análisis estático estructural

Figura 2: Esfuerzos en estructura, esfuerzo máximo 21.34 MPa en vigas superiores y base

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Figura 3: Deformación en estructura, deformación máxima 0.46mm en vigas de base

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8.2.1 Análisis fatiga

Figura 4 Número de ciclos soportados , 1x10^6 ciclos

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Figura 5: Coeficiente de seguridad a la fatiga mínimo 4 en zona más solicitada.

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9. ANÁLISIS DE RESULTADOS

En base al análisis realizado para la estructura correspondiente al ascensor, mediante

elementos finitos aplicados con el software libre OpenFOAM, se puede concluir lo siguiente:

En el análisis de cargas estáticas se consideró un total de 4400 N equivalentes a 449 kg

distribuidos en la base arrojando una tensión máxima según el criterio de Von mises de 61

MPa en su punto más solicitado lo cual según la fluencia del material no fallará, con un

coeficiente de seguridad 4.

En el análisis de fatiga se considera las mismas solicitaciones de esfuerzos en la estructura,

obteniendo resultados favorables a la fatiga soportando 1x10^6, por lo tanto el ascensor no

cede a la fatiga.

Como comentario final se debe tener especial cuidado en la soldadura.

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