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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS INGENIERIA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA

FACULTAD DE INGENIERÍA ROLY RAMIREZ MAMANI

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA MAESTRIA TERMINAL EN INGENIERIA MECÁNICA – ELECTROMECÁNICA

Materia:

SEMINARIOS

Gestión académica:

1/2017

Docente:

Ing. Gustavo Barriga

Maestrante:

Roly Ramirez Mamani

Fecha de entrega:

28 de Julio de 2017 La Paz – Bolivia

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INDICE 1. CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1. INTRODUCCIÓN 1.2. OBJETIVOS 1.2.1. OBJETIVO GENERAL 1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.3. FUNDAMENTO TEÓRICO 1.4. CALCULO DE TRÁFICO 2. CAPÍTULO II INGENIERÍA DEL PROYECTO 2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO 2.2. SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE TRACCIÓN 2.3. SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE CONTROL

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CAPÍTULO I 1. GENERALIDADES 1.1. INTRODUCCIÓN El ascensor es un dispositivo de transporte vertical, tanto de cargas como de pasajeros a diferentes niveles o plantas, consisten de una plataforma o una cabina que se desplaza dentro de un foso y guías verticales, con mecanismos de subida y bajada, impulsado por una fuente de energía. 1.2. OBJETIVOS 1.2.1. OBJETIVO GENERAL Dimensionar un ascensor de capacidad para 6 personar y de cuatro paradas. 1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Calculo de tráfico para ascensor.  Selección de elementos de tracción.  Selección de elementos de control. 1.3. FUNDAMENTO TEÓRICO Los ascensores primitivos, accionadas con energía humana o animal o con norias de agua, estaba ya en uso en el siglo III a.C., sin embargo, el desarrollo del ascensor moderno es un gran parte un producto del siglo XIX eran accionados por una máquina de vapor, ya fuera directamente o a través de algún tipo de tracción hidráulica. 1.3.1. ASCENSORES MECÁNICOS En 1853 en inventor y fabricante estadounidense Elisha G. Otis exhibió un ascensor equipado con un dispositivo (llamado seguro) para parar la caída de la cabina si el cable se rompía. En ese caso, un resorte haría funcionar dos trinquetes sobre la cabina, forzándolos a engancharse a los soportes de los huecos, así como el soporte de la cabina. Esta invención impulsó la construcción de ascensores. El primer ascensor o elevador de pasajeros se instaló en Estado Unidos, en un comercio de Nueva York. 1.3.2. ASCENSORES ELECTROMECÁNICOS En 1880 el inventor alema Werner Von Siemens introdujo el motor eléctrico en la construcción de elevadores. En su invento, la cabina, que sostenía el motor debajo, subía por un hueco mediante engranajes de piñones giratorios que accionaban los soportes en los lados del hueco. En 1887 se construyó un ascensor eléctrico, que funcionaba con un motor eléctrico que hacía girar un tambor giratorio en el que enrollaban los cables. En los siguiente doce años empezaron a ser de uso general los elevadores eléctricos con engranaje de tornillo sin fin, que conectaba el motor con el tambor, excepto en el caso de edificios altos. En el elevador de tambor, la longitud de las guayas, y por lo tanto la altura a la que la cabina podía subir, estaba limitada por el tamaño del tambor. Las limitaciones de espacio y las dificultades de fabricación impidieron que se utilizara el mecanismo de tambor en los rascacielos. Sim embargo, las ventajas del ascensor eléctrico (rendimiento, costos de instalación relativamente bajos, y la velocidad casi constante sin reparar en la carga) animó a los inventores a

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buscar una manera de usar la fuerza motriz eléctrica en estos edificios. Los contrapesos que creaban tracción sobre las poleas dirigidas eléctricamente solucionaron el problema. En la actualidad, la incorporación de ordenadores o computadores se utilizar para analizar automáticamente la información, lo que mejoró en gran medida el rendimiento operativo de los elevadores en los grandes edificios. 1.4. CALCULO DE TRÁFICO Básicamente, un estudio de Tráfico “es un sistema de cálculo, que conduce a conocer qué cantidad de ascensores serán necesarios, las superficies de sus cabinas y la velocidad nominal de éstas, durante el desarrollo de un proyecto de obra civil”. De esos cálculos se desprenderán las condiciones satisfactorias que proporcionen un transporte vertical adecuado al flujo de personas del edificio a construir. Como puede verse, es indispensable para determinar las especificaciones básicas de los ascensores y su cantidad. Para comprender más acabadamente el objetivo, y de qué elementos partimos para el estudio, vale aclarar que, en una obra nueva, tenemos tres parámetros fijos para ese proyecto. Ellos son: a) El uso del inmueble y con ello la población futura, tanto estable como potencialmente variable. b) El número de paradas de los elevadores. c) El recorrido de los ascensores (cantidad de metros). Asimismo, otros cuatro que son variables. Precisamente, de esas posibles combinaciones, encontrando la adecuada, se obtendrá la/s batería/s que necesitamos: d) Cantidad de ascensores. e) Capacidad de las cabinas. f) Velocidad nominal de las cabinas. g) Tipo de puertas y luz libre de acceso. Con esos parámetros como fundamentales y en la interrelación óptima, se buscan dos resultados que son los que definen “la bondad del servicio de transporte vertical”. 1.4.1. CAPACIDAD DE TRAFICO ADMISIBLE Es el número de pasajeros que puede transportar el conjunto de los ascensores para los que se efectúa el estudio, en el término de cinco minutos. Ese número de personas transportadas es un porcentaje de la población total, y tal porcentaje se determina en función del uso del inmueble, y varía según sean viviendas, oficinas, hoteles, sanatorios, casas de estudio, etc. Para avanzar un poco más en la esencia de la realización de un estudio de tráfico, es bueno visualizar algunos de los principales elementos utilizados y su naturaleza: 1. Características y uso del inmueble en relación a los ocupantes: personas por m2 o por habitaciones. 2. Población total: surge de lo contemplado en el punto anterior.

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3. Porcentaje mínimo a transportar en cinco minutos: surge de lo ya expresado como “Capacidad de Tráfico Admisible” y tiene pequeñas diferencias entre las distintas posibles normas a utilizarse. 4. Cantidad de ascensores de la batería: es una de las variables importantes para el estudio. 5. Cantidad de pasajeros de cada cabina: es otra variable destacada para el estudio. 6. Cantidad de paradas: es una característica particular de un proyecto determinado. 7. Paradas probables: es un simple cálculo de probabilidades (campana de Gauss). 8. Recorrido: surge del proyecto y hace referencia a los metros que recorren los ascensores. 9. Velocidad: es otra de las variables importantes para el proyecto. 10. Tipo de puertas: si son de apertura central, ocupan menos tiempo en la operación de apertura y cierre que las de tipo unilateral. 11. Luz libre de puertas: es función de las dimensiones de las cabinas y, por ende, otra variable del estudio. 12. Entrada y salida de pasajeros: es un tiempo adoptado en función del tipo de apertura de las puertas y de la luz libre de las mismas. 13. Apertura y cierre de puertas: es un tiempo adoptado en función del tipo de puertas que sean. Con todos estos datos obtendremos una simple suma: el tiempo total de viaje. Este tiempo representa el empleado por el/los ascensor/es en el viaje de un recorrido completo de ida y vuelta donde se contemplan todas las operaciones y esperas. El momento ideal para llevar a cabo este estudio es la etapa del proyecto de obra civil en la que todavía no están definidos los pasadizos. Si ello ya ocurrió, le resta flexibilidad a la tarea, ya que en gran medida condiciona la cantidad de ascensores y/o sus dimensiones.

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CAPÍTULO II 2. INGENIERÍA DEL PROYECTO 2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO Se definen a continuación los parámetros de diseño del dimensionamiento del ascensor.  Capacidad de carga: 6 personas.  Número de paradas: 4 paradas (cuatro pisos).  Altura de cada piso: 3 metros.  Velocidad de avance: 0.6 [m/s].  Peso de la cabina: 200 [Kgf] Según la norma brasileña NBR 207, para 6 personas se considera un área de 1.17 [m2] 2.2. SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE TRACCIÓN Calculo del peso total Para el cálculo del peso total, se considera un factor de seguridad de 1.5: wc  200  kg 

w p  75 kg 

wtp  6 * w p  6 * 75  450  kg  wt  wc  wtp  200  450  650  kg  Donde:

wt  peso total de la cabina y los ocupantes. wc  peso de la cabina. wtp  peso total de los ocupantes.

Dimensionamiento del contrapeso El peso del contrapeso debe ser igual al 50% del peso de la carga, más el peso de la cabina. wcp  0.5* wtp  wc  0.5*450  200  425kg  Donde:

wcp = peso del contrapeso. wtp = peso de la carga.

wc = peso de la cabina.

Selección de cables Para la selección del cable, se considera las siguientes cargas. Ftt  Ft  Fr  Fa Donde:

Ftt  fuerza total que actúa en el cable. Ft = peso total que soporta, [N]. Fr = peso del cable, [N]. Fa = fuerza de la aceleración, [N].

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Se considera la aceleración de la cabina de 0.5 [m/s2], aceleración de gravedad de 9.81 [m/s2] y el caso más crítico es cuando el ascensor esta de ascenso. N Ftt  g * wt  Fr  Fa  9.81* 650  18 *18m * 3cables  0.5* 650  7673.5  N  m Ftt  7673.5 N   1150.5lbf  Calculando la tensión neta del cable de acero, se considera 3 cables por normas constructivos. Ftt 1150.5  tt    3904  Psi  0.35372 Am * N c * *3 4 Para el cálculo de factor de seguridad, según ASME 17.1, el factor de seguridad para cables debe ser mayor a 12.  72458.24 ns  perm   18.56  tt 3904 Lo que está muy por encima del valor de 12, con lo que se tiene un cable de acero de la familia IPH, de 10 mm de diámetro con núcleo de sisal. Dimensionamiento de la polea de tracción. La superficie de una polea se debe maquinar para tres poleas en forma de “V”, formando un ángulo de 30º, la masa de una polea es aproximadamente de 120 [Kg].

Calculo de momento y velocidad de polea motriz. El caso crítico de una polea es analizar cuando esta en aceleración, en ascendente y con máxima carga. Dimensionamiento del motor. 2.3. SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE CONTROL

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