PFC: MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

Autores:• Clara Mezquita Moreno• Esther Robles Oliva

Titulació: Enginyeria Tècnica Industrial especialitat MecànicaDirectora: Marta Musté RodríguezDepartament: Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria

07/07/2011

Data presentació:

Q2

2010 2011

2

EN AQUESTA PRESENTACIÓ VEUREM:

1. Introducció al projecte

2. Millores en el suport didàctic2.1. Disseny de les noves bases2.2. Disseny de la palanca aplicadora de

forces2.3. Foradat de la bancada

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig4.1. Situació i col·locació de les galgues4.2. Preparació i assaig dels pòrtics

5. Càlculs5.1. Analítics5.2. CYPE 2011 5.3. Unigraphics NX 7.05.4. Experimentals5.5. Comparacions de resultats de

desplaçaments5.6. Analitzar resultats de deformacions

6. Consideracions ambientals

7. Pressupost

8. Conclusions8.1. Conclusions tècniques8.2. Conclusions personals

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

1. INTRODUCCIÓ AL PROJECTE:

Objectius: • Millora del material docent • Realitzar assajos experimentals: mesurar desplaçaments i lectura de galgues

extensomètriques.• Realitzar els càlculs analítics per els diferents estats de càrrega.• Simulació dels pòrtics amb Unigraphics i CYPE.• Analitzar i comparar els resultats.

Motivacions principals:

Aplicador de forces i suport del pes Conjunt pòrtic encastat i bancada

Fotos finals de l’anterior projecte:

• Repte a millorar un projecte ja elaborat, ideant un de més eficient i pràctic, segons el nostre criteri.• Realitzar un projecte final de carrera útil, que no quedés en l’oblit, com un suport didàctic.

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

4

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

2. MILLORES EN EL SUPORT DIDÀCTIC

2.1.Diseny de les noves bases

1. Introducció al projecte

2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

5

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

2. MILLORES EN EL SUPORT DIDÀCTIC 2.2. Disseny de la palanca aplicadora de forces

Mecanisme Avantatges Inconvenients

No s’han trobat.Corda transmissora de càrregues.

Ajust d’alçades mitjançant colissos. No transmet la càrrega puntualment.

Reutilització de peces de l’antic projecte.

El mecanisme sobresurt excessivament de la bancada. Punt

d’aplicació de la força imprecís.

Bona manipulació del sistema i fàcil col·locació dels pesos per l’assaig.

La fabricació del braç de palanca és car, degut a la seva complexitat.

Punt d’aplicació de la força imprecís.

Aplicació de la força de manera puntual i més precisa.

Poc factor multiplicació del pes, amb la relació de palanca.

Incorporació d’una “U” per a la subjecció de la vareta dels pesos.

Fresat palanca en forma de quart de circumferència.

No s’han trobat.

1. Introducció al projecte

2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

6

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

2.3.1. Braç de palanca

2.3.2. Bases dels pòrtics2.3.2.1. Primera part 2.3.2.2. Segona part

2.3. Foradat de la bancada

1. Introducció al projecte

2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

7

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES3.1. Càlcul del centroide del sistema

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

8

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES3.2. Equilibri del sistema

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

9

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES3.3. Tabulació del possibles resultats

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

10

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES3.4. Càlcul experimental del sistema

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

11

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

3. EQUILIBRI DE LA PALANCA APLICADORA DE FORCES3.5. Relació de palanca

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic

3. Equilibri de la palanca aplicadora de forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

12

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

4. REALITZACIÓ DE L’ASSAIG4.1. Col·locació de galgues

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Pressupost7. Conclusions

13

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

4. REALITZACIÓ DE L’ASSAIG4.2. Preparació i assaig dels pòrtics

1. Fixació de les bases 3. Aproximar a cero

4. Col·locació dels pesos

2. Connexions de les bananes

5. Lectura de galgues

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces

4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

14

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5. CÀLCULS

5.1. Analítics

La part analítica del projecte s’ha realitzat mitjançant el càlcul matricial (Matriu de rigidesa elemental).Amb una força màxima de 250N.

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

15

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5. CÀLCULS

5.1. AnalíticsConeixent les condicions de contorn següents:

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

Pòrtic encastat

Pòrtic articulat

16

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5. CÀLCULS

5.1. Analítics

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

Pòrtic articulat

Pòrtic encastat

17

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5. CÀLCULS

5.1. AnalíticsLes condicions de contorn obtingudes per al pòrtic encastat i el pòrtic articulat son les següents:

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

Pòrtic articulat

Pòrtic encastat

18

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.2. CYPE 2011

5. CÀLCULS

5.2.1. Pòrtic encastat

Desplaçaments (mm)

Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat

1 68,67 0,4122 137 0,8233 206 1,237

3,5 250 1,501

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

19

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.2. CYPE 2011

5. CÀLCULS

5.2.1. Pòrtic articulat

Desplaçaments (mm)

Pes (Kg) Força (N) Pòrtic articulat1 68,67 1,8062 137 3,6043 206 5,419

3,5 250 6,576

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

20

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.3. Unigraphics (NX 7.0)

5. CÀLCULS

Desplaçaments (mm)

Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat

1 68,67 0,428

2 137 0,8539

3 206 1,284

3,5 250 1,558

5.3.1. Pòrtic encastat

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

21

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.3. Unigraphics (NX 7.0)

5. CÀLCULS

Desplaçaments (mm)

Pes (Kg) Força (N) Pòrtic articulat

1 68,67 1,805

2 137 3,6

3 206 5,414

3,5 250 6,57

5.3.2. Pòrtic articulat

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

22

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.4. Experimentals

5. CÀLCULS

Desplaçaments (mm)

Pes (Kg) Força (N) Pòrtic encastat Pòrtic articulat

1 68,67 0,387681 1,6739

2 137 0,82971 3,826

3 206 1,2971 6,1956

3,5 250 1,5072 7,144

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

23

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.5. Comparacions de resultats de desplaçaments5. CÀLCULS

50 100 150 200 250 3000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Pòrtic Encastat

Força (N)

Despla

çam

ent

(mm

)

Desviació(%)Mètode Encastat Articulat

Experimental – Unigraphics 3,26 8,73Experimental – CYPE 0,41 8,63

Exp erimental – Analític 4,23 11,62

50 100 150 200 250 3000

1

2

3

4

5

6

7

8Pòrtic Articulat

Força (N)D

espla

çam

ent

(mm

)

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

24

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

5.6. Analitzar resultats de les microdeformacions 5. CÀLCULS

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig

5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

Pòrtic encastat Pòrtic articulat

25

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

6. CONSIDERACIONS AMBIENTALS

Impacte ambiental:

Nul: No existeix cap tipus d’activitat per millorar.

Compatible: No són necessàries activitats posteriors correctores.

Moderat: Si existeix consecució de les condicions mediambientals de l’operació, es necessitarà iniciar amb un procés de protecció.

Considerable: El procés necessita accions protectores i correctores

Crític: Pèrdues considerables de les bones condicions ambientals, cal una actuació immediata i una adopció de mesures protectores i correctores.

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig5. Càlculs

6. Consideracions ambientals7. Pressupost8. Conclusions

26

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

6.1. Costos de fabricació

6. PRESSUPOST

6.2. Costos de material

6.3. Costos dels honoraris dels enginyers

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals

7. Pressupost8. Conclusions

PREU UNITARI PREU TOTAL(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS

Modificació de les bases dels pòrtics 1 175,50 175,50

Conjunt aplicador de forçes 1 400,00 400,00

Rodó massís 80ø amb rosaca M8 1 45,00 45,00

Tractament tèrmic de cincat 1 0 0

620,50

DESIGNACIÓ UNITATS

COSTOS DE FABRICACIÓ

COSTOS TOTALS DE FABRICACIÓ I.VA. NO INCLÒS:

PREU UNITARI PREU TOTAL(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS

Carro transport càrrega màx. 350 Kg 1 270,22 270,22Galgues extensiométriques 32 7,68 245,76Connectors de galgues 32 2,36 75,52Bananes de plàstic vermelles 32 0,97 31,04Bananes de plàstic negres 32 0,97 31,04Cola CN Cyanoacrylate 20 x 5 1 1,25 1,25Cable genèric audio coure 100 0,088 8,80Cargols ø10 mm 50 mm llargada 8 0,35 2,80Volanderes ø10 mm 8 0,10 0,80Cargols ø 10 mm 35 mm llargada 4 0,32 1,28

668,51COSTOS TOTALS DE MATERIAL I.VA. NO INCLÒS:

COSTOS DE MATERIAL

DESIGNACIÓ UNITATS

27

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

6. PRESSUPOST

6.4. Pressupost general del projecte

6.3. Costos dels honoraris dels enginyers

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals

7. Pressupost8. Conclusions

PREU UNITARI PREU TOTAL(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. NO INCLÒS

Enginyera tècnica 1 400 13,5 5.400,00Enginyera tècnica 2 400 13,5 5.400,00Enginyera superior 100 15 1.500,00

12.300,00

COSTOS HONORARIS ENGINYERS

DESIGNACIÓ

COSTOS TOTALS HONORARIS ENGINYERS I.VA. NO INCLÒS:

UNITATS

PREU TOTAL PREU TOTAL(€) I.V.A. NO INCLÒS (€) I.V.A. INCLÒS 16%

620,50 719,78668,51 775,47

12.300,00 14.268,00

15.763,25

PRESSUPOST GENERAL

PRESSUPOST GENERAL I.VA. INCLÒS:

DESIGNACIÓ

COSTOS TOTALS DE FABRICACIÓ COSTOS TOTALS DE MATERIALCOSTOS TOTALS HONORARIS ENGINYERS

28

MILLORA D’UN SUPORT DIDÀCTIC PER A L’ASSIGNATURA D’ESTRUCTURES

8. CONCLUSIONS

• Desplaçaments obtinguts pels diferents mètodes tenen una error màxim del 11%.

• A la lectura de galgues apreciem la falta de verticalitat i simetria dels pòrtics.

• Retards en el termini d’entrega del taller.

• Pressupost limitat.

1. Introducció al projecte2. Millores en el suport didàctic3. Equilibri de la palanca aplicadora de

forces4. Realització de l’assaig5. Càlculs6. Consideracions ambientals7. Pressupost

8. Conclusions

• Consolidació de coneixements.

• Reforç de treball en equip.

• Experiència professional i personal.

• Satisfacció per els resultats aconseguits.

8.1. Conclusions tècniques

8.2. Conclusions personals

GRÀCIES PER L’ATENCIÓ

Fi

Contacte autores:

Clara Mezquita Moreno: https://www.linkedin.com/in/claramezquita

Esther Robles Oliva: https://www.linkedin.com/pub/esther-robles-oliva/97/857/350

EPSEVG

UPC