Dimensiones de un viga horizontal

Fuerzas de compresion

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ESFUERZO DE LA VIGA HORIZONTAL DE UN MONORRIEL
Durand Porras, Juan Carlos [Docente asesor]
Escalante Chacón, Johan Brayan
Silva Ostos, Saúl Isaac
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Resumen
La máquina de izaje (monorriel) es muy usada en la industria tanto en las áreas de mantenimiento,
almacenamiento y de procesos; brindando la comodidad para la elevación y/o transporte de motores,
maquinarias, o insumos químicos. Para tal motivo necesitamos calcular las fuerzas a soportar, el
esfuerzo, y la resistencia de dicho sistema de elevación.
Palabras Clave
Fuerza, Esfuerzo, Resistencia, Monorriel, Izaje.
Introducción
En este caso contamos con un monorriel en el área de ensamblaje de maquinas de soldar, el
cual realiza el izamiento y transporte de las bobinas. La máquina de elevación se asienta
sobre una viga, la cual se desea reemplazar. El desgaste de la viga provocado por el
rozamiento del tecle, a causa del transporte de las bobinas, hace que nos encontremos en la
necesidad de reemplazarlo, cuidando siempre la integridad del personal, que es el eje central
de toda empresa.

Desarrollo del Tema y Metodología
Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que
sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida.

Fig.1. Detalle de la viga donde se asienta el tecle.

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Fig.2. Sistema de elevación (Monorriel).

ESFUERZO
Definición: Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está
hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):
Esfuerzo = fuerza / área = F / A
En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte
uniformemente en la totalidad de la sección transversal del miembro; en estos casos el
esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que
resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección
transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo
variará en los distintos lugares de la misma sección transversal, entonces el nivel de esfuerza
se considera en un punto


ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS
ESTRUCTURAS

TRACCIÓN
Las fuerzas que pueden hacer que una barra se estire se llaman fuerzas de tracción. Hace que
se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza.

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COMPRES IÓN
Las fuerzas que pueden hacer que una barra se aplaste o comprima se llaman fuerzas de
compresión. Hace que se aproximen las distintas partículas de un material, tendiendo a
producir acortamientos o aplastamientos

Fig.3. Esfuerzos en la estructura.

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Fig.4. Datos del Sistema en equilibrio
























0.20m
3.8m
1.4m
Varilla
redonda

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Fig.5. Diagrama de Cuerpo Libre y descomposición de fuerzas
























Carga
Nominal
5000kg
α
Fsenα
Ay
Ax



F
Fcosα
A
B

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Fig.5. Tabla de Resistencia de Materiales
Material Resistencia (kg/mm2)
Plomo 2.5-4
Estaño 4-5
Aluminio (99.0%) 9.3-171
Duraluminio 26-48
Zinc 15-25
Cobre 22-40
Laton(70-30) 33-53
Bronce 40-75
Plata niquel 35-70
Hierro laminado 32-38
Acero. 0.1% C 32-35
Acero. 0.2% C 32-40
Acero. 0.3% C 45-60
Acero. 0.4% C 56-72
Acero. 0.6% C 72-90
Acero. 0.8% C 90-110
Acero. 1.0% C 100-130
Acero al silicio 55-65
Acero inoxidable 65-70
Niquel 44-63

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RESULTADOS
Se ha desarrollado una investigación sobre el esfuerzo de una viga, determinando las
dimensiones exactas con cálculos de mecánica y resistencia de materiales.
Encontrando dichas dimensiones, se procederán a implementar la nueva viga.
Calculando α
tanα=
1.4
4

tan
−1
1.4
4
=α
α=19.29°
Suma de momentos en A
??????sin19.29°×4??????=5000????????????×3.8??????
??????×0.33×4??????=5000????????????×3.8??????
??????=14393.9????????????
Suma de fuerzas
??????cos19.29°=??????�
??????�=13585.8????????????
??????�+??????sin19.29°=5000????????????
??????�=5000????????????−14393.9sin19.29°
??????�=245????????????
Determinamos que la fuerza en la viga horizontal es de COMPRESIÓN



�cos19.29=13585.8????????????

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Hallamos el área transversal de la viga horizontal rectangular utilizando el esfuerzo
�=
�
??????

De la tabla de resistencias obtenemos del acero al carbono de 0.02%
32????????????
????????????
2
=
13585.8????????????
??????

??????=424.56????????????
2
=4.25????????????
2

Entonces la viga horizontal correcta a utilizar es de largo 4m
l

3.4cm
1.25cm

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CONCLUSIONES
Utilizando los recursos científicos, para encontrar las dimensiones exactas con mucha
precisión, de esta manera, nos asegura un buen funcionamiento de nuestra máquina.
Esto nos ayuda mejorar en la productividad y en la seguridad de la persona a operar
el equipo.




REFERENCIAS
[1]http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/lec1/1_2.ht
m
[2] http://rinconespinillotecnologico.blogspot.pe/2009/01/tipos-de-esfuerzos-
fisicos.html




Datos de contacto:
1. Escalante Chacon, Johan UPN-Lima [email protected]
2. Silva Ostos Saul, UPN-Lima [email protected]