DISEÑO DE MAQUINA COMPACTADORA DE BLOQUES DE ADOBE, PROYECTO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS, IUTEB.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DEL
ESTADO BOLÍVAR
ESPECIALIDAD: MECÁNICA
PERIODO: 2006 - I
REDISEÑO DE UNA MAQUINA COMPACTADORA
DE BLOQUES DE ADOBE
Facilitador: Integrantes:
Prof. Roger Medina Zambrano Roimer C. I.: 14.518.485.
Gómez Petra C. I.: 14.779.390.
Flores Karluzzy C. I.: 18.159.433.
Acosta Kendrish C. I.: 18.621.421.
Ciudad Bolívar, Junio del 2006.

2. ÍNDICE
Pág.
Planteamiento Del Problema……………………………… 3
Objetivo General…………………………………………... 4
Objetivos Específicos……………………………………… 4
Limitaciones……………………………………………….. 5
Alcance……………………………………………………... 5
Justificación………………………………………………... 5
Marco Teórico……….……………………………………. 6
Cálculos De Trabajo……………………………………… 12
Conclusiones Y Recomendaciones……………………… 24
Bibliografía………………………………………………... 25
Planos……………………………………………………… 26

3. Planteamiento Del Problema
Actualmente se han conformado a nivel Nacional un gran número de
cooperativas que laboran en función del beneficio y desarrollo de las comunidades,
entre ellas vale destacar las de construcciones de viviendas fabricadas con bloques de
adobe debido a que la elaboración con este tipo de material reduce los costos.
Por consiguiente, estas cooperativas han diseñado diversos equipos para la
elaboración de materiales, entre ellas la maquina constructora de bloques de adobe
que en principio se utilizo un sistema de palanca manual para proporcionar la presión
de compresión del material.
No obstante, se observo que el producto final presentaba deficiencia en cuanto
a la compactación de dicho material, ya que fracturaban al momento de extraerlo de
la maquina. Esta irregularidad se produjo debido a que la presión ejercida no era la
necesaria para lograr una buena compresión del producto.
Sin embargo, surgió la necesidad de mejorar este sistema utilizando un
conjunto de transmisión de poleas. Este mecanismo presento el mismo inconveniente
del sistema anterior.
Finalmente, se pretenderá rediseñar una maquina compactadora de bloques de
adobe con funcionamiento hidráulico.

4. Objetivo General
Rediseñar una maquina compactadora de bloques de adobe, utilizando un
sistema hidráulico que permita garantizar la calidad del producto.
Objetivos Específicos
 Identificar las variables del diseño, con el fin de obtener los parámetros técnicos
que establecerán el diseño de la máquina.
 Realizar una evaluación económica, que determine la viabilidad del diseño.
 Rediseñar la máquina compactadora de bloques de adobe, con el fin de
dimensionar correctamente la estructura de la maquina.
 Seleccionar cilindros hidráulicos y demás componentes hidráulicos.
 Especificar mensulas.

5. Limitaciones
 Dependencia de la energía eléctrica para el accionamiento del circuito hidráulico.
 Se requieren ciertos conocimientos, por parte del operador, en la hidráulica para
una correcta operación.
 Por última limitante tendríamos los costos para la fabricación de la misma.
Alcance
 Obtención de los parámetros técnicos que permitan establecer el diseño de la
maquina.
 Contar con los costos necesarios para cubrir la investigación a realizar.
 Rediseñar la maquina compactadora de bloques de adobe utilizando los
conocimientos adquiridos en el transcurso de la carrera.
 Diseñar planos del equipo.
Justificación
 Este estudio es importante, ya que permite determinar un instrumento adecuado
para los procesos productivos de bloques de adobe establecidos.
 Rediseñando la maquina compactadora de bloques de adobe mejoraran las
condiciones de funcionamiento de esta y a su vez la calidad del producto.
 La investigación se realiza para facilitar el trabajo a las cooperativas, mostrando
ayuda a las comunidades con productos de buena calidad a precios accesibles.

6. MARCO TEÓRICO
 Bloque de Adobe
Consiste en una masa de barro mezclada con paja o heno moldeada en forma
de ladrillo y secada al aire, que se emplea en construcciones rurales.
 Estructura
Armadura que constituye el esqueleto de algo y que sirve pata sostener un
conjunto. Estas pueden ser chapas de acero unidas por pornos o soldadura,
dimensionadas de tal manera que no sufran deformaciones permanentes a las cargas
máximas de trabajo.
 Hidráulica
Aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos
que funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve
problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de
presas de embalse, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, válvulas,
surtidores y medidores se encarga del control y utilización de líquidos.
 Sistema Hidráulico
Un sistema hidráulico es un conjunto integrado de mecanismos orientados a
trasmitir potencia de una parte a otra, a partir de la utilización de un fluido como
medio de trabajo.
Los fluidos, como fuente trasmisora de potencia, han sido utilizados desde
principios del siglo XIX con relativa importancia. Hoy en día continúan usándose
extensamente, debido a la amplia diversidad de aplicaciones que ofrece la ingeniería
de los diseños de tales sistemas.

7.  Principios de Hidráulica
El funcionamiento de los sistemas hidráulicos está basado en un conjunto de
principios muy simples. Tales principios determinan el diseño y el aprovechamiento
de estos sistemas:
 Los líquidos no tienen forma propia. Por lo tanto, adquieren la forma del recipiente
que los contiene. Gracias a esta condición, el aceite puede circular en cualquier
dirección y a través de tuberías de muy variado diámetro o sección.
 Los líquidos no son compresibles.
 Los líquidos trasmiten en todas direcciones la presión que se les aplica. Esta
condición es muy importante para los sistemas hidráulicos en el aprovechamiento de
energía.
 Los líquidos permiten multiplicar la fuerza aplicada. Esto es mediante el diseño
adecuado de las secciones de los cilindros.
 Condiciones de Operación
Ningún sistema de transmisión de potencia es perfecto. Los sistemas
hidráulicos tienen algunas desventajas que representan inconvenientes a considerar en
materia de diseño y en cuanto a su lubricación.
 Son sensibles a contaminación. Por lo tanto, requieren de una limpieza estricta y
del empleo de líquidos adecuados. Los equipos pueden averiarse fácilmente por el
óxido, la corrosión, la saciedad y descomposición de los líquidos.
 Son propensos a fugas, a consecuencia de las altas presiones a que son sometidos.

8.  Componentes del Sistema
Los sistemas hidráulicos constan de por lo menos seis (6) elementos básicos
mencionados a continuación:
 Tanque o Reservorio del Fluido
Su propósito fundamental es proveer espacio para almacenaje del fluido
hidráulico por lo general, el tanque está separado del área de trabajo. Sin embargo, en
los sistemas relativamente pequeños está instalado con los demás componentes de un
conjunto compacto.
 La Bomba
Esta convierte la energía mecánica en energía cinética y de presión en el
fluido. Existen varios tipos de bombas. La más adecuada depende de la aplicación,
espacio físico, presiones y flujo de trabajo. Las más utilizadas en los sistemas
hidráulicos son las de engranajes, de alabes o paletas.
La elección de una bomba para condiciones determinadas dependerá de la
velocidad de giro del motor que la acciona. Si la curva característica de una bomba
para una velocidad de giro dada es conocida, la relación entre la altura y el caudal
para velocidades de giro distintas puede deducirse a partir de ecuaciones.
 Bombas de Engranajes
Son las más sencillas desde el punto de vista mecánico, por lo que resultan las
más económicas. Existen varios tipos de bombas de engranajes, entre las cuales son
más conocidas y utilizadas las de engranajes externos de dientes rotos.
Las características típicas de uso de este tipo de bomba son:
 Capacidad: Hasta 4.000 Lts/min a 1.000 rpm.

9.  Presiones: Hasta 500 psi para tipo general y hasta 3.000 psi para alta presión.
 Eficiencia Volumétrica: De 20% a 60% para bombas estándar y hasta 95% para
engranajes de alta presión.
 Bombas de Paletas o Alabes
Tienen una alta aplicación en sistemas de mediana presión y mediana
capacidad. Tienen varias ventajas sobre las bombas de engranajes, principalmente el
hecho de que pueden ser balanceadas y tener desplazamiento variable. Además, su
eficiencia no se ve tan afectada por el desgaste, ya que sus alabes siempre están en
contacto con el anillo exterior. Sin embargo, son muy sensibles al fluido hidráulico
utilizado.
Sus características típicas de uso son las siguientes:
 Capacidad: Desde muy baja a mediana.
 Presiones: Baja o razonablemente alta (1500 psi)
 Eficiencia Volumétrica Máxima: De 75 a 80%
 Tuberías y Conexiones
Las tuberías, mangueras y conexiones son las que permiten que el fluido
transmita la fuerza de un punto a otro. Deben considerarse el tamaño y el material, de
manera de controlar la fricción del fluido hidráulico.
 Válvulas y Elementos de Control
Existen básicamente tres tipos de válvulas: De control de presión, de control
de flujo y de control de la dirección del flujo.

10.  Válvulas de Control de Presión
Más conocidas son las válvulas de alivio de bola regulables. Su función
consiste en impedir que la presión se incrementa demasiado en el sistema. Son
sensibles a los depósitos o contaminantes que se puedan acumular en el asiento de la
bola o en la bola misma.
 Válvulas de Control de Flujo
Las válvulas más usadas son las de compuerta, las de globo y las de aguja. Las
válvulas de compuerta están diseñadas para trabajar completamente abiertas o
completamente cerradas.
Si se utilizan semi abiertas pueden sufrir erosión en la compuerta. Se ven
afectadas por la acumulación de sucio.
 Válvulas de Control de Dirección del Flujo
Pueden ser rotativas, de carrete y de disco. Las válvulas rotativas son
controladas mecánica o eléctricamente, y tienen la característica de trabajar
eficientemente aún en presencia de depósitos y partículas abrasivas. Las de carrete
son usadas extensamente en sistemas hidráulicos, sin embargo son sensibles a los
depósitos formados por el aceite.
 El Actuador
El actuador hidráulico convierte la energía disponible en el fluido (cinética y
de presión) en energía mecánica, pudiendo producir un movimiento recto o rotativo.
El más común de los actuadores y, a su vez, el más sencillo, es el motor de
pistón o cilindro, el cual produce un movimiento lineal. Su diseño exige que el pistón
y el cilindro tengan un acabado superficial muy fino, por lo que elementos abrasivos

11. en el aceite pueden destruir rápidamente ese acabado y causar fugas que se traducen
en pérdida de eficiencia.
 El Fluido Hidráulico
Los primeros sistemas hidráulicos usaban el agua como fluido de trabajo. Las
restricciones de temperatura de uso, características corrosivas y sus propias
propiedades lubricantes llevaron a la búsqueda de otros fluidos, actualmente se usa el
aceite mineral.
Existen además, componentes auxiliares que están presentes en algunos
sistemas para aumentar la eficiencia, tales como intercambiadores de calor, filtros de
aceite y acumuladores.
Cada uno de los componentes debe ser considerados cuidadosamente, si se
desea que el sistema en conjunto trabaje bien.
 Motor Eléctrico: Es la máquina que convierte la energía eléctrica en energía
mecánica. Esta máquina proporciona alta seguridad de funcionamiento,
características de trabajo satisfactorio.
Tipos:
 Motor de Corriente Continua.
 Motor de corriente alterna.

12. CÁLCULOS DE TRABAJO
A continuación serán presentados una serie de cálculos con su respectivo
procedimiento detallado, los cuales ayudaron a determinar las características y
condiciones de funcionamiento de la Maquina Compactadora de Bloques de Adobe,
para su óptimo funcionamiento y alta eficiencia de trabajo.
VARIABLES DE ENTRADA
 Componentes de la Mezcla (Cantidad de cada elemento).
34 Cuñetes de tierra roja arcilla limosa (adobe).
1 Saco de cemento.
1 Saco y medio de de cal.
2 Cuñetes de Agua.
“Cantidad de cada elemento”
Densidad “ρ” de la arcilla limosa = 1,71 Kg/m3
Volumen “V” de un galón = 3,35757 m3
Conversiones respectivas:
1 Galón = 5,7 Kg ; 5 Galones equivalen a un cuñete.
1 Cuñete = 28,54 Kg
34 Cuñetes = 970,339 Kg
1 Saco de cemento gris = 42,5 Kg
1 ½ sacos de cal = 31,875 Kg
3 Cuñetes de agua = 57 Lt
1 Carretilla de arcilla limosa = 85,62 Kg

13. Nota: 1 Carretilla de arcilla limosa equivale a 3 cuñetes.
Con toda esta cantidad de mezcla se obtiene un número de bloques de adobe
equivalente a 148.
Procedimiento:
V =  x r2
x L
V = (3,1416 x (7,5)3
x 19 cm
V = 3,820176 m3
Luego conociendo “ρ” y “V” podemos calcular la masa que ocupa un galón
despejándola de la siguiente formula:
ρ= M = M = ρx V
V
19 cm
M = 1,71 Kg /m3
x 3,35757 m3
M = 5,71 Kg
1 Galon = 5,7 Kg
 Tiempo para la Elaboración del Bloque.
Se lleva un tiempo aproximado de 1 minuto, cuando la persona lo hace
constantemente se lleve menos de este tiempo estipulado.
 Capacidad del Molde
La capacidad del molde, debe ser a una altura uniforme a lo largo y ancho del
molde, es decir, 30 x 15.
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOS ENUMERADOS PASO A PASO
Ø=15

14. 1) La carga requerida para compactar los bloques de manera que garantice su
compactación es de 2800 Kg. Tomando este valor y relacionándolo con la ecuación
carga requerida (P) tenemos que:
P = M x g
P = 2800 Kg x 9,8 m/s2
P = 27,44 KN
2) Se propone elegir el perfil de material correspondiente, de manera que soporte las
cargas de trabajo.
Por tabla: W8 x 10
Acero Estructural ASTM A242 I = 1,282 x 10-5
m4
Sy = 345 Mpa
Diagrama:
ymax = - P x A (3L2
– 4A2
) (en el centro )
24 x E x I
ymax  yt
yt = L Longitud  5 m
h
L
W
P

15. 300
yt = 2,666 x10-3
m
ymax = 27,44x103
N x 0,255 m x 3 (10,8 )2
– 4 (0,255)2
m2
24 x 200x109
N/m2
x 1,282x10-5
m4
Cancelación de Unidades: N x m3
1 . = N x m5
= m
N x m4
N x m4
m2
ymax = 1,887x10-4
m
ymax  yt
1,887x10-4
m  2,666x10-3
m
NOTA: Como podemos observar el ymax  yt por lo tanto el perfil
seleccionado W8 x 10 cumple con lo establecido para este diseño, ya que soportará
los esfuerzos de trabajo.
GRAFICA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE
NOTA: Por ser carga céntrica Ra = Rd, entonces:

16. r = I /A
Ra= 27,44 KN
Rd = 27,44 KN
3) Se procede a trabajar como columna para verificar si resiste.
Formulas a utilizar: ; ;
K = Factor de Fijación
Le = Longitud Efectiva
Donde: r = Radio de Giro Mínimo
Sr = Razón de Esbeltez
Cc = Razón de Esbeltez de Transición
La columna por ser fija en ambos extremos “K” tendrá los siguientes valores:
Valor Teórico: K = 0,5
Valor Practico: K = 0,65
Datos de la Columna:
Perfil = W8 x 10
A = 2,96 Plg2
I = 30,8 Plg4
4) Calculo de la longitud efectiva teniendo en cuenta la manera de fijación de los
extremos.
Le = K x L = 0,65 x 1,2 m
Le = 0,78m
Le = K x L Sr = Le/ r
Cc = 2 x 2
x E
Sy

17. 5) Luego calculamos el radio de giro mínimo de la sección transversal de la columna.
r = I = 30,8 Plg4
A 2,96 Plg2
r = 3,22 Plg
6) Calculamos la razón de Esbeltez, relacionando las ecuaciones:
Sr = K x L = Le Conversión: 3,22 Plg x 1 m = 0,01893 m
r r 39,37 Plg
Sr = 0,78 m .
0,01893 m
Sr = 9,52
7) Calculamos la carga de Esbeltez de transición (Cc) con la resistencia a la cadencia
del acero
Sy = 345 Mpa
E = 207 Gpa
Cc = 2 x 2
x E
Sy
Cc = 2 x 2
x 207x109
N/m2
345x106
N/m2
Cc = 108,8  109 (Aproximado)
Si la razón real, Le < Cc, entonces la columna es corta. En este caso se
realizará el cálculo con la formula de J. B. Jonson.

18. 8) Calculamos ahora las cargas críticas por la formula antes mencionada.
Pcr = A x Sy 1 – Sy (Le / r)2
4 x 2
x E
Pa = Pcr / N
Donde: Pa = Carga segura permisible.
N = Factor de diseño.
Pcr = Carga de pandeo critica
Tomando en cuenta los datos de la columna y el material tenemos que:
Perfil W8 x 10 A = 2,96 Plg2
Sy = 50 Ksi
Pcr = 2,96 Plg2
x 50x103
lb/Plg2
1 – 50x103
lb/Plg2
(9,52)2
4 x 2
x 30x106
lb/Plg2
Pcr = 148 x103
lb x 996,173x10-3
Pcr = 147,43 Kips
9) Se procederá a calcular los esfuerzos cortantes producidos en los elementos de
unión fija (soldadura).
Se pretenderá usar una soldadura de filete debido a que es la más utilizada en
condiciones estructurales, puesto que se adapta con facilidad y firmeza a los perfiles
tomados.
W8 x 10
Espesor del Patín = 0,205 Plg

19. Ancho del Alma = 3,940 Plg
Material
Acero Estructural ASTM A242
Electrodo Recomendado: E60xx
p = 124 Mpa / 18 Ksi
NOTA: Perfil soldado por el patín.
P = Espesor de soldadura
tpatín = 0,205 Plg  = P . Donde L = Longitud de soldadura
tpor tabla = 3/16 Plg L x t L = 2 x Ancho del Patín
tsoldadura = 0,707 x tpor tabla
tsoldadura = 0,707 x 0,1875
tsoldadura = 0,1325625 Plg
Considerando el resultado tenemos que al convertir el resultado en metros nos
queda:
a) tsoldadura = 0,1325625 Plg x 1m =
39,37 Plg
tsoldadura = 3,367x10-3
m
b) L de Soldadura:
L = 2 x Ancho del Patín
L = 2 x 3,94 Plg x 1m
39,37 Plg
L = 0,2 m
c)  = 27,44 KN .
0,2 mx 3,367x10-3m
 = 41,118 Mpa
NOTA: Este es el lado crítico de la soldadura ubicada en la parte derecha del
cilindro 2.

20. 41,118x106
N/m2
0,0254 m 2
1 lb
1 Plg 4,448 N
 = 5,9639 Ksi < adm = 18 Ksi
10) Se calculara el espesor de la pletina del molde para construir los bloques.
Condiciones de la pletina:
Acero Estructural ASTM – A242
Sy = 345 Mpa
N = 3
h1 = Altura del bloque
h = Altura del molde
Donde: L = Longitud del molde
W = Ancho del molde
Vista isométrica de una parte de la lámina.

21. L = 25cm
W = 10 cm t
ht = = ?
V.F.
P = 27,44 KN (distribuida)
La deflexión en el centro de B
M max = 102,9 N.m
d = 345 Mpa
L

22. 3
d = 115 Mpa
El “S” requerido
S = M
d
S = 102,9 N.m
115x106
N/m2
S = 8,94782x10-7
m3
S = 894,782 mm3
Por ser de sección rectangular:
S = I / C
S = b x h 3
. Donde: h = t
12 (h/2) b = W
S = b x h2
6
Despejamos “h”
h = 6 x S
b
h = 0,00737m
h = 7,37 mm

23. NOTA: Los cilindros y demás componentes hidráulicos se realizará por catalogo,
debido a que estos componentes ya están previamente estandarizados bajo normas y
calidad.

24. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Después de haber sido realizados los cálculos correspondientes se puede decir
que el equipo mejorará sus condiciones de trabajo ya que suministrará la presión
necesaria para la adecuada compactación del material de los bloques.
Por consiguiente, con la mejora de este equipo se cumple una meta trazada y
se demuestra una vez más que la organización, el trabajo en equipo y un buen
asesoramiento, es posible superar cualquier obstáculo o problema que se presente en
el mundo laboral y contribuye a la formación de futuros profesionales en el área del
diseño de equipos mecánicos.
Como recomendaciones se puede sugerir:
 Todos los componentes de una instalación deben comprobarse y limpiarse antes y
después de ser usados.
 Estar siempre a la expectativa con los componentes hidráulicos, corregir cualquier
fuga de líquido.
 Comprobar la presión de funcionamiento del Circuito Hidráulico para evitar
sobrepresiones.
 Mantener el Aceite Hidráulico en perfectas condiciones ayuda en gran medida a la
conservación de todos los elementos de una Instalación hidráulica.
Tomar en cuenta estas recomendaciones ayudará a mantener en buen estado y
opimo funcionamiento el equipo por ello deben ser siempre recordados por los
operarios.

25. BIBLIOGRAFIA
 Mecánica de Materiales y Mecánica de Fluidos Aplicada. ROBERT L. MOTT 4ta
edición 1996.
 Máquinas- Herramientas, H. Gerling, Editorial REVERTÉ, S.A. 1984 3era
Edición.
 http://www.pegasal.es/maqui2.htm
 http://www.analitica.com.mx/proc2/Tema8.htm