TESIS_ MONTACARGAS AUTOMATICOllamas

5/21/2018 TESIS_ MONTACARGAS AUTOMATICOllamas

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MOTACARGAS AUTOMTICO

J. AGUST LLAMASIGEIERA E ROBTICA IDUSTRIAL 1

DICE

DICE

NDICE DE FIGURAS.......................................................................................................................................4

NDICE DE TABLAS........................................................................................................................................6RESUME.........................................................................................................................................................7

ITRODUCCI.............................................................................................................................................9

OBJETIVO GEERAL.................................................................................................................................11

CAPTULO I

Objetivos de Investigacin................................................................................................................................14

1.1 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD................................................................................................................14

1.1.1 Factibilidad..............................................................................................................................................16

1.1.2 Posibles Soluciones.................................................................................................................................19

1.1.3Justificacin..............................................................................................................................................21

1.1.4 Factores a considerar...............................................................................................................................21

1.1.5 Consideraciones para el desarrollo del sistema.......................................................................................22

1.2 MANIPULACIN DE MATERIAL.......................................................................................................23

1.2.1 Accesorios de manipulacin....................................................................................................................24

1.3 SEGURIDAD EN TRASPORTE DE MATERIALES..............................................................................24

1.4 PATN HIDRULICO..............................................................................................................................25

1.5 CARACTERISTICAS DE MONTACARGAS ELECTRICO..................................................................26

1.6 VENTAJAS DE LOS MONTACARGAS ELCTRICOS.......................................................................27

1.7 SUMARIO.................................................................................................................................................28

CAPTULO II

2.1 FUNCIONAMIENTO DE MONTACARGAS AUTOMTICO..........................................302.2 NORMA OFICIAL MEXICANA..............................................................................................................31

2.3 CONFIGURACIN DEL MONTACARGAS AUTOMTICO..............................................................31

2.3.1 Sistema electrnico-elctrico................................................................................................................. 31

2.3.2 Sistema hidrulico...................................................................................................................................32

2.3.3 Sistema mecnico....................................................................................................................................32

2.4 CARACTERISTICAS DE INTEGRACIN DEL SISTEMA..................................................................34


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DICE

2.4.1 Principios de potencia hidrulica............................................................................................................34

2.5 TANQUE Y ACCESORIOS......................................................................................................................39

2.6 MOTOBOMBA ........................................................................................................................................39

2.7 VLVULAS..............................................................................................................................................412.8 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA.................................................................................................41

2.8.1 Clasificacin de motores de C.D.............................................................................................................42

2.8.2 Principios bsicos del motor de C.D....................................................................................................42

2.8.3 Las conexiones de los motores de C.D................................................................................................43

2.8.4 El arranque de los motores de C.D......................................................................................................44

2.8.5 Motores de C.D. sin escobillas.............................................................................................................45

2.9. BATERAS...............................................................................................................................................45

2.9.1 Accin electroqumica de una batera ....................................................................................................46

2.9.2 Descarga y Recarga.................................................................................................................................46

2.9.3 Factores que influyen en la vida y rendimiento de una batera............................................................47

2.9.4 Especificaciones...................................................................................................................................48

2.9.5 Limpieza...............................................................................................................................................48

2.9.6 Prueba de densidad especifica..............................................................................................................49

2.9.7 Prueba de medicin de voltaje..............................................................................................................50

2.9.8 Almacenamiento...................................................................................................................................51

2.10 TARIMAS...............................................................................................................................................51

2.11 SUMARIO..............................................................................................................................................53

CAPTULO III

3.1 CLCULO DE UNIDAD MECNICA....................................................................................................55

3.1.1 DISEO DE ENGRANES Y DIMETRO CORRESPONDIENTE A FLECHA.................................56

3.1.2 CLCULO DE CUA............................................................................................................................603.2 DISEO DE UAS................................................................................................................................... 61

3.3 DISEO DE RIEL......................................................................................................................................63

3.4 DISEO DE COLUMNA DE LLANTAS.................................................................................................65

3.4.1 DISEO DE VIGA PARA LLANTAS...................................................................................................66

3.4.2 RUEDAS PARA TRABAJO EXTRA PESADO....................................................................................68

3.5 DISEO DE PRISMA CORTO.................................................................................................................69


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DICE

3.5.1 DISEO DE SOLDADURA PARA UNION PERFIL RIEL..............................................................70

3.6 DESCRIPCIN DEL MANUBRIO...........................................................................................................71

3.7 CLCULO DE UNIDAD HIDRULICA ................................................................................................72

3.7.1 CLCULO DE DIMETRO DE PISTN ............................................................................................723.7.2 CLCULO DE BOMBA HIDRULICA...............................................................................................74

3.7.3 CLCULO DE ACUMULADOR...........................................................................................................75

3.7.3.1 PROPOCITO DEL FLUIDO................................................................................................................77

3.7.3.2 VISCOSIDAD......................................................................................................................................78

3.7.4 CEDULA DE TUBERIA.........................................................................................................................79

3.7.4.1 SELECCIN DE TUBERA ...............................................................................................................81

3.7.5 TANQUES Y ACONDICIONADORES DEL FLUIDO........................................................................83

3.7.5.1 DISEO DE LAS PAREDES DEL TANQUE....................................................................................83

3.7.6 DIAGRAMA HIDRULICO .................................................................................................................87

3.8 SISTEMA ELCTRICO -ELECTRONICO...............................................................................................88

3.8.1 MODO DE OPERACIN DE MOTORES.............................................................................................88

3.8.2 ELECTROVALVULA DIRECCIONAL................................................................................................90

3.9 SUMINISTRO DE ENERGA ...................................................................................................................92

3.10 ETAPA DE POTENCIA...........................................................................................................................94

3.11 ETAPA DE CONTROL..........................................................................................................................102

3.11.1 MICROCONTROLADOR...................................................................................................................103

3.11.2 PROGRAMACIN ............................................................................................................................105

3.11.3 DIAGRAMAS DE FLUJO..................................................................................................................108

3.12 DIAGRAMA ELECTRONICO..............................................................................................................110

3.13 SUMARIO..............................................................................................................................................112

CAPTULO VI4.1 DEFINICIN DE PROYECTO................................................................................................................114

4.2 DEFINICIN DE COSTO........................................................................................................................114

4.3 ESTUDIO DE COSTOS...........................................................................................................................115

4.4 MATERIA PRIMA...................................................................................................................................115

4.5 COSTOMECNICO................................................................................................................................116

4.6 COSTO HIDRULICO...........................................................................................................................117


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DICE

4.7 COSTO ELECTRICO ELECTRNICO...............................................................................................117

4.8 DETALLE DEL COSTO ENGRANE PIN......................................................................................118

4.9 DETALLE DEL COSTO DEL PISTN HIDRULICO .......................................................................121

4.10 JUSTIFICACIN ECONMICA..........................................................................................................1234.11 SUMARIO..............................................................................................................................................124

CONCLUSIONES GENERALES..................................................................................................................125

REFERENCIAS..............................................................................................................................................126

ANEXO 1-A....................................................................................................................................................130

ANEXO 2-A....................................................................................................................................................135


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DICE

DICE DE FIGURAS

CAPTULO I

1.1 TINA PARA MATERIAL A GRANEL.....................................................................................................241.2 TARIMA DE DOS CARAS.......................................................................................................................25

CAPTULO II

2.1 PERSPECTIVA DE ELEVACIN ...........................................................................................................32

2.2 MANUBRIO CON INCLINACIN..........................................................................................................33

2.3 ACOPLAMIENTO DE TRANSMISIN...................................................................................................33

2.4 PATN ESTNDAR...................................................................................................................................34

2.5 ESQUEMA BSICO DE UN SISTEMA HIDRULICO ........................................................................36

2.6 PARTES DE UN CILINDRO.....................................................................................................................37

2.7 CILINDRO TELESCPICO......................................................................................................................38

2.8 EMBOLO BUZO........................................................................................................................................38

CAPTULO III

3.1 DIAGRAMA X-Y CORTANTES FLEXIONANTES...............................................................................57

3.2 DIAGRAMA Z-X CORTANTES FLEXIONANTES................................................................................57

3.3 FUERZA TANGENCIAL DE LA CUA..................................................................................................59

3.4 UA DEL PERFIL TIPO C....................................................................................................................60

3.5 VIGA DE UAS.........................................................................................................................................60

3.6 RIEL DE UAS TIPO RECTANGULAR.................................................................................................62

3.7VIGA DE RIEL ..........................................................................................................................................62

3.8COLUMNA DE LLANTAS.......................................................................................................................64

3.9 COEFICIENTES DE RELACIN DE ESBELTEZ..................................................................................65

3.10 COLUMNA Y VIGA DE LLANTAS......................................................................................................65

3.11 VIGA DE LLANTAS...............................................................................................................................663.12 RUEDAS A UTILIZAR............................................................................................................................68

3.13 PRISMA CORTO.....................................................................................................................................69

3.14 CARACTERISTICAS DE UNION DE SOLDADURA..........................................................................70

3.15 VISTA FRONTAL DE MANUBRIO TRANSMICIN .......................................................................71

3.16 COLUMNA DEL PISTN ......................................................................................................................73

3.17 LUBRICACIN DE LAS PARTES DE OPERACIN ..........................................................................79


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DICE

3.18 FUERZAS QUE ACTUAN EN EL TANQUE.........................................................................................85

3.19 FUERZAS ACTUANDO EN LA PARED DEL TANQUE.....................................................................85

3.20 DEPOSITO DE ACEITE .........................................................................................................................86

3.21 DIAGRAMA HIDRULICO...................................................................................................................883.22 MOTOR ELECTRICO.............................................................................................................................90

3.23 GRAFICA DE EFICIENCIA DE MOTOBOMBA..................................................................................91

3.24 ESTRUCTURA INTERNA DE LA VLVULA.....................................................................................91

3.25 VALORES DE INSTALACIN DE UNA VLVULA..........................................................................93

3.26 GRAFICA DE EFICIENCIA DE LA BATERA ....................................................................................95

3.27 ESTRUCTURA DEL MOC 3041.............................................................................................................96

3.28 ESTRUCTURA DE UN RELVADOR.....................................................................................................98

3.29 CONSTITUCIN DE UN RELEVADOR...............................................................................................99

3.30 DIAGRAMA DE REGULADORES LM...............................................................................................100

3.31 ETAPA DE POPTENCIA.......................................................................................................................101

3.32 DIAGRAMA DE ACCIONAMIENTO DEL MOTOR..........................................................................102

3.33 SIMBOLO ESQUEMATICO DEL TRIAC...........................................................................................103

3.34 ESTRUCTURA DEL PIC 16F84...........................................................................................................105

3.35 BANCO DE REGISTROS DEL PIC 16F84..........................................................................................106

3.36 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA.......................................................................................109

3.37 DIAGRAMA DE ACCIN DEL MOTOR...........................................................................................110

3.38 DIAGRAMA DE CIRCUITO ELECTRNICO....................................................................................111

3.39 INTEGRACIN DE LOS ELEMENTOS..............................................................................................112


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DICE

DICE DE TABLAS

CAPTULO I

CAPTULO II2.1 RANGOS COMPARATIVOS DE BOMBAS............................................................................................40

2.2 ESPECIFICACIONES DE BATERAS PLOMO-CIDO........................................................................48

2.3 DENSIDAD DE BATERAS......................................................................................................................50

2.4 PRUEBA DE MEDICIN DE VOLTAJE A LA BATERA....................................................................50

2.5 CARACTERSTICAS TCNICAS DE TARIMAS...................................................................................51

CAPTULO III

3.1 CARACTERISTICAS DE ELECTRODOS REVESTIDOS......................................................................70

3.2 COMPARATIVA DE MOTOBOMBAS....................................................................................................75

3.3 SELECCIN DE CEDULA DE TUBERIA...............................................................................................81

3.4 ESPECIFICACIONES TCNICAS DE ELECTROVALVULA...............................................................92

3.5 BOBINAS DE CORRIENTE CONTINUA PARA ELECTROVALVULA..............................................92

3.6 CARACTERISTICAS TCNICAS DE BATERA ..................................................................................93

3.7 CONSTITUCIN DE BATERA ..............................................................................................................94

3.8 CAPACIDAD Y MODELO DE BATERA ..............................................................................................94

3.9 RANGOS MXIMOS DEL MOC3041.....................................................................................................97

3.10 CARACTERISTICAS TCNICAS DEL 7805......................................................................................100

3.11 CARACTERISTICAS TCNICAS DEL 7812......................................................................................101

3.12 CARACTERSTICAS TCNICAS DEL TRIAC..................................................................................103

3.13 FACTIBILIDAD DEL MICROCONTROLADOR ...............................................................................104

CAPTULO IV

4.1 ESTUDIO DE COSTOS...........................................................................................................................121

4.2 COSTO ANUAL DE MANTENIMIENTO.............................................................................................123


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RESUME

RESUME

El transporte hace aos era lento e inseguro debido a la inexistencia de medios eficaces, con los avances

tecnolgicos el hombre desarrollo aparatos que a su conveniencia mejoraron la vida cotidiana, uno de ellos elmontacargas. Estas son mquinas autopropulsadas que realizan el desplazamiento sobre el nivel del suelo,

destinadas a transportar, empujar o levantar cargas.

Existen diversos tipos de montacargas, los cuales se caracterizan por la capacidad que tienen al transportar

distintos tipos de carga, ya sea material a granel en contenedores, maquinaria, materia prima o algunos otros

objetos que se requieran trasladar a lo largo de algn proceso o actividad.

Actualmente los montacargas de gasolina, gas L.P. y elctricos difieren de un montacargas de uas

( patn hidrulico), ya que son ms costosos y de difcil acceso en espacios reducidos; un montacargas de

uas es operado manualmente por una o dos personas produciendo esfuerzo fsico, en ocasiones por este tipo

de problemas se disminuye el tiempo de traslado y abastecimiento en la produccin, cabe mencionar que con

el tiempo el operador puede sufrir algn dao fsico. Se propone disear un montacargas de uas automtico,

el cual contendr el diseo del sistema de transmisin mecnica y elctrica, un dispositivo que controle la

elevacin de las uas por medio de un pistn hidrulico, accionado por un control ubicado en el manubrio, el

cual regir la velocidad de avance, encendido y apagado del sistema de transporte automtico, cabe

mencionar que el abastecimiento de energa se realizar por medio de bateras recargables.

Tomando en cuenta las caractersticas, requerimientos y metas de diseo que se deben cumplir (las cuales se

proponen posteriormente) , presentamos esta investigacin.


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ABSTRACT

ABSTRACT

A few years ago the transportation was show and insecurity about the inexistence of good transportation,

with the technology the man implemented new systems for his life, one of them is the fork-lift truck.

These machines are self propelling who make the displacement respect the ground level, destinated to

transported, push or pick up load.

Existent different types of fork lift truck, they characteristics about the different cain of load for transported,

with material in containing, raw material, machine tool and other objects to required the transportation in the

process.

Now the fork lift trucks of gasoline, gas L.P., and electrics delay respect the fork lift (hydraulic skid )

because they are more expensive that the other one and they are more difficult to drive; a fork lift was hand

operated for one or two persons increase the physic risk and in some times reduce the time production.

I propose was to design an automatic fork lift who contain the system of mechanic transmission and electric,

a dispositive to control the elevation of the nail with a hydraulic piston, accioned by a control ubicated in the

crank; who control the velocity, on and off, and the hydraulic piston. The energy was proportion able by

charge batteries.

With these characteristics and requirement, i show this investigation.


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ITRODUCCI

ITRODUCCI

El transporte es una clara necesidad del hombre al llevar consigo pertenencias y objetos, inicia hacemuchos aos con la creacin de la rueda (3000 aos a. C.).[Enciclopedia Libre,2006]

Un problema que presentaba la rueda era vencer la oposicin al avance (friccin), ya que en ese tiempo

los caminos presentaban relieves y obstculos naturales, por ello, las antiguas civilizaciones aprovechaban

al mximo todo recurso natural posible.

Por otra parte observaron tambin que los caudales de agua servan para aprovechar la fuerza hidrosttica,

dominaban corrientes y esto los ayudaban en su vida cotidiana.

Con la llegada de la Revolucin Industrial el hombre comenz el avance en su evolucin tecnolgica. Los

inventos tcnicos (motor de explosin, la hlice, la maquina de vapor) aceleraron el desarrollo de

transportes. El vapor de agua y ms tarde, la electricidad y el petrleo fueron la nueva fuerza motriz utilizada

por transportes martimos y terrestres.

El transporte areo a experimentado cambios, despus de un desarrollo intenso dado por el paso de la hlice

al motor de reaccin, la aviacin progreso para servicio tanto civil como militar gracias a la primera y

segunda guerra mundial.

El desarrollo de transportes en el mundo a generado economa, pero sobre todo a desarrollado un grado muy

elevado de movilidad alrededor de las industrias. Los factores de localizacin que antes eran decisivos para

las industrias han disminuido considerablemente. En el presente, tanto las personas como las mercancas

pueden trasladarse fcil y rpidamente, es por ello que el transporte interacta con las vas decomunicacin convirtindose en un factor importante.

Hoy la movilidad y la flexibilidad caracterizan a las unidades de produccin independiente, industrias,

fabricas, oficinas, mediante los diversos sistemas de transportes estudiados actualmente, an as la

coordinacin de los diversos tipos de transporte es un enorme problema, se ha intentado resolver mediante


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ITRODUCCI

diversos transportes tanto de carga pero sin flexibilidad en su manejo, recorriendo grandes distancias y con

unidades ms pequeas y mviles para las distancias ms cortas.

Con la implementacin de las nuevas tecnologas y la tendencia actual de las industrias, la superacinconstante y competencia mutua tanto en calidad, produccin, implementacin de nuevos sistemas como el

ahorro de espacios. El uso de maquinaria es para aumentar la capacidad de produccin del individuo,

haciendo que el producto llegue al medio donde se tiene menor grado de adquisicin.

Actualmente las industrias tienen problemas con el transporte de sus materiales, son pocas las fabricas que

realizan estudios en donde revelan el peso total de materiales transportados diariamente para realizar sus

productos. Distintos tipos de materiales, son llevados a diversas maquinas y despus de maquinar la materia

prima, son nuevamente transportados para pasar a una nueva operacin que, posteriormente ha de

transportarse de un departamento a otro durante el transcurso de la fabricacin.

Cuando tomamos en cuenta el peso que continuamente es transportado y el peso de los aparatos de

fabricacin que tienen que manejarse con los materiales, se aprecia hasta cierto punto la importancia de

adoptar medios disponibles de transporte necesario de los materiales.

Los aparatos para efectuar el transporte de materiales son elegidos de acuerdo al servicio que requieran las

industrias. Pudiendo tener sistemas de transporte como: rodillos, bandas, polipastos, gras, carretillas

manuales o elctricas, etc.; hasta montacargas, los cuales son impulsados por medio de motores de gasolina,

gas LP, diesel y otros son impulsados por motores elctricos.


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OBJETIVO GEERAL

OBJETIVO GEERAL.

Disear el sistema de un montacargas de uas automtico el cual agilice el transporte de carga, aplicando

los conocimientos obtenidos en la carrera de Ingeniera en Robtica Industrial.

Definir correctamente el problema que actualmente se tiene.

Evaluar la mejor alternativa.

Determinar cada uno de los componentes a utilizar en los sistemas, mecnico, elctrico y electrnico.

Realizar el diseo mecnico, elctrico, electrnico y la programacin.

Determinar los costos que engloban el sistema as como el desarrollo de un producto viable.


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OBJETIVO GEERAL

Por medio del objetivo mencionado y la investigacin que se realiza, es posible cumplir con un proyecto de

investigacin, el cual comprender cuatro captulos.

Captulo I Caractersticas de los elementos principales y estudio general del montacargas.

Captulo II Descripcin y secuencia de operaciones del sistema.

Captulo III Contempla y especifica el diseo mecnico de los elementos, la integracin de estos y por otro

lado toda la estructura electrnica como su programacin.

Captulo IV Define el estudio completo de los costos y conjuntamente si el proyecto es viable para el

mercado.

ota: Los artculos o informacin especifica que mencionan algunos puntos en esta tesis a un tema determinado se

presentan en los anexos.


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CAPTULO I

CAPTULO I

Este captulo comprende el estudio

general del montacargas, principal

utilizacin, componentes y los distintos

principios que las empresas cumplen

al utilizar estos aparatos para transporte.


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CARACTERSTICAS

INTRODUCCIN.

Dados los avances de la tecnologa es de vital importancia el poder contar con mejoras en productos,

materiales, objetos, transportes, etc.; los cuales son manejados por el ser humano, uno de ellos es elmontacargas, a lo largo de este capitulo se estudiarn las caractersticas y soluciones principales para

contemplar la mejor alternativa.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN:

Desarrollar el estudio e investigacin para crear un sistema de transporte automtico (Montacargas de uas

automtico), facilitando la actividad y reduciendo el esfuerzo fsico del operador. Obteniendo un sistema

confiable, flexible y de fcil manejo tomando en consideracin una solucin econmica viable.

1.1ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

Necesidad: Facilitar el transportes de carga en reas reducidas de trabajo.

REQUERIMIENTOS:

Capacidad de carga mxima de 3 Toneladas.

No exceder medidas estndar ( 90x160cm.).

Control de velocidad mxima de 1 m/s.

Manejo flexible.

Cumplir con las normas de manejo y almacenamiento de materiales.

Sistema Automtico.


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CARACTERSTICAS

ELEMENTOS MECNICOS: Flechas, vigas, sistema de transmisin, engranes, pistn hidrulico, bujes y

rodamientos.

ELEMENTOS ELECTRNICOS: Microcontrolador, tips, interfases, potencimetros, controles de

velocidad.

ELEMENTOS ELCTRICOS: Motores, Motobomba, Electro vlvula, Bateras.

CARACTERSTICAS:

Se propone una capacidad de 3 toneladas, pero se buscara la mayor capacidad posible sin exceder las

metas de diseo.

El diseo se har bajo las normas de seguridad establecidas en Mxico (NOM)

Expedidas por la Secretaria del Trabajo y Previsin Social.

Se har un estudio de las reas de trabajo de medianas, pequeas, y micro empresas, mercado el cual

se contempla para el diseo del montacargas.

Tomar en cuenta el mercado existente de tarimas y contenedores para transporte dentro de los

montacargas de patn.


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CARACTERSTICAS

1.1.1 FACTIBILIDAD.

En la actualidad el transporte de carga se realiza por medio de montacargas de patn, de gasolina o gas

L.P, gatos hidrulicos, etc; que son de acuerdo a las necesidades propias en las industrias correspondientes asus espacios, ya que algunas empresas cuentan con reas reducidas para trasladar su producto, maquinaria,

materia prima, etc; por lo cual; se requiere que exista mayor versatilidad en el trasporte de productos dentro

de empresas, almacenes, bodegas, etc. Es necesario agilizar este tipo de transporte dentro de los procesos de

fabricacin y/o hasta llegar a su punto de venta.

IMPLEMENTACIN.

Haciendo hincapi en las deficiencias y problemas que tienen los aparatos existentes para transporte de

cualquier tipo de materiales es posible implementar el diseo de un montacargas de uas automtico, para

agilizar el traslado de materiales, el cual podr manejarse dentro de espacios reducidos, el posible dao

fsico el cual sufren los trabajadores puede ser eliminado, el control de avance ser regido por el operador y

se disminuirn los costos a comparacin de un montacargas de $200,000 pesos, eliminando problemas

existentes en el trasporte, es posible que el montacargas de uas automtico sea aplicable a cualquier proceso

para aumentar la eficiencia.

ESTADO DEL ARTE.

Por medio de la investigacin que se ha realizado se encontraron proyectos relacionados, los cuales pueden

auxiliar a comprender con mejor afinidad posible el tema que estamos realizando.

Se encontr informacin necesaria para la investigacin de montacargas comenzando por las ventajas y

desventajas existentes las cuales se deben de tomar al seleccionar este tipo de aparatos para distintasindustrias ya que algunos utilizan como suministro la gasolina otros son elctricos para distintos tipos de

reas de trabajo existentes en empresas. Contemplar el uso de motores elctricos o motores de combustin

interna y realiza un estudio entre la flexibilidad de cada tipo de trasporte ya que por norma se deben de

utilizar para las necesidades que convengan. La capacidad de cada aparato de traslado es variable por lo cual

con esta investigacin nos auxiliaremos en el estudio tcnico para seleccin de motores, pero sin duda

complementaremos la informacin que se tiene para montacargas ya que este proyecto de investigacin


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CARACTERSTICAS

CARACTERSTICAS

menciona caractersticas que cumplen los montacargas y cual seria la opcin ms viable para utilizar un

aparato de transporte como estos.[Vallado,1975].

Contemplando diversos factores es posible el relacionar las diferentes fases de operacin y mantenimiento delos elementos elctricos y electrnicos que contienen los sistemas de los montacargas, especficamente en los

suministros se tienen que considerar cualidades y caractersticas posibles al usar bateras para el

abastecimiento de los sistemas, ya que posiblemente el problema ms grave es la secuencia de

mantenimiento y limpieza de bateras por otro lado es de vital importancia la limpieza de esta, ya que sin

mantenimiento adecuado la alimentacin puede ser daada.

Al utilizar motores elctricos para el desplazamiento del montacargas se especifica el uso adecuado y

capacidad de este tipo de elementos ya que son el centro del sistema. [Crdenas,1996]

Para implementar un mejor sistema hidrulico existe la posibilidad de auxiliarse con otra investigacin ya

realizada, la cual hace hincapi en los componentes hidrulicos, como: actuadores, vlvulas, moto-bombas,

y dems dispositivo hidrulicos que requiera este proyecto.

Considera el funcionamiento de los diferentes tipos de actuador, como lo son:

De simple accin.

De doble efecto.

Diferenciales.

No diferenciales.[Santos,2004]

Con respecto a el diseo hidrulico se puede considerar como mejor opcin el uso de un cilindro hidrulico

que podra ayudarnos a tener una altura considerable en la elevacin de uas, dando paso a una mejor

versatilidad.

Por otro lado es posible el tomar ideas para los clculos mecnicos los cuales conllevan a auxiliarnos en

investigaciones anteriores de como podemos desarrollar el diseo de capacidad mxima del sistema de

elevacin, por lo la investigacin la cual observamos nos ayudar como referencia para el calculo del

montacargas en los tres sistemas en que esta dividido ( elctrico, hidrulico, mecnico) considerando una

tarima colocada sobre las uas del montacargas y partir de ah para obtener las capacidades y caractersticas

de todos los componentes.

Del proyecto de investigacin que se reviso es posible tomar consideraciones como el calculo de capacidad

mxima para el diseo, este calculo fue tomado en base al peso total de vehculos, ya que se propone el


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CARACTERSTICAS

desarrollo de un elevador para estacionamiento por lo cual en la parte mecnica y de diseo proponemos

auxiliarnos por medio de esta investigacin.[Cabello,2002]

Se tomar informacin detallada del sistema de elevacin, la cual se propone mejorar para que la elevacin

de los montacargas sea ms flexible.

La suspensin la cual tiene el vehculo se deber calcular en base a la carga y desplazamiento, se puede

referirla estudio de un a suspensin de un vehculo tipo mini baja, con la finalidad de estudiar su

comportamiento bajo condiciones de trabajo se consideran para los clculos: el comportamiento con respecto

a la friccin, gravedad y fuerzas que ejercen sobre este.[Mndez,2002]

Estos parmetros son de mucha ayuda ya que el montacargas va a trabajar bajo condiciones que requieran

considerar los aspectos antes mencionados.

En el sistema de control se hace referencia al estudio sistemtico con relacin al tipo de alimentacin que

tienen las maquinas y como es controlado. Tomaremos en cuenta los clculos y estudios realizados para los

sistemas de arranque de motores y control.[Crespo,etal.2004]

Propiamente es posible aprovechar al mximo de las referencias antes mencionadas para cada uno de los

sistemas que contempla el diseo del montacargas de uas automtico, ya que deseamos crear un sistema

intermedio entre los gatos de patn y los montacargas motorizados, es posible el disminuir costos y

posiblemente introducir el diseo del montacargas de uas automtico en cualquier tipo de rea reducida

para trasporte.


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CARACTERSTICAS

1.1.2 POSIBLES SOLUCIONES.

TRASLADO DE CARGA POR MEDIO MANUAL.

Al transportar equipo, maquinaria o productos manualmente genera un esfuerzo fsico para el trabajador,cabe mencionar que al realizar esta actividad el personal puede sufrir lesiones ocasionadas por el exceso de

carga en el cuerpo y traslado inadecuado de esta. Obligando al patrn a realizar exmenes mdicos al

personal peridicamente.

Como el transporte es realizado por este, cabe sealar que el producto puede ser daado en el tiempo el cual

es transportado.

TRANSPORTE MANUAL(TRABAJADOR)

MONTACARGAS DE PATIN

GATO HIDRULICO

MONTACARGAS MOTORIZADO

MONTACARGAS DE UAS AUTOMATICO

TIEMPODETRANSLADO

FLEXIBILIDAD

VELOCIDADDERESPUESTA

REASREDUCIDAS

COSTOSGRAFICA

DEFACTIBILIDAD

ESTUDIO VIABLE

ESTUDIO NO VIABLE

X

X

XXX

X

X X

XX

X


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CARACTERSTICAS

En el transporte de carga manual no existe una velocidad de respuesta pero a su vez puede que no exista

flexibilidad viable, genera a futuro costos para la empresa, ya que el operador puede sufrir una lesin al no

tener los cuidados adecuados por levantar peso, el operador realiza un esfuerzo fsico.

TRASLADO REALIZADO POR MONTACARGAS

Para poder operar este tipo de maquinaria, se requiere de capacitacin y adiestramiento, esto genera costos

para la empresa. Haciendo hincapi de igual manera que estos sistemas tienen una transmisin trasera y esto

hace mas complejo su manejo, por otro lado los montacargas de gasolina, gas L.P. o elctricos son utilizado

en medios industriales en los cuales se tenga un espacio apreciable para que puedan conducirse dentro de los

pasillos.

Con un montacargas motorizado existe velocidad de respuesta y flexibilidad, la capacitacin para el

operador generara costos a la compaa, sus suministros o insumos son el gas o gasolina que tambin generan

costos.

TRASLADO POR MEDIO DE MONTACARGAS DE PATN Y GATO HIDRULICO

Estos dos sistemas cumplen con el mismo principio, ya que el sistema de elevacin es

manual, as como tambin el traslado de este.

En ocasiones para transportar una carga de gran peso, se requieren hasta 3 operadores, generando hora

hombre intiles.

Todo esto implica la ineficiencia de este sistema

El Montacargas de Patn o Gato Hidrulico carece de velocidad de respuesta pero es flexible as mismo

tiende a generar esfuerzos fsicos al estar manipulando el gato mecnico para elevar la carga, por otro lado su

tiempo de traslado no es factible.

TRASLADO POR MEDIO DE MONTACARGAS DE UAS AUTOMTICO.

El Montacargas de Uas Automtico es flexible tiene velocidad de respuesta, su insumo esta dado por la

batera para suministrar energa al sistema, su manejo puede ser confiable agilizando la entrega de cargas por

lo cual, tambin presenta flexibilidad.


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CARACTERSTICAS

1.1.3 JUSTIFICACIN

En la actualidad existen diversos sistemas para el transporte de carga, claro esta que difieren en sus

capacidades, a continuacin se mencionan algunos:

TIPO DE TRANSPORTE CAPACIDAD

Patn hidrulico de 500 a 2500kg

Montacargas Electrico de 4000 a 7500kg

Montacargas de gasolina de 4000 a 1000kg o ms

Gras viajeras / polipastos de 500kg a mas

Al proponer una opcin mas se consideran ciertos requerimientos ya que es posible la implementacin de

este tipo de sistemas pensando en reas de difcil acceso, que a comparacin de otros no requiera

capacitacin, esfuerzo alguno mas que el de caminar, y que sea tan seguro que cualquier persona lo pueda

usar, se propone una solucin que no genere otras necesidades.

Por lo anterior, es posible la utilizacin en las medianas, pequeas y micro empresas, que por lo regular

carecen de naves o infraestructuras de gran capacidad, reas definidas para carga y descarga, personal

necesario y capacitado para el manejo de sistemas ms complejos

altos costos de mantenimiento

1.1.4 FACTORES A CONSIDERAR

Los factores que se tomaran en cuenta para el desarrollo del montacargas de uas automtico deberncumplir con las siguientes requerimientos:

Capacidad de carga mxima de 3 Toneladas.

Actualmente en el traslado de materiales por medio de montacargas de patn o gato hidrulico la

capacidad oscila de 0.5 a 1 tonelada, por lo cual se desea rebasar esa capacidad.


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CARACTERSTICAS

No exceder medidas de 90x160cm.

La capacidad en cada pasillo es diferente, es por ello que el diseo no deber exceder las medidas

mencionadas.

Control de velocidad mxima de 1 m/s.

Al manejar dispositivos manuales es difcil mantener el control de velocidad para un avance

constante ya a una persona le es difcil el jalar cargas sumamente pesadas por lo cual necesita ayuda

de otra persona.

Manejo flexible.

El manejo debe ser fcil y sencillo para los operadores.

Cumplir con las normas de manejo y almacenamiento de materiales.

La Norma Oficial Mexicana NOM-006-STPS-2000, menciona condiciones de operacin,

almacenamiento, seguridad y diseo para este tipo de transportes, es por ello parte del diseo se regir

por normas.

Sistema Automtico.

El elemento de transporte que proponemos disear se manipulara de manera automtica, tomando en

cuenta que el operador regir el movimiento del montacargas por medio del pequeo panel de control

a disear.

1.1.5 CONSIDERACIONES PARA EL DESARROLLO DEL SISTEMA.

La implementacin del sistema contempla factores los cuales deben cumplir con necesidades especificas por

lo tanto se podr dar solucin.

Suministro.

La alimentacin para el accionamiento de los elementos que componen el sistema lo realizarn

bateras recargables para disminuir costos y optimizar el funcionamiento.

Optimizacin y Traslado.


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CARACTERSTICAS

Utilizando un control de velocidad se puede realizar una mayor eficiencia en el transporte de

cualquier tipo de carga como tambin optimiza la entrega de materiales.

SeguridadPor una parte cumpliremos con las normas de seguridad, por otro lado tambin es posible reducir el

malestar fsico que al operador le ocasione.

1.2 MANIPULACIN DE MATERIALES.

El manipular materiales es recoger y depositar, trasladar en un plano horizontal o vertical y por cualquiermedio, materiales o productos de cualquier clase.

Por otro lado, cuando nos referimos a aparatos de manipulacin: son todos los mecanismos utilizados en el

transporte de los materiales junto a los dispositivos auxiliares que sean necesarios para completar el trabajo.

El material a granel se refiere a las substancias que se encuentran sueltas en polvo, granos o terrones, como:

carbn, trigo, harina, etc.(Fig. 1.1)

Fig.1.1 TINA PARA MATERIAL A GRANEL.

El material de embalaje son las cajas de cartn, cestas, canastas, sacos o costales y tambin los recipientes

descubiertos en los cuales se contiene distinto tipo de materiales.


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CARACTERSTICAS

1.2.1 ACCESORIOS PARA MANIPULACIN.

Al trasportar los materiales se toma en cuenta las tarimas para el desplazamiento, esta consiste en dos

tableros separados por travesaos estando destinados a ocupar ese espacio para facilitar la insercin de laorquilla en este.

Las tarimas se pueden construir de madera ya que su costo es bajo, en ocasiones cuando la calidad de la

madera es psima infiere en los costos de la empresa, por lo cual es indispensable el pensar en que las tarimas

se pueden realizar con madera de alta calidad.

Podemos apreciar los diferentes tipos de tarimas para la manipulacin de materiales por medio del

montacargas de uas dependiendo las necesidades en el trasporte.

Existen las tarimas estndar llamadas de dos caras ya que la superficie inferior es plana, la cual permite

apilar las cargas una encima de otra, esto hace que se puedan apilar innumerables cargas y facilita el

acomodo ya que se pueden colocar tableros por encima de los ringleros de carga para evitar accidentes. (Fig.

1.2)

Fig. 1.2 TARIMA DE DOS CARAS.

1.3 SEGURIDAD EN TRASPORTE DE MATERIALES

El tipo de material que se utilice para el transporte depender del producto. Sin embargo, el principio bsico

en embalaje es conocido como el concepto de carga unitaria o unitarizacin.

La unitarizacin se basa en que todos los transportistas deberan empacar la carga de manera que pueda

ser movida y manipulada durante toda la cadena de distribucin con equipo mecnico, como montacargas y


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CARACTERSTICAS

gras. Esta prctica reduce la mano de obra, la manipulacin de cajas y una cantidad de daos. Igualmente

agiliza la carga y descarga con el equipo apropiado, hace ms eficaces las operaciones.

En la prctica, el concepto de carga unitaria significa que artculos pequeos, sumamente caros, comocalculadoras, se colocan primero en cajas de madera o en contenedores de pared doble, o incluso triple,

totalmente cerradas para evitar as robos y cualquier dao. En segundo lugar, habr que asegurar las cajas

o contenedores a las tarimas con cintas de acero (flejes) o con envoltorio termoencogible. Los artculos ms

grandes se pueden fijar directamente a la tarima, asegurndose que estn adecuadamente protegidos

contra daos.[Susta,2006]

Los materiales de empaque se seleccionar dependiendo el producto y de las condiciones ambientales, como

temperatura, humedad, atmsfera deseada alrededor del producto, resistencia del empaque, costos existentes,especificaciones del comprador y regulaciones gubernamentales. Los procedimientos de empaque debern

cumplir con las recomendaciones que se mencionan:

1. E producto debe estar apropiadamente acolchado o bloqueado por encima de las tarimas o contenedor

para evitar que se mueva o que se maltrate.

2. Se debe seleccionar el tamao y estilo de tarima que sea ms apropiado. Una tarima accesible por los

cuatro costados permite que un montacargas o una carretilla elevadora se le acerque desde cualquier

direccin, facilitando as su manipulacin. Adems, las dimensiones estndar de una tarima, 1000 mm

por 1200 mm (40 pulgadas x 48 pulgadas).

3. Tratar toda superficie ferrosa con un anticorrosivo para que el producto llegue al punto de destino sin

herrumbre o corrosin.

4. No se debe intentar llenar demasiado cada contenedor, puesto que el peso podra exceder sus lmites.

1.4 PATN HIDRULICO

La operacin de estos sistemas es confiable, cabe mencionar que a pesar de la manipulacin que realiza el

operador en el mecanismo de elevacin sin duda alguna es preciso para utilizarse en cualquier lugar,

debemos tomar en cuenta que la capacidad mxima de un patn es de 2500kg, es importante el poder

incrementar este rango y hacerlo an mas confiable en su utilizacin.


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CARACTERSTICAS

El patn hidrulico se considera como una nave de trasporte y de acuerdo con las normas no es un

montacargas, para cambiar esa perspectiva realizaremos mejoras a este sistema estndar y obtendremos una

nave intermedia entre patn y montacargas mas barato y con una aplicacin ms amplia.

1.5 CARACTERSTICAS DE MONTACARGAS ELECTRICO.

Los montacargas propulsados por energa elctrica tienen las siguientes exclusivas:

Son limpios, silenciosos y libres de escapes txicos.

Los costos de operacin y mantenimiento son menores.

No consumen aire por no haber combustin (no generan contaminacin).

Los montacargas elctricos pueden tener uno o dos motores de traccin, y estn equipados con circuito

electrnico que controla la potencia elctrica aplicada a los motores de traccin, permitiendo el mximo

aprovechamiento de la energa al interrumpir el paso de la corriente en el momento de soltar el acelerador o

suspender una maniobra de levantamiento. Adems el ensamble directo entre los motores de traccin y la

unidad motriz, permite aumentar la eficiencia de la carga de la batera.

Por otra parte los montacargas elctricos son muy eficientes en el trasporte de cargas ligeras, as como en

espacios reducidos, donde su pequeo radio de giro les confiere una excelente maniobrabilidad.

Pero los montacargas elctricos tambin tienen sus limitaciones. Sus menores costos de operacin

compensan la mayor inversin inicial en proporcin directa al tiempo que el equipo funcione.

Esto coloca a los montacargas elctricos en desventaja en aquellas industrias de naturaleza cclica, donde el

equipo permanece inactivo parte del tiempo.

Por lo cual el mantenimiento regular y cuidadoso de los circuitos elctricos y sus componentes, es un medio

para conservar el montacargas en ptimas condiciones, pero tambin es un paso necesario para garantizar el

mximo rendimiento y seguridad de operacin.


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CARACTERSTICAS

1.6 VENTAJAS DE LOS MONTACARGAS ELECTRICOS

Silencioso: Los dispositivos que utilizan motores elctricos son ms silenciosos que los decombustin interna, motivo por el cual es posible utilizarlo en distintas reas por otro lado los de

combustin son limitados por el sonido que generan.

Aceleracin: Para los motores de combustin se necesitan dos pedales para regir la aceleracin en

cambio para los elctricos solo se necesita un pedal pudiendo regular el avance suavemente.

Medio ambiente: Los sistemas de combustin generan contaminacin y es posible que puedan daar

la atmsfera de trabajo cuando las reas son cerradas en cambio los elctricos no generan

contaminacin. Tiempo inoperante: los sistemas elctricos tienen un menor tiempo inoperante el cual es

aproximadamente de 3% comparado con el 12% de los sistemas de combustin interna.

[ Vallado,1975]

1.7 SUMARIO

Al trmino de este captulo se cumpli con la prioridad de definir correctamente el problema basndonos en

la necesidad planteada, esto se logr debido al estudio de factibilidad, analizando las caractersticas del

problema y las posibles soluciones existentes tomando en consideracin ventajas y desventajas.

Al desarrollar un sistema de transporte para facilitar dicha actividad y reduciendo el esfuerzo fsico del

operador, se obtiene un sistema confiable, flexible y de fcil manejo tomando en consideracin una solucin

econmica viable. El costo de la inversin ser recuperado conform al desempeo del producto.

Tambin se defini el principal aspecto de este proyecto, el cual es el transporte de carga, desde su

surgimiento, sus diferentes etapas de transporte y evolucin de los mismos.

En el siguiente captulo se describirn los sistemas que conforman el elemento de transporte para dar una

solucin al problema.


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CAPTULO II

CAPTULO II

Este captulo comprende el estudio

general de los elementos principales,

como las disposiciones y secuencias

que deben de cumplir los elementos a

utilizar.


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DESCRIPCI

INTRODUCCIN

A lo largo del capitulo anterior se observaron la caractersticas posibles para el desarrollo de los sistemas

de trasporte, por otro lado, en el presente capitulo se estudiar cada uno de los elementos que contemplan elfuncionamiento del montacargas y definiremos algunas caractersticas de los subsistemas.

2.1 FUNCIONAMIENTO DEL MONTACARGAS DE UAS AUTOMATICO

ELEVACION DE UAS:

La principal funcin de montacargas es el ascenso y descenso de las uas, por medio de un pistn hidrulico,

para la elevacin de una carga que en la mayora de los casos estar sobrepuesta en una tarima. Esta funcin

ser controlada por electro vlvulas. Con el objetivo de trasladar cargas.

TRANSLADO:

El traslado del mvil con la carga sobrepuesta en las uas se llevara acabo a una velocidad mxima de 1m/s

por medio de un motor elctrico que ser controlado por un dispositivo colocado en el manubrio, por medio

de un sistema de paro de emergencia que anclara el motor.

OTRAS FUNCIONES:

Apertura y cierre de uas: para el paso por reas reducidas, como tambin diversas formas de cargas

y tarimas.

Brazo de palanca: dispositivo para facilitar la rotacin de eje de la direccin.

Indicadores: dispositivo de indicacin de carga y estado hidrulico.


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DESCRIPCI

2.2 NORMA OFICIAL MEXICANA

Para el desarrollo del sistema del montacargas de uas automtico debemos considerar las normas

establecidas para carga y traslado de materiales, por otro lado los requerimientos los cuales se deben seguirel la implementacin de sistemas de trasporte, es por ello que en el anexo 1-A se mencionan a detalle las

normas mexicanas que por ley se exigen.

2.3 CONFIGURACION DEL MONTACARGAS DE UAS AUTOMATICO:

Para una mejor comprensin del sistema se ha propuesto en tres subsistemas de la siguiente manera:

2.3.1 SISTEMA ELCTRICO-ELECTRONICO

ALIMENTACIN.

Proporcionada por bateras conectadas en serie, proporcionando la energa necesaria para el movimiento de

los elementos.

CARGA.

Sistema de carga que convierte corriente alterna de 127 V. a corriente directa. Instalado en el lugar o rea de

resguardo del montacargas.

Esta interfase del sistema de carga a las batera del montacargas se efectuar por medio de un cable y conector

bipolar.

CONTROL.

Circuito electrnico que por medio de un microcontrolador efectuar todas las operaciones para las cuales

esta diseado este sistema de montacargas de uas automtico.

ABASTECIMIENTO.

Se abastecer de la corriente que requiere el motor, bomba hidrulica, Control, y dispositivos indicadores

control y carga.


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DESCRIPCI

2.3.2 SISTEMA HIDRULICO.

ACTUADOR.

Por medio de un pistn hidrulico se llevara a cabo la elevacin de las uas del montacargas, impulsado porel fluido hidrulico a presin dada por una bomba o impulsor hidrulico, controlado por una electro vlvula.

Este fluido ser llevado al pistn y a un acumulador por medio de tubera flexible de alta presin.

2.3.3 SISTEMA MECNICO.

MECANISMO.

Por medio de un mecanismo se transmitir el movimiento vertical del vstago del

actuador a las uas del montacargas (Fig. 2.1); dndole la elevacin o descenso a estas.

Fig. 2.1 PERSPECTIVA DE ELEVACIN.

DIRECCIN.

La direccin es delantera accionada por el giro del eje de rotacin de las dos ruedas delanteras , que ser el

mismo del eje del manubrio dndole al operador el control de la direccin del sistema de montacargas

automtico.

En manubrio contara con una articulacin, que por medio de un seguro la liberara dndole un ngulo de

inclinacin para que as se pueda tener un mejor control en situaciones de difcil rotacin del eje.(Fig. 2.2)


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DESCRIPCI

Fig. 2.2 MANUBRIO CON INCLINACIN.

TRANSMISION:

Un motor colocado sobre el eje de rotacin de la direccin(III), dar movimiento de desplazamiento al

sistema de montacargas, por medio de un juego pin-engrane.

Mismo motor , por medio de un ngulo de desplazamiento de forma horizontal del eje donde esta situado el

motor(IV), se desacoplara al engrane que trasmite el movimiento de las ruedas delantera(I) y se acoplara a

otro engrane que dar la apertura y cierre de las uas(II). (Fig. 2.3).

Fig. 2.3 ACOPLAMIENTO DE TRASMISIN

(MOTOR-UAS ,MOTOR -AVANCE)


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DESCRIPCI

APERTURA Y CIERRE DE UAS

Por medio de un tornillo sin fin y un juego de tuecas de roscas opuestas una de la otra se har el cierre y

apertura.

A continuacin se muestran las medidas estndar las cuales marcan las normas para el diseo de estos

aparatos, se tomaran estas medidas para el diseo del sistema de montacargas de uas automtico el cual no

las rebasar.(Fig. 2.4)

Fig. 2.4 PATIN ESTNDAR.[Montacargas del Valle de Mxico, 2002]

2.4 CARACTERSTICAS DE INTEGRACIN DEL SISTEMA .

2.4.1 PRINCIPIOS DE POTENCIA HIDRULICA.

El trmino hidrulica es utilizado para el estudio de la aplicacin de los aceites sometidos a presin para

reducir el trabajo. El movimiento del liquido involucra trasferencia de energa potencial o de presin,

calorfica o de resistencia al flujo(friccin) y energa cintica o energa en movimiento. [ Schrader Bellows,2006]


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DESCRIPCI

La energa calorfica la produce un lquido a travs de un tubo o componente el cual crea friccin entre el

lquido y el medio de conduccin, esta friccin se origina por la resistencia y se manifiesta en calor, por lo

cual la energa potencial disminuye. Las causas ms comunes que originan la transformacin de energa

potencial a calorfica son:

Tuberas de gran longitud.

rea inadecuada en las tuberas.

Conexiones inadecuadas

Tamao inadecuado de vlvulas y accesorios.

Exceso de viscosidad de fluido.

Para realizar trabajo con un lquido debemos hacer que se mueva (cintica). Con el movimiento se

transforma la presin esttica a presin dinmica. Las perdidas de energa cintica en un sistema hidrulico

aumentan directamente proporcional con la velocidad del lquido.

Factores que pueden causar aumento en la velocidad de un sistema.

Tuberas con rea reducida.

Tamao inadecuado de vlvula de control.

Restriccin causada por los dispositivos.

En un sistema hidrulico es fundamental mantener la presin del sistema lo ms prxima a la presin que

entrega la bomba, por lo cual es imperante mantener la velocidad y la friccin del fluido en un mnimo.

Los componentes bsicos de un sistema hidrulico son: fuerza motriz, bomba, vlvulas de control de

presin, vlvulas de control de flujo, vlvulas direccionales y actuadores. (Fig. 2.5)

Los sistemas hidrulicos a base de aceite fueron desarrollados en la dcada de los aos veinte y, desde

aquellos lejanos tiempos, han ido perfeccionndose e incorporando nuevas tecnologas de

control.[Cibernautica.2004]


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DESCRIPCI

Fig. 2.5 ESQUEMA BSICODE UN SISTEMA HIDRULICO.[Cibernautica,2004]

Esencialmente un sistema hidrulico comprende la produccin, transmisin y control de energa hidrulica,

utilizando aceite como fluido. Se suministra energa al aceite, por lo general en forma de presin, mediante

bombas, y se conduce a travs de tuberas hasta motores o cilindros hidrulicos que se encargan de

transformar la energa en trabajo. Las presiones utilizadas son relativamente elevadas.

As pues, las bombas aspiran el aceite de un depsito, previamente hay que introducir un filtro que elimina

posibles impurezas. Las bombas son generalmente de tipo rotativo, a base de engranajes, pero tambin

pueden ser de pistn. Las bombas son accionadas directamente por motores elctricos o bien van acopladas almotor principal.

Los cilindros hidrulicos constituyen el sistema de accionamiento ms sencillo, pero cualquier bomba de las

anteriormente descritas puede transformarse en motor con slo suministrarles fluido a alta presin. La

diferencia entre unos y otros es que los cilindros efectan un desplazamiento lineal y los motores o bombas

convertidas generan un movimiento rotativo.

En los sistemas hidrulicos y neumticos la energa es transmitida a travs de tuberas. Esta energa esfuncin del caudal y presin del aire o aceite que circula en el sistema.

El cilindro es el dispositivo mas comnmente utilizado para conversin de la energa antes mencionada en

energa mecnica.(Fig. 2.6)


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DESCRIPCI

La presin del fluido determina la fuerza de empuje de un cilindro, el caudal de ese fluido es quien establece

la velocidad de desplazamiento del mismo. La combinacin de fuerza y recorrido produce trabajo, y cuando

este trabajo es realizado en un determinado tiempo produce potencia. Ocasionalmente a los cilindros se les

llama "motores lineales".[Sapiesman,2006]

Fig. 2.6 PARTES DE UN CILINDRO.[Sapiesman,2006]

Los cilindros diferenciales son de doble accin, son llamados as debido a que el rea de presin en el

cilindro es diferente en cada una de sus dos cmaras. Por otro lado los no diferenciales son de doble accin

pero el rea de accin de la presin es igual en ambas cmaras del cilindro.

Con respecto al diseo existen variantes en la forma del embolo o vstago y pistn, los vstagos pueden ser

slidos o telescpicos.

El cilindro de embolo es el ms sencillo de los actuadores y es de simple accin. Posee una cmara para

fluido y ejerce una fuerza en una sola direccin , van montados verticalmente y el retroceso es por la fuerza

de gravedad que acta sobre la carga.

El cilindro telescpico se utiliza cuando su longitud ya retrado debe ser ms corta que la que se obtendra

con un cilindro normal, es posible el usar hasta 4 5 secciones; an cuando la mayora son de simple

accin, se pueden obtener elementos de simple accin.


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DESCRIPCI

Tienen dos o mas buzos telescpicos y se construyen con un mximo de cinco. Usualmente son de simple

efecto del tipo empuje como la figura siguiente, o de doble efecto.

Fig. 2.7 CILINDRO TELESCOPICO. [Sapiesman,2006]

Los buzos se extienden en una secuencia establecida por el rea, sale primero el mayor y en forma

subsiguiente los de menor dimetro. En estos elementos, el fluido desplaza al vstago que esta empaquetado

por la guarnicin existente en el cabezal delantero. Para el clculo de fuerza, el rea neta a tomarse en

cuenta esta dada por el dimetro de vstago. (Fig. 2.8)

Fig. 2.8 EMBOLO BUZO. [Sapiesman,2006]


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DESCRIPCI

Este componente que encuentra su aplicacin fundamentalmente en prensas hidrulicas, retorna a su posicin

original por accin de la gravedad, resortes internos o externos o cilindros adicionales que vemos en la figura

anterior.

2.5 TANQUE Y ACCESORIOS

El tanque no es nicamente para el aceite, tambin ayuda a que se cumplan funciones como:

Capacidad de reserva.

Limpieza de fluido.

Temperatura de fluido.

Eliminacin del aire del fluido que regresa.

Eficiencia de entrada de la bomba.

La capacidad de los tanques puede variar, sin embargo se considera 3 veces la capacidad de la bomba en

GPM para que los tanques sean adecuados.

El fluido hidrulico trasmite energa, lubrica partes en movimiento, sella los componentes internos del

sistema y disipa el calor. Para cumplir estas funciones, el fluido se debe caracterizar por: Antioxidante,

antiespumante, antiherrumbe, antiemulsionante, estabilidad y anticorrosivo.

La principal caracterstica que debe cubrir es la viscosidad.[Schrader Bellows,2006]

2.6 MOTOBOMBA

La bomba proporciona el caudal al ser impulsada por el elemento motriz, podemos contemplar motobombade tipo:

Engranes.

Paletas.

Pistones.


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DESCRIPCI

El motor de engranes desarrolla una torsin en la cual la presin acta sobre las superficies de los engranes.

Cuenta con dos engranes que giran conjuntamente, pero solo uno esta acoplado al eje del impulsor. Es

posible realizar la inversin de giro, solamente invirtiendo la direccin del flujo. Los motores de este tipo

estn limitados a la presin de operacin de 2000psi. y alrededor de un porcentaje de 2400RPM. Susprincipales ventajas son su simplicidad y tolerancia a las impurezas, por otro lado la desventaja es la baja

eficiencia debido a su alta tolerancia.[SANTOS,2004]

En un motor de paletas, la torsin se obtiene al actuar presin sobre las superficies libres de paletas

rectangulares que se deslizan hacia adentro y fuera de las ranuras del rotor.

Este tipo de motor permite la operacin en cualquiera de las dos direcciones, sin necesidad de balancines ni

vlvulas de vaivn. La presin que se crea en el orificio de entrada o salida del fluido, se dirige a dos

cmaras interconectadas dentro del motor, las cuales estn separadas 180, las cargas laterales se generan una

opuesta a la otra por lo que se anulan entre si.

Para los motores de pistones el fluido proveniente de la bomba acta sobre la mitad de los orificios del

block de cilindros, ejerciendo una fuerza sobre los pistones de estos orificios en forma radial desde el eje del

block. Estos pistones solo pueden moverse radialmente y girar a un punto sobre el contorno del estator, que

este ms lejos del eje del block.[SANTOS,2004]

Se pueden clasificar las bombas por presin y mximo caudal que proporcionan.

El desplazamiento de un bomba es la cantidad terica del fluido que proporciona por cada revolucin .

La eficiencia de una bomba no es al 100% ya que las fugas internas en una bomba no hace posible la entrega

del volumen terico del fluido.

Tabla 2.1 RANGOS COMPARATIVOS DE BOMBAS.

TIPO DE BOMBA RANGO - PRESION (PSI) EFICIENCIA % PESO Lbs X HP.Engranes externos. 2000-3000 80-90 0.5Engranes Internos. 500-2000 60-85 0.5

Paletas. 1000-2000 80-95 0.5Pistones Axiales. 2000-10000 90-98 0.25Pistones Radiales. 3000-10000 85-95 0.25

[Schrader Bellows,2006]


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DESCRIPCI

2.7 VLVULAS

Los sistemas hidrulicos estn diseados para trabajar en un determinado rango de presin, este rango es

una funcin de las fuerzas de los actuadores, la cual debe ser controlada y limitada, ya que al ser excesivapuede daar todo el sistema. Las vlvulas son las que controlan esta funcin, por medio de limitar el

descargado excesivo del fluido cuando la presin se incrementa.[ Schrader Bellows,2006]

Las vlvulas pueden desempear diferentes funciones en un sistema hidrulico, entre las cuales se

encuentran:

Limitar la presin del sistema. Pueden reducir la presin en una parte del sistema.

Determinan la presin a la cual debe entrar el fluido en un sistema.

Descargan parte de un circuito, como en una bomba.

Seleccionan y ordenan los movimientos de diferentes actuadores.

Permiten las presiones diferentes en distintos ramales de un circuito.

Previenen o frenan movimientos evitando que la inercia de las cargas desbalanceen un sistema.

Las funciones mencionadas anteriormente las realizan las vlvulas de: Alivio, secuencia, reductoras de

presin, la hi-low, la contrabalance y la overcenter.

2.8 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

El motor de C.D. es similar a un generador de C.D., de hecho, desde el punto de vista constructivo es la

misma mquina que puede actuar como motor o como generador, la nica diferencia es que como un

generador la FEM es mayor que el voltaje terminal, en tanto que como motor, el valor generado de FEM(fuerza contra electromotriz) es menor que el voltaje terminal, por lo tanto, el flujo de potencia se invierte, es

decir, el motor elctrico convierte la energa elctrica en energa mecnica, o sea, el proceso inverso al del

generador.[ENRQUEZ,2005]


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DESCRIPCI

Los motores de C.D. se puede decir que son mquinas muy verstiles, son ms adaptables a procesos

industriales que demandan alto grado de flexibilidad en el control del par y la demanda un alto grado de

flexibilidad en el control del par y la velocidad y slo tienen competencia en ciertos casos, con aquellos

motores de corriente alterna (C.A.) que usan accionamientos electrnicos (Drives) para el control develocidad. Un motor de C.D. puede proporcionar un alto par de arranque, as como tambin un alto par de

desaceleracin para aplicaciones que requieren de frenados rpidos o inversiones de sentido de rotacin.

2.8.1 CLASIFICACIN DE LOS MOTORES DE C.D.

En la misma forma que los generadores de C.D., hay en general tres tipos de motores de C.D.: tipo serie, tipo

derivado o shunt y tipo compuesto. El motor tipo serie se usa ampliamente debido a sus excedentes

caractersticas de par de arranque, cada tipo de motor tiene sus caractersticas de operacin bien definidas,

por lo que para su aplicacin es esencial conocer los requerimientos de la carga.

En la mquina con excitacin separada, el devanado de campo est conectado a una alimentacin por

separado, cuando el devanado de campo se conecta en paralelo con la armadura, se obtiene una conexin

shunt.

Un motor con conexin compuesta, puede tener la conexin con conexin shunt larga, o bien conexin shunt

corta, dependiendo de si el devanado de campo est conectado antes o despus del devanado de campo en

serie.

2.8.2 PRINCIPIOS BSICOS DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

La relacin entre el par desarrollado, la corriente directa en el conductor que es atravesado por un flujo

magntico y la densidad del flujo, indica que la magnitud de la fuerza mecnica ejercida sobre un conductorlineal o recto por el que circula una corriente elctrica, que est situado dentro de un campo magntico

perpendicular.[ENRQUEZ,2005]

La direccin del par desarrollado se puede determinar de una vista externa de los conductores y de los polos

magnticos desde la posicin de la batera. La direccin del flujo, debido a que la direccin conocida de la

corriente fue determinada por la regla de la mano derecha y la direccin de la fuerza mecnica sobre cada


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conductor, debida a la interaccin de los campos magnticos fue determinada por el efecto agrupado del

flujo.

2.8.3 LAS CONEXIONES DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

Para producir la potencia mecnica, un motor requiere de una armadura y de al menos un campo. Este campo

se puede conectar en paralelo con la armadura, o bien en serie con ella, o tambin puede haber dos campos;

uno en serie y el otro en paralelo. Cada una de estas conexiones da como resultado diferentes caractersticas

de los motores.

La conexin en serie las corrientes de armadura y del campo son idnticas, el devanado del campo en serie

consiste de pocas espiras de alambre de seccin gruesa que tiene baja a resistencia. En los motores de este

tipo, cualquier incremento en la carga se manifiesta como una mayor corriente circulando a travs de la

armadura y el devanado de campo. Como la intensidad del campo opuesto se incrementa con este incremento

en la corriente, la velocidad del motor se reduce. Por el contrario en la medida que la carga se reduce, el

campo se debilita y entonces la velocidad aumenta. Con valores de cargas muy ligeras, la velocidad puede

llegar a ser excesiva.

Por la razn anterior, los motores en conexin serie se conectan directamente o estn acoplados a la carga

para prevenir la sobre velocidad.

El incremento en la corriente de armadura con un incremento en la carga produce un aumento en el par, de

modo que los motores en conexin serie son particularmente tiles para ciclos de trabajo en donde se

requiere un par de arranque pesado y en donde se pueden esperar sobrecargas severas.

Los motores en conexin paralelo o shunt, el valor de la corriente de alimentacin debe alimentar tanto lacorriente de armadura como la corriente de campo.

En los motores con devanado de compuesto, la variacin de velocidad debida a los campos en la carga es

mucho menor que en los motores con conexin serie, pero mayor que en los motores con conexin paralelo o

derivado (shunt). Tiene tambin untar de arranque mayor que los motores que en conexin en paralelo

(shunt) y tiene capacidad para soportar sobrecargas pesadas. Sin embargo, tiene un rango ms estrecho de


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ajuste de velocidad. Estos motores usan, tanto los devanados de campo paralelo (shunt) como serie, y

conjunta las caractersticas de ambos. Asimismo, dependiendo de la manera en cmo se conectan se pueden

tener cuatro clases de motores en conexin compuesta (compound) :

Shunt largo acumulativo.

Shunt largo diferencial.

Shunt corto acumulativo

Shunt corto diferencial.

Los motores con devanado compuesto se usan cuando el arranque de la carga es muy pesado o cuando los

cambios en la carga se dan en forma intempestiva, como es el caso de las bombas recprocas, las mquinas depresin o de perforado.

2.8.4 EL ARRANQUE DE LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

En el instante del arranque la fuerza contraelectromotriz es cero debido a que justo en ese instante la

armadura no est girando, por ejemplo si se arranca un motor alimentado a 230V que tiene una resistencia

de armadura RA = 0.25 , el valor de la corriente de la armadura podra alcanzar un valor de : 230/0.25 =

920, tal valor de corriente de armadura podra fundir fusibles y desconectar al motor de la alimentacin.

Por lo tanto, es necesario insertar alguna resistencia en serie con el circuito de armadura para limitar el

valor de la corriente. En la medida que el motor aumenta su velocidad, esta resistencia se retira, por pasos,

debido que la fuerza contraelectromotriz aumenta conforme el motor alcanza la plena velocidad.

[ENRQUEZ,2005]

Algunas de las aparentes desventajas de los arrancadores manuales, son la necesidad de una operacin

manual, la falta de respaldo en el arrancador, el respaldo de la operacin remota de arranque y la posibilidadde una operacin impropia que es una aceleracin no uniforme, los arrancadores automticos superan todas

estas desventajas y adicionalmente pueden incorporar otros aspectos de control deseables.

Se puede referir a un arrancador automtico simple conectado a un motor en conexin shunt se conoce como:

Arrancador de fuerza contra electromotriz, en el cual por simplicidad la resistencia de arranque se retira en

slo paso.


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La velocidad de un motor shunt se incrementa alrededor de un 8%, para un motor compuesto (compound)

tipo acumulativo el incremento es del 15 al 20%, para el motor serie podra incrementarse muy rpidamente

y es por eso que el motor tipo serie debe accionar siempre una carga.

La clasificacin de los motores sobre la base de cmo la velocidad cambia con carga, es particularmente

importante en la seleccin de un motor para desarrollar una tarea especfica. Los motores compuestos de

velocidad variable, resultan por otro lado los ms satisfactorios cuando el accionamiento de cargas requiere

de un par considerable al arranque o cuando est sujeto a cargas de impulso. Los motores serie, por otro lado,

se usan generalmente cuando el par de arranque y requerimientos de aceleracin son severos.

2.8.5 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA SIN ESCOBILLAS

Cuando se requiera la aplicacin de un motor de C.D. en un lugar donde el riesgo producido por las chispas o

arcos en las escobillas segmentos del conmutador, se deba eliminar, el motor de C.D. sin escobillas tienen

una aplicacin apropiada. Tambin en aplicaciones que requieren accionamientos con velocidad constante

(tales como los accionamientos de disco duro en las computadoras) requieren de motores de C.D. sin

escobillas.

El motor de C.D. de escobillas consiste de un campo de rotor de imn permanente y devanados de armadura

en el estator que son conmutados por medio de switches electrnicos. La rotacin efectiva del campo de

armadura se logra cambiando la direccin de la corriente en el devanado de armadura por medio de

transistores switcheables.

2.9 BATERAS

La batera es el corazn del montacargas elctrico, es el elemento que se utiliza para almacenar energa con

la que se operarn los circuitos y componentes del montacargas. La batera almacena energa en forma

qumica, hasta que se conecta a un circuito externo. La energa almacenada cambia entonces a energa

elctrica, que fluye de una terminal de la batera, por todo el circuito y vuelve a la otra terminal.


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2.9.1 ACCIN ELECTROQUMICA DE LA BATERA

La electroqumica de una batera trabaja sobre la reaccin que se da cuando dos materiales dismiles, o

electrodos, estn colocados en una solucin conductora y reactiva, que se llama electrlito. La reaccinqumica hace que las terminales de la batera tengan cargas opuestas, positivas y negativa. Esto crea una

diferencia de potencial, entre las dos terminales de la batera. El electrlito de la batera es el medio por el

cual reaccionan los materiales dismiles, estos materiales son: plomo (Pb) y bixido de plomo (PbO 2) en las

placas de la batera. La electroqumica de la batera es una aplicacin de las reacciones de oxidacin y

reduccin.[CRDENAS,1996]

2.9.2 DESCARGA Y RECARGA

Cuando la batera se descarga, los iones de sulfato (SO4) provenientes del electrlito se combinan con los

iones de plomo generados en ambas placas, para formar el sulfato de plomo (PbSO 4). Entonces las placas se

convierten en materiales similares y el electrlito contiene menos cido y ms agua. Dos electrodos

semejantes no puede

TESIS_ MONTACARGAS AUTOMATICOllamas

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