20190929 ESCAMILLA FERNÁNDEZ DAVID_ING. MIGUEL ANGEL ARGUELLES REYNA.pdf

INGENIERÍA EN METAL MECÁNICA
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN MECANISMO ELEVADOR DE CARGA
VERTICAL, IMPULSADO MEDIANTE UN GATO HIDRÁULICO
MEMORIA PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERÍA EN METAL MECÁNICA
AUTOR: DAVID ESCAMILLA FERNANDEZ
ASESOR ACADÉMICO: ING. MIGUEL ANGEL ARGUELLES REYNA
ASESOR INDUSTRIAL: ING. VALENTIN HERNNDEZ HERNANDEZ
HUEJUTLA DE REYES, HIDALGO ABRIL 2023

Memoria presentada
por:
DAVID ESCAMILLA FERNANDEZ
Ante la Universidad Tecnológica de la Huasteca Hidalguense
Como requisito parcial para optar
Al título de:
INGENIERO EN METAL MECÁNICA
Abril 2023

DATOS GENERALES DE LA EMPRESA
EMPRESA:
TALLER MECANICO AUTOMOTRIZ EL PISTON
SECTOR:
AUTOMOTRIZ
DIRECCION:
Carretera Federal México Tampico Km 2012, Colonia el Moreno, municipio de
Huejutla de Reyes Hidalgo.
Teléfono:
PROYECTO:
ASESOR INDUSTRIAL:
ING. VALENTIN HERNANDEZ HERNANDEZ.
CARGO DEL ASESOR:
PROPIETARIO DEL TALLER

Dedicatorias
Les dedico este trabajo a mis padres, quienes me brindaron todo el apoyo económico y
emocional en todo el trayecto de la carrera en ingeniería metal mecánica. De
igual manera a mis compañeros quienes fueron los que me dieron ánimos en
todo momento.

Agradecimientos
Les agradezco infinitamente a todos mis compañeros de la generación que vivimos
juntos esta aventura y de sentirme pertenecido a esta gran comunidad
universitaria.
A mis amigos por apoyarme cuando sentía que no podía continuar en la universidad
Pero sobretodo les agradezco a mis profesores de la universidad, en especial a mi asesor
académico el maestro Miguel Ángel Arguelles Reyna, quien sin su apoyo y
asesoría esto no sería posible

Índice de contenido
Dedicatorias .................................................................................................................................ix
Agradecimientos.......................................................................................................................... v
Índice de contenido .................................................................................................................... vi
Índice de tablas.......................................................................................................................... vii
Índice de figuras....................................................................................................................... viii
I. Introducción....................................................................................................................... 12
II. Antecedentes .................................................................................................................. 14
2.1 Antecedentes de la empresa....................................................................................... 14
2.2 Misión.......................................................................................................................... 14
2.3 Visión........................................................................................................................... 14
2.4 Políticas de calidad...................................................................................................... 14
2.5 Trabajos previos.......................................................................................................... 15
III. Planteamiento del problema......................................................................................... 16
3.1 Justificación................................................................................................................. 16
3.2 Objetivos de la investigación....................................................................................... 17
3.2.1 Objetivo general ................................................................................................ 17
3.2.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 17
3.3 Metas .............................................................................................................................. 17
IV. Fundamentos Teóricos.................................................................................................. 18
5.1 Metodología ingeniería concurrente. ............................................................................... 18
5.1 Metodología...................................................................................................................... 35
V. Hipótesis………………………………………………………………………………………………..………………….19
VI. Desarrollo…………………………………………………………………………………………………………………19
5.2.1 Modelo Kano para la definición de los requerimientos funcionales .......................... 36
5.2.2 Caja morfológica de Zwicky. Generación de conceptos. .......................................... 43
5.2.4 Modelado del concepto seleccionado a través del software ........................................ 48
VII. Resultados...................................................................................................................... 50
6.1 Interpretación de Resultados...................................................................................... 50
6.1.2 Esfuerzos normales en cada eslabón ...................................................................... 56
6.1.3 Análisis de esfuerzos cortantes en los pernos y su selección. ................................ 56
6.1.4 Análisis de la unión por soldadura en las bases......... ¡Error! Marcador no definido.

6.1.5 Análisis del movimiento relativo................................ ¡Error! Marcador no definido.
VIII. Conclusiones..................................................................................................................... 58
IX.Bibliografías ......................................................................................................................... 59

Índice de figuras
Figura 4.1 diseño conceptual de un proyecto de diseño................................................. 19
Figura 4.2 fase del diseño de detalle del proyecto de una ménsula y el modelado ........ 20
Figura 4.3 simulación de un producto para la determinación de los esfuerzos principales
........................................................................................................................................ 21
Figura 4.4 Procesos de fabricación de componentes mecánicos.................................... 22
Figura 4.5 diagrama esquemática de la ingeniería concurrente...................................... 23
Figura 4.6 curva esfuerzo deformación correspondiente a una aleación de aluminio.... 28
Figura 5.1 diagrama del modelo Kano ........................................................................... 39
Figura 5.2 Representación del comportamiento de los 6 atributos del modelo KANO . 40
Figura 5.3 Concepto A del diseño conceptual................................................................ 44
Figura 5.4 Concepto B del diseño conceptual ................................................................ 45
Figura 5.5 Concepto C del diseño conceptual ................................................................ 46
Figura 5.6 Concepto final en CAD del mecanismo elevador......................................... 48
Figura 6.1 dimensiones del mecanismo en la posición más alta .................................... 50
Figura 6.2 Análisis del eslabón DE ................................................................................ 51
Figura 6.3 Análisis del nodo D....................................................................................... 52
Figura 6.4 Análisis del nodo C....................................................................................... 52
Figura 6.5 Análisis en el nodo B .................................................................................... 53
Figura 6.6 Análisis del nodo I ........................................................................................ 55

Índice de tablas
Tabla 5.1 Encuesta de la aplicación del modelo Kano................................................... 37
Tabla 5.2 Evaluación del modelo Kano ......................................................................... 41
Tabla 5.2 Aplicación de la matriz de morfológica de Zwicky ....................................... 44
Tabla 5.3 Selección del concepto del mecanismo elevador. .......................................... 46
Tabla 6.1 Calculo de esfuerzos en cada eslabón y el factor de seguridad...................... 56
Tabla 6.2 Análisis del esfuerzo cortante en los pernos................................................... 56
Tabla 6.3 Costos de material…………………………..……………………………….57

DISEÑO DE UN MECANISMO ELEVADOR DE CARGA VERTICAL,
IMPULSADO MEDIANTE UN GATO HIDRÁULICO
Resumen
El proyecto denominado “Diseño de un mecanismo elevador de carga vertical impulsado
mediante un gato hidráulico tiene como objetivo principal diseñar un sistema de
elevación para cargas verticales mediante el uso de un gato hidráulico, utilizando
elementos de diseño mecánico. La metodología implementada consiste en el método de
la ingeniería concurrente que abarca desde el diseño conceptual y básico, y que además
es un proceso multidisciplinario e iterativo, aplicando métodos como el modelo KANO,
la caja morfológica de Zwicky y Datum. Los principales resultados encontrados indican
en la fase conceptual los parámetros obtenido de la voz del cliente son fácil de operar,
mantenerlo en buenas condiciones, económico, transportable, seguro y estético, de ahí
se procede a realizar el modelado obteniendo un prototipo acorde a los requerimientos
mencionados. En el análisis de cada componente que integra el mecanismo se visualiza
que están protegidos con factor de seguridad de 3.5 así indica que no va ver ninguna falla
por cuestiones de esfuerzos normales considerando un material ASTM A36. Para los
conectores se calculó el esfuerzo cortante máximo y que tampoco va a provocar alguna
falla durante el funcionamiento. Para terminar, se cumplió el objetivo que es el de obtener
el diseño de mecanismo que satisfaga los requerimientos de funcionalidad resultando de
este proyecto el trabajo futuro de manufacturar el mecanismo.
Palabras clave: Diseño mecánico, Conceptual, Elevador, mecanismo, simulación

DESIGN OF A VERTICAL LOAD LIFTING MECHANISM, POWERED BY AN
HYDRAULIC JACK
Abstract
The project named "design of a vertical load lifting mechanism powered by a hydraulic
jack" has as objective to design a lifting mechanism for vertical loads through the use of
a hydraulic jack, using mechanical design methods. The implemented methodology
consists of the concurrent engineering method that ranges from the conceptual design to
the basic design, and which is also a multidisciplinary and iterative process, applying
methods such as the KANO model, the Zwicky morphological box and the Datum
method.
The main results found indicate in the conceptual phase the parameters obtained from the
customer's voice are Easy to operate, to maintain, Economical, Transportable, Safe and
Aesthetic and from there the modeling is carried out, obtaining a prototype according to
the aforementioned requirements. In the analysis of each component that integrates the
mechanism, it is seen that they are protected with a safety factor of 3.5, thus indicating
that it will not see any failure due to normal stress issues considering an ASTM A36
material. For the connectors, the maximum shear stress was calculated and it will not
cause any failure during operation. Finally, the objective was achieved, which is to obtain
the mechanism design that satisfies the functionality requirements, resulting from this
project the future work of manufacturing the mechanism.
Keywords: Mechanical design, Conceptual, Elevator, Mechanism, Simulation

I. Introducción
En la sociedad actual siempre se está en una constante búsqueda por mejorar
distintos parámetros como la exigencia, la fiabilidad, el consumo… El mundo de los
sistemas de elevación no es una excepción a lo mencionado anteriormente, por lo que se
van alcanzando distintas mejoras en sus ámbitos.
En el mantenimiento de los vehículos automotrices compactos, con lleva muchos
desafíos durante el proceso, ya que, debido a las geometrías de los componentes, la
ubicación de los mismos en el vehículo que algunos son de acceso difícil hacen todo un
reto y requiere de habilidad para vencer los desafíos anteriormente mencionados.
Además de la exigencia de productos y servicios de alta calidad en menor tiempo que se
traduce en eficiencia incluyendo a bajo precio, son factores muy importantes para ser
competitivos en el mercado de los servicios automotrices. Es por eso hoy en día es
indispensable que los dueños de los talleres de servicio automotriz se preocupen por
dotar o equipar en la empresa o taller de maquinaria o equipo especializado para cada
actividad que se realice o al menos cubrir lo necesario para no recurrir a técnicas que
pongan en riesgo a la integridad de los componentes de los accesorios del vehículo o la
misma integridad y salud del trabajador.
En la actualidad las pequeñas microempresas optan por realizar esta clase de trabajos de
mantenimiento o reparación, mediante métodos nada técnicos, que ponen en riesgo la
integridad física del trabajador que cuando necesitan levantar un vehículo lo hacen
realizando apilando bloque de piedra o madera para levantarla y así acceder partes
difíciles

En este documento del proyecto de estadía, contempla los siguientes capítulos y están
conformados de la siguiente manera:
I. Antecedentes, en este apartado se describe el entorno en donde se llevará a cabo el
proyecto, para conocer el contexto real y objetivo de este proyecto, la cual incluye la
descripción de la empresa, sus políticas de calidad, valores, misión y visión.
En el capítulo 2. Planteamiento del problema, en este apartado se describe las
principales causas que generan el problema, así como la descripción de la justificación
que, junto con los antecedentes, mejoran la compresión de la necesidad de resolver el
problema que se presentan en la empresa taller de transmisiones automáticas Sánchez en
la importancia de ofrecer servicios de mantenimiento de calidad y al mejor coste
posible, en relación a la competencia.
En el capítulo 3. Fundamentos teóricos, se describen la revisión de la literatura para
poder identificar las metodologías implementadas en la solución de problemas similares
que se presentaron en otras organizaciones comerciales, así mismo se definen los
conceptos relacionados al desarrollo de este problema.
En el apartado 4, se describen las metodologías que se va implementar para llegar a la
solución del problema destacando la metodología de la ingeniería concurrente a través
de otros métodos para el diseño conceptual, que incluye el modelo Kano, la matriz
morfológica de Zwicky y la metodología Datum para la selección de los conceptos.
En el apartado de análisis de los resultados se muestran y se obtienen las cargas internas
que presentan cada eslabón en el punto de elevación más alta, a través del método de
nodos. Encontrando que los factores de seguridad son seguros ya que se utiliza un acero
estructural ASTM A 36.

II. Antecedentes
2.1 Antecedentes de la empresa
El taller de electromecánica el pistón se encuentra ubicado en el estado de
hidalgo, en el municipio de Huejutla de Reyes, en el domicilio principal número 18
colonia el Moreno C.P 43000.
Esta empresa es propietaria del Ing. Valentín Hernández Hernández. Nació
ofreciendo servicios de mantenimiento general pero poco a poco se ha ido
especializando en la reparación de cajas de trasmisiones automáticas, aunque por lo
general también se ofrecen otros servicios, aunque en menor medida.
2.2 Misión
Lograr la máxima satisfacción de nuestros clientes con el mejor servicio que se le puede
brindar al vehículo.
2.3 Visión
Ser un taller confiable y reconocido por el mercado regional, entre los colegas del sector
o nuestros competidores.
Generar compromiso y recalcar el carácter el carácter colectivo de nuestro proyecto
como una herramienta que nos permita solventar de manera eficaz los trabajos que
vayan realizando en el taller.
2.4 Políticas de calidad
Tratar nuestros clientes con excelente amabilidad y demostrando la honradez de
todos nuestros colaboradores, pero sobretodo demostrando profesionalismo y
responsabilidad en todas las actividades encomendadas.

2.5 Trabajos previos
En el taller electrónico el pistón no se ha tratado con anterioridad a dar seguimiento a
la solución de buscar la manera de contar con una herramienta que facilite el trabajo de
los mecánicos al momento de bajar una caja de velocidades.

III. Planteamiento del problema
Durante el mantenimiento de los vehículos, tales como verificación de los
estados del sistema de frenos, revisión de baleros de los ejes tanto traseras y delanteros,
cambio de neumáticos entre otras, se requiere el levantamiento para facilitar la
realización de los servicios de mantenimiento.
En el mercado existen muchos mecanismos de elevación desde mecanismos
totalmente mecánicos y algunos hidráulicos tal es el caso de un gato hidráulico de
botella que son de diferentes capacidades, pero realmente son de carreras muy cortas
teniendo desde un gato de 2 toneladas con una carrera de 170 mm, hasta gatos
hidráulicos de capacidad de 10 toneladas con una carrera máxima de 250 mm. También
existen mecanismos de elevación, pero más costosas y por lo general los talleres de la
reunión no cuentan con la capacidad económica para adquirirlos, por lo que se propone
diseño de un mecanismo para carga vertical utilizando como fuente de potencia
hidráulica a través de un gato hidráulico de botella.
3.1 Justificación
Con el diseño de un mecanismo de elevación para carga virtual, ayudará a
levantar cargas con mucha más altura ya que el mecanismo elevación duplicará la altura
de levantamiento de la carga como mínimo. El mecanismo será seguro ya que se
fabricará con materiales resistentes y ligeros.
Además, el costo será relativamente económico comparado con los mecanismos
de elevación existentes en el mercado, será de fácil mantenimiento y fácil de
transportar.

3.2 Objetivos de la investigación
3.2.1 Objetivo general
Diseñar un mecanismo de elevación para cargas verticales mediante el uso de un gato
hidráulico, utilizando métodos de diseño mecánico en el taller electromecánico el pistón
3.2.2 Objetivos específicos
 Realizar el análisis del estado de la técnica a través de proyectos realizados
mediante plataformas de web.
 Realizar el modelado del mecanismo de elevación mediante solid Works
 Realizar el análisis de movimiento del mecanismo mediante el uso de la
plataforma solidworks
3.3 Metas
 Identificar las características físicas y mecánicas de los tipos de mecanismos de
elevación tipo tijera
 Proponer una propuesta de un mecanismo de elevación que duplique la altura de
elevación del gato hidráulico
 Diseño del modelo del mecanismo de elevación
 Análisis y cálculo de cada uno de los componentes del mecanismo de elevación
 Elaboración de planos de fabricación del prototipo

IV. Fundamentos Teóricos
Es importante la definición de cada uno de los conceptos que se deberán utilizar
para realizar el diseño de una unidad de cambio, y del cual se describen a continuación.
4.1 Metodología ingeniería concurrente.
La ingeniería concurrente es una filosofía del involucramiento de muchas disciplinas
desde el inicio del esfuerzo de diseño y su permanente. el diseño concurrente es una
metodología de diseño que conecta de forma simultánea todas las etapas del ciclo de
vida de un producto o proyecto, donde el equipo de diseño trabaja de manera
sincronizada e integrada para reducir tiempos y costos, en especial en la repetición de
procesos, durante el diseño .Tras esta contextualización, podemos definir la ingeniería
concurrente como el proceso de desarrollo de nuevos productos en el cual deben quedar
implicados todos los departamentos, trabajando al unísono en la creación del
producto. Dicha implicación, aborda desde la aportación de ideas, hasta el encaje y
reajuste de la información que permita conseguir el producto consensuado.
Se seleccionó la metodóloga ocurrente ya que conlleva una serie de técnicas de
trabajo que permiten acortar considerablemente el tiempo de desarrollo de un producto,
permitiendo reducir sus costes de calidad y mejorarlo.
Las fases de la ingeniería concurrente
4.1.1 Fase de definición o estratégica
Un mecanismo de elevación para cargas verticales mediante el uso de un gato
hidráulico, mediante métodos de diseño mecánico Se trata de un tipo de herramienta con
una estructura compuesta, como mínimo, por un gato hidráulico, Su aplicación más

común en el segmento industrial es llevar a cargo elevaciones o desplazamientos de
cargas pesadas forma vertical.
Aplicando un análisis comparativo de productos donde poder identificar de la
competencia las variables a tener en cuenta asiendo un estudio de mercado si se
encuentra un producto similar a un mecanismo de elevación para cargas verticales para
poder a ser un análisis comparativo de la competencia, para ver en qué se puede mejorar
la oferta existente en el mercado y tener una mejor demanda.
4.1.2 Fase conceptual.
Para el desarrollo del diseño se implementó una de las técnicas más habituales es
el brainstorming, también conocido como lluvia de ideas o tormenta de ideas, es
una técnica creativa cuyo objetivo es la generación de nuevas ideas sobre un tema o
problema concreto en un ambiente relajado mediante las opiniones del taller a
implementa de que mejoras se le podría dar al mecanismo de elevación para cargas
verticales.
Figura 4.1 diseño conceptual de un proyecto de diseño.
Nota: Fuente dominio público.

4.1.3 Fase de detalle
Se implementó el uso una herramienta de diseño conocida como SolidWorks, es un
software tipo CAD, de diseño mecánico, que utilizando un entorno gráfico basado en
Microsoft Windows permite de manera intuitiva y rápida la creación de Modelos
sólidos en 3D, Ensamblajes y Dibujos, el software que ofrece un abanico de soluciones
para cubrir los aspectos implicados en el proceso de desarrollo del producto. Este
software ayudara a poder realizar el diseño de una forma más eficiente y exacta de
manera rápida y así poder desarrollar una manufactura.
Figura 4.2 fase del diseño de detalle del proyecto de una ménsula y el modelado
Nota: dentro del diseño de detalle se requiere de plataformas de modelado CAD
4.1.4 Fase de detalle y simulación.
Mediante el programa de SolidWorks, que nos permite no solo trabajar en 3D se
realizara simulaciones que se detectan posibles problemas antes de que surjan

físicamente, las técnicas de simulación sirven para analizar los procesos actuales
(mejora y optimización) y procesos futuros (anticipación de soluciones) con el fin de
obtener el diseño más eficiente con diferentes objetivos optimización de recursos. Esto
permite trabajar en condiciones similares a las reales, pero con variables controladas y
en un entorno que se asemeja al real pero que está creado o acondicionado
artificialmente las simulaciones realizadas son Estudio de pandeo, Estudios de caída y
Estudios de fatiga
Figura 4.3 simulación de un producto para la determinación de los esfuerzos principales
Nota: verificación de resultados a través de las plataformas de simulación mecánica

4.1.5 Fase de producción.
Primero se realiza un prototipo y una vez esté conforme se integra la fabricación en el
proceso de producción de la fábrica, bien adaptando maquinaria y procesos el proceso
de elaboración Las descripciones gráficas y diagramas que se realizaron en el software
ayudan en el proceso ya que son elementos fácilmente entendibles por todos los
integrantes siendo esta una de las herramientas adecuadas para trabajar en un ambiente
con varios factores como es el caso de la ingeniería concurrente.
Figura 4.4 Procesos de fabricación de componentes mecánicos
Nota: se ejemplifica el proceso productivo de un elemento mecánico.
4.1.6 Fase de comercialización.
El mecanismo puede llegar venderse en los distintos talleres de automotrices o incluso
en la industria, una vez el producto llegue al mercado es importante analizar el feedback

es una respuesta dada a algún estímulo como forma de evaluarlo y las reacciones del
consumidor final, para poder realizar los cambios necesarios.
Utilizando los procesos de distribución como herramienta de retroalimentación de
modo que recojamos información del impacto que causa nuestro producto en el
mercado.
Esta información ha de llegar a los distintos departamentos para poder tomar decisiones
pertinentes de mejoras, consiguiendo estas propuestas de mejoras según el consenso de
todas las partes según la filosofía de ingeniería concurrente.
El diagrama conceptual de la ingeniería concurrente se muestra en la siguiente imagen
Figura 4.5 diagrama esquemática de la ingeniería concurrente
Nota: diagrama de flujo que muestra los pasos de diseño

Las funciones indican lo que debe hacer el dispositivo, mediante afirmaciones
generales no cuantitativas, donde se usen frases de acción tales como soportar una
carga, subir una caja, transmitir potencia o mantener unidos dos miembros estructurales.
Los parámetros de diseño son declaraciones detalladas, en general cuantitativas de los
valores esperados de funcionamiento, condiciones ambientales en las que se debe
trabajar el dispositivo, las limitaciones de espacio o peso de materiales y componentes
disponibles pueden usarse.
Los criterios de evaluación son declaraciones de características cualitativas deseables en
un diseño, que ayudan al diseñador decida que opción de diseño es la óptima, esto es, el
diseño que maximice las ventajas y minimice las desventajas.
4.2 Materiales disponibles para la fabricación de dispositivos
Es responsabilidad del diseñador especificar materiales adecuados para cada parte de un
dispositivo mecánico. Lo que primero que se debe hacer es especificar el material base
que se utilizara para un determinado componente de un diseño mecánico.
El diseño de producto es considerado creativo y técnico a la vez ya que consiste en crear y
desarrollar productos nuevos, con el objetivo de satisfacer las necesidades de un determinado
grupo de consumidores.
Los materiales son materias primas que se someten a procesos que pueden ser físicos y/o
químicos con el fin de obtenerlos preparados y disponibles para la elaboración de productos y
son los que le permiten al diseñador determinar si el producto resuelve las necesidades
funcionales para las que fue creado y si logra la aceptación del consumidor.

En el proceso de ideación de un producto, desde la etapa de ideación, el diseñador puede
hacerse una idea de los materiales que puede utilizar para elaborarlo basándose en las
necesidades que el producto pretender satisfacer, siempre y cuando el diseñador tenga
conocimiento de las distintas características que los materiales poseen, ya que la elección de
estos es clave para determinar si el producto al final funcionara o no.
Durante este proceso de elección, luego de evaluar las características de los materiales, es ideal
hacer pruebas con los materiales probables y con esto es más fácil averiguar la aceptación y el
óptimo funcionamiento del resultado final, aunque ralentice el proceso da mejores resultados.
Las propiedades de los materiales son intrínsecas por lo que tienden a cambiar
con el tiempo. Por ello es importar bajo circunstancias previstas de uno
Los materiales, según sus propiedades, nos permiten agruparlos de la siguiente
manera:
FÍSICO-QUÍMICAS
 Conductividad eléctrica: la capacidad que tiene un material de permitir el paso
de corriente eléctrica a través de él. Y según esta propiedad existen materiales
conductores como el aluminio y el cobre y semiconductores como el silicio y
aislantes como el papel.
 Conductividad térmica: la capacidad que tiene un material de permitir el paso de
calor a través de él.
 Magnetismo: según esta propiedad existen materiales diamagnéticos como el oro
y el cobre que se oponen a un campo magnético aplicado; paramagnético como
el aluminio y platino, cuando el campo magnético en su interior es mayor que el

aplicado; y ferromagnéticos como el hierro y el níquel, cuando el campo
magnético se ve forzado en el interior de los materiales.
 Dilatación termina: es la variación en las dimensiones de algunos materiales al
modificar su temperatura.
 Punto de congelación: la temperatura a la cual se somete un material líquido
para transformarlo en sólido.
 Punto de ebullición: la temperatura a la cual se somete un material líquido para
transformarlo en gas.
 Punto de fusión: la temperatura a la cual se somete un material líquido para
transformarlo en líquido.
 Resistencia a la corrosión
 Resistencia a la oxidación
 Propiedades ópticas: si el material permite el paso de luz a través de el, puede
ser transparentes (vidrio, celofán) porque se puede ver a través de ellos:
traslucidos como el mármol, solo permiten el pase de luz, y opacos como el
cartón y la madera, donde no es posible el paso de luz.
 Peso y densidad: la relación entre su masa y volumen
MECÁNICAS
 Elasticidad/fragilidad: ambas propiedades son opuestas, tenacidad es la
capacidad que tiene un material de soportar esfuerzos que se le apliquen sin

romperse ni deformarse. Por el contrario, la fragilidad es la facilidad con la que
el material se rompe al residir un impacto.
 Tenacidad/plasticidad: la elasticidad permite que los materiales recuperen su
forma y dimensión original al cesar su esfuerzo aplicado y la plasticidad provoca
que los materiales adquieran deformaciones permanentes por ser mas rígidos.
 Dureza
TECNOLOGÍAS
 Ductilidad: permite que algunos materiales se estiren sin romperse, como el caso
de los alambres.
 Maleabilidad: permite que algunos metales se separen en láminas sin romperse.
 Resistencia mecánica: la capacidad de algunos materiales de recibir esfuerzos
sin deformarse de forma permanente.
 Soldabilidad
SENSORIALES
Estas propiedades para una sociedad de consumo son muy importantes ya que
una de las formas de atraer al usuario es visual, por lo que las propiedades sensoriales
son más bien estéticas y le agregan un valor muy alto al aspecto externo y acabado final
del producto.
Además, está el color, el brillo, el olor y la textura.
ECOLÓGICAS

 Reciclabilidad: esta propiedad determina si los materiales pueden ser utilizados
para fabricar otros diferentes.
 Reutilizabilidad: si se puede volver a utilizar un material para el mismo y otro
uso.
 Toxicidad: materiales nocivos para el medio ambiente
 Biodegrabilidad: capacidad de los materiales de descomponerse naturalmente
Figura 4.6 curva esfuerzo deformación correspondiente a una aleación de aluminio.
Nota: fuente consultado de ingeniería de materiales de Askeland

4.3 Metodologías del diseño conceptual
En el diseño conceptual de un producto, las entidades mentales, llamadas conceptos de
diseño, se van desarrollando hasta cobrar un sentido global. Es así cómo nace el
producto, que todavía tendrá que someterse a diferentes fases de evaluación y
prototipado. Lo ideal es que antes de comenzar el diseño conceptual se lleve a cabo un
estudio de mercado para determinar la viabilidad del nuevo producto o servicio.
Y es que, el diseño conceptual de un producto es la fase anterior y creativa que precede
al diseño industrial, en el que se llevan a cabo desde los prototipos hasta la fabricación
en serie.
Además, en la fase de conceptualización de la idea se recomienda comenzar a pensar
qué materiales se utilizarán, cuál será el mecanismo con el que funcionará o cuáles
serán sus principales reclamos de marketing.
El diseño conceptual es una de las partes ineludibles del diseño de un producto. Es la
base sobre la que se asentará el resto del desarrollo.
4.3.1 Modelo KANO
El modelo Kano de producto es una metodología que permite mejorar la calidad de los
productos gracias a su enfoque sobre los atributos de estos. Fue creada por el profesor
japonés Nikari Kano junto a otros co-creadores como Sekaru, Takahashi y Tsuji y fue
divulgada por primera vez en el artículo “Calidades atractivas y calidad obligatoria” de
1984. En las décadas posteriores tuvo gran aceptación en el ámbito empresarial. El
modelo parte, inicialmente, de un análisis de las características o atributos existentes en
el producto y las clasifica de la siguiente forma:

Característica básica o esperada (requerida): son las funcionalidades básicas del
producto que cualquier usuario espera encontrar. Por ejemplo, en el caso de los
teléfonos móviles, sería la opción de poder hacer llamadas y tener conexión a internet.
Son atributos que el usuario no valora especialmente porque siempre espera que se
encuentren, y en caso de no estar presentes, el usuario no compraría el producto.
Característica deseada o de performance (unidimensional): también se denomina
característica de desempeño. Se trata de aquellos atributos que aportan valor al producto
y lo diferencian de su competencia. Son muy bien recibidos por los usuarios, que están
dispuestos a pagar un precio superior por tenerlos. En nuestro ejemplo anterior de
teléfonos móviles, podría ser una batería de carga rápida que permite completar la
batería en menos de una hora, por ejemplo.
Característica motivadora o emocionante (atractiva): Son los atributos que realmente
marcan la diferencia. Se trata de características que el usuario no espera encontrar y
provocan una gran emoción al encontrarlas en el producto. Hacen único al producto
respecto a su competencia y aportan un alto valor al producto, pudiéndose comercializar
a precios más altos que los de la competencia. En el caso de los móviles, por ejemplo, el
diseño de los Smartphone de Apple y sus aplicaciones fue el elemento diferenciador
respecto a su competencia cuando irrumpió en el mercado, aunque poco a poco el
mercado ha ido mejorando el diseño y ahora ese valor añadido no es tan diferencial.
Característica indiferente: se trata de atributos o características que el usuario no valora
ni positiva ni negativamente, se muestra indiferente y por tanto no aportan valor
añadido, lo que impide subir el precio del producto basándose en ellos. Este tipo de
atributos es mejor eliminarlos para destinar los recursos al desarrollo de atributos de
performance o motivadores. En el caso de los Smartphone podría ser el hecho de poder

ampliar el número de fondos de pantalla de 5000 a 6000 tipos. Lo más normal es que
sea indiferente para los usuarios porque con 5000 tipos ya tienen más que suficiente.
Característica de rechazo (inversa): este tipo de atributos funciona de forma contraria a
los demás. Cuando esta característica se encuentra en el producto el usuario muestra
rechazo por él y no desea adquirirlo, en cambio, cuando no se encuentra, el usuario si
que compraría el producto. Sería, por ejemplo, un envase poco funcional e incómodo
del tetra brik de una marca de leche.
Por tanto, teniendo en cuenta las características o atributos del producto, la empresa se
centrará en los siguientes factores para su desarrollo:
Factores básicos (Insatisfactorios, obligatorios): como decíamos, son los que hacen que
el producto pueda ser considerado como tal. No aportan valor añadido, pero el hecho de
no tenerlos implicaría a la empresa perder todas las ventas, así que en definitiva se
deben cuidar y desarrollar.
Factores de entusiasmo (Satisfactores, atractivos): estos son por los que debe luchar la
empresa en el desarrollo de sus productos, porque son los que más valora el usuario y
por los que está dispuesto a pagar más.
Factores del desempeño: permiten al producto diferenciarse de su competencia y son
bien percibidos por los usuarios, así que es determinante tenerlos controlados y
enfocarse bien en ellos para conseguir el éxito del producto en el mercado.
El modelo de Kano resume gráficamente y de forma muy acertada todos estos atributos
y características del siguiente modo: en el eje horizontal tenemos el grado de

implementación del atributo en el producto, de izquierda a derecha sería de menos a
más; en el eje vertical tenemos el grado de satisfacción del cliente de menos (abajo) a
más (arriba). De este modo podemos graficar los atributos básicos de la siguiente forma:
4.3.2 Método Datum: Método para selección de bocetos
El método de toma de decisión escogido para la realización del experimento fue
el método "Datum" o de convergencia controlada. La elección estuvo basada en
que este es un método flexible, pues permite introducir parámetros de evaluación,
es práctico en su implementación, pues no es necesaria la asignación numérica de
pesos por parámetros de evaluación, ni tampoco ponderaciones para estos. Además,
se ha demostrado que ha sido efectiva su aplicación diversos campos (17).
El método Datum se instrumenta a través de una matriz. En las filas se
ubican los parámetros de comparación de los productos o servicios a evaluar y
seleccionar. En las columnas se ubican los productos o servicios a ser evaluados.
Luego de conformada la matriz el evaluador debe seleccionar un producto o
servicio como referencia y comparar este con las otras opciones. Ubicando en
las celdas de la matriz un "+," si el parámetro de evaluación de la opción evaluada
supera a la referencia; un "-" si es lo contrario; una "S" si son iguales. Para cada
Opción diferente a la referencia se suman las evaluaciones positivas y las negativas,
la diferencia entre estas arroja un número. Los productos o servicios con mayores
puntajes positivos serían mejores opciones que la referencia y por ende los
candidatos a ser seleccionados. Se ha demostrado que el resultado final no

depende de la elección de la referencia o Datum, siempre y cuando los evaluadores
mantengan el criterio de evaluación.
Tabla 4.1 Método de selección de datum

V. Hipótesis
El elevador de carga vertical contara con elementos rígidos y resistentes que tendrán
como objetivo dar una vida útil y larga y de esta manera se hará rentable su fabricación.
De igual manera este elevador de carga tendrá componentes con factores de seguridad al
momento de usarlo, su costo será rentable ya que contara con elementos simples y
sencillos que son fáciles de conseguir en el marcado por un muy buen precio.

VI. Desarrollo
El proceso de diseño se realiza a través de un proceso creativo que puede ser lineal
como es el caso de la metodología de la ingeniería concurrente e iterativo como es el
caso de DFMA, sin embargo, el criterio multidisciplinaria de la ingeniería concurrente
lo hace efectivo de aplicarse, que se ha venido aplicando y se seguirá aplicando para el
diseño de varios productos que son necesarios para el desarrollo de la ciencia y la
tecnología. Que todo esto conlleva a la solución de varios problemas específicos de las
actividades humanas.
5.1 Metodología
Las actividades diseñadas para la realización de este proyecto de estadía, conteniendo
en esencia a la metodología la ingeniería concurrente son las que se mencionan a
continuación.
1. Identificación del problema. En esta primera parte se identifica las necesidades
propias del taller electromecánico el pistón, del cual se puede realizar una
mejora en el equipamiento para mejorar las actividades en los servicios de
mantenimiento mecánico automotriz. Esta actividad tuvo una duración de una
semana.
2. Revisión de la literatura y estado del arte. Es la segunda actividad generada
como parte del método de la ingeniería concurrente y el cual consisten en la
revisión del estado de arte y de literatura para la estructuración del marco
teórico. Esta actividad tuvo una duración de dos semanas.
3. Propuestas de bocetos. Es la tercera actividad dentro de la metodología
seleccionada a implementarse en el desarrollo de este proyecto. Dentro de esta
fase de diseño, denominada diseño conceptual, en el cual se implementan

herramientas y métodos propios del diseño mecánico tales como son el QFD y
objetivos ponderados para la optimización del diseño. Esta actividad tuvo una
duración de 3 semanas.
4. Selección de la propuesta. Una vez elaboradas las propuestas de diseño, mismas
que se derivan del paso anterior se hace el método de objetivos ponderados para
que a través de un análisis cuantitativo usando valores numéricos para la
selección del boceto que será parte fundamental de este diseño de la prensa de
columna. Esta actividad tendrá una duración de una semana.
5. Modelado CAD. Principalmente en esta actividad se realiza el diseño básico a
través del modelado a través de una plataforma CAD como tal es el caso del
software solidworks. Esta actividad tuvo una duración de 4 semanas.
6. Fabricación y puesta en marcha. En esta actividad se cortaron las piezas
obtenidas del software para la elaboración y fabricación a través de los procesos
de manufactura y posteriormente realizar las pruebas de la misma, evaluando las
funcionalidades. Esta actividad tuvo una duración de 4 semanas.
7. Redacción de la memoria de estadía. En esta actividad principalmente se realizó
la redacción del documento de estadía y se realizó en todo el proceso de estadía.
5.2 Desarrollo
5.2.1 Modelo Kano para la definición de los requerimientos funcionales
El modelo es un modelo que consiste en escuchar la voz del cliente y para ello se tienen
que definir primeramente los requerimientos funcionales

Para cada uno de los casos habrá que marcar (en la casilla correspondiente), la calificación
que determine para la pregunta en cuestión. Seleccionar con una “X” solamente una
opción.
Tabla 5.1 Encuesta de la aplicación del modelo Kano
1a
Si el mecanismo contara con el atributo de fácil
manejo. ¿Cómo se sentiría usted?
Me gusta de esta forma
Debe de ser de esta forma
Neutral
Tolerante
Me disgusta de esta forma
1b
Si el mecanismo no contara con el atributo de fácil
manejo. ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
2ª
Si el mecanismo contara el atributo de fácil
mantenimiento ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
Me disgusta de esta
forma
2b
Si el mecanismo no contara el atributo de fácil
mantenimiento ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
Me disgusta de esta
forma
3ª
Si el mecanismo contara con el atributo de
económico. ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
3b
Si la máquina no contara con el atributo de
económico. ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante

4ª
Si el mecanismo contara con la menor cantidad de
piezas posibles ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
4b
Si el mecanismo no contara con la menor cantidad
de piezas posibles ¿Cómo te sentirías usted?
Neutral
Tolerante
5ª
transportable ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
Me disgusta de esta
forma
5b
Si el mecanismo no contara con el atributo de
transportable. ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
Me disgusta de esta
forma
6ª
seguridad ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
6b
seguridad ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
7ª
Si el mecanismo contara con el atributo de estético
¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante

7b
estético ¿Cómo se sentiría usted?
Neutral
Tolerante
Derivación de las curvas a partir de las respuestas al cuestionario.
Examinaremos la relación que existe entre diversas combinaciones de las respuestas a
cada pregunta dual con las curvas esquemáticas que relacionan la funcionabilidad con la
satisfacción. Las curvas son una idealización que refleja la definición de los diferentes
tipos de requerimientos, pero no surgen de aplicar una fórmula matemática.
Figura 5.1 diagrama del modelo Kano
Nota: Elaboración propia
Con el propósito de manufacturar el mecanismo elevador de cargas, no solo se consulta
a un solo cliente, sino en general a una muestra representativa del mercado potencial. Así
como también a empresas del sector mantenimientos automotrices para conocer los
requerimientos de ellos.

Figura 5.2 Representación del comportamiento de los 6 atributos del modelo KANO
Nota: grafico visual del modelo kano.
Tabla del modelo KANO
La relación entre las curvas del plano de funcionalidad-satisfacción y las respuestas al
cuestionario de KANO. (Por simplicidad, no se indican los casos de las respuestas I, R y
D de la tabla del Kano).
La tabla del KANO permite convertir las respuestas en la clasificación de los
requerimientos de los clientes sin necesidad de dibujar las curvas.
Tabla 3.2 Tabla de evaluación del Kano. A los atributos básicos A (Atractivos), O
(Obligatorios) y U (Unidimensionales), se le agregan secundarios: D (Dudoso), I
(Indiferente).

Tabla 5.2 Evaluación del modelo Kano
Se realizó una encuesta convencional elaborada en base al modelo KANO, la encuesta se
les realizo a profesionales en el ámbito de la mecánica industrial, mecánico automotriz,
torneros y a personas en general. La encuesta se realizó la segunda semana de junio de
2019, la encuesta siguió el formato del modelo KANO.
Tabla 3.3 aplicando la tabla del KANO a las respuestas de las 50 encuestas y sumando
los resultados se obtuvo la siguiente tabla.
Los resultados de la tabla 3.3 pueden clasificarse de la siguiente manera:
Los atributos que se encontraron son los siguientes
EL ATRIBUTO PARA EL CLIENTE ES:
A Atributo Atractivo U Atributo Unidimensional
O Atributo Obligatorio D Atributo Dudoso
R Atributo Opuesto I Atributo Indiferente
Atributo
Atractivo
Atributo
Obligatorio
Atributo
Opuesto
Atributo
Unidimensi
onal
Atributo
Dudoso
Atributo
Indiferente
Total
Calificació
n
Atributos definidos para el
mecanismo de elevación
Núm. A % O % R % U % D % I % Total %
1
Fácil manejo u operación
4 8% 16 32% 6 12% 7 14% 13 26% 4 8% 50 100%
O
2
Fácil de mantenimiento
5 10% 6 12% 10 20% 23 46% 4 8% 2 4% 50 100%
U
3
Económico
18 36% 11 22% 14 28% 2 4% 3 6% 2 4% 50 100%
A
4
Menor cantidad de piezas
3 6% 10 20% 6 12% 7 14% 3 6% 21 42% 50 100%
I
5
Transportable
6 12% 0 0% 2 4% 27 54% 12 24% 3 6% 50 100%
U
6
Seguro
4 8% 8 16% 12 24% 19 38% 4 8% 3 6% 50 100%
U
7
Estético
26 52% 11 22% 2 4% 8 16% 3 6% 0 0% 50 100%
A

Atributos atractivos.
1. Económico
2. Estético
Atributos Obligatorios.
1. Fácil operación
Atributos Opuestos.
1. No hay
Atributos Unidimensionales.
1. Fácil mantenimiento
2. Transportable
3. Seguro
Atributos Dudosos.
1. No hay
Atributos Indiferentes.
1. Menor cantidad de piezas
Con esta clasificación es posible tomar decisiones de desarrollo, por ejemplo, decidir
sobre el número y características de los atributos que se incluirán en un nuevo producto.
Dentro de los resultados de la tabla 3.3, los atributos atractivos son el económico y
estético,
Estos dos atributos el usuario los prefiere atractivos como un plus dentro del mecanismo
elevador, prefieren esta forma porque de esta manera se facilita aún más el trabajo del
rectificado.
Para los atributos obligatorios dentro del mecanismo elevador, la mayoría de los
encuestados decidió que solo una función sea obligatoria y esta fue que el mecanismo
elevador que sea fácil aplicación.

El atributo unidimensional, este atributo da como resultado la satisfacción cuando se
cumple e insatisfacción cuando no se cumple, dicho atributo dentro de la encuesta, los
posibles usuarios de este mecanismo elevador.
5.2.2 Caja morfológica de Zwicky. Generación de conceptos.
Es una de las técnicas más valiosas para generar gran cantidad de ideas en un corto
período de tiempo y se desarrolló en los trabajos tecnológicos de la astrofísica y las
investigaciones espaciales llevados a cabo en los años cuarenta, como resultado de los
trabajos del astrónomo Fritz Zwicky.
Es una técnica combinatoria de ideación creativa consistente en descomponer un
concepto o problema en sus elementos esenciales o estructuras básicas.
Por lo tanto, en base a lo anterior, los requerimientos identificados para el mecanismo
elevador son las siguientes:
 Fácil de operar
 Fácil mantenimiento
 Económico
 Transportable
 Seguro
 Estético
En base a estos requerimientos se formula la generación de conceptos a través del
método mencionado

Tabla 5.2 Aplicación de la matriz de morfológica de Zwicky
Fuente de
potencia
Ubicación Posición Accionamiento
Manual En la base Horizontal Palanca
Motor eléctrico Intermedio Vertical Botones de
arranque
Gato hidráulico superior Con mando de voz
Por IoT
Los conceptos generados a partir de las siguientes combinaciones se presentan los
bocetos que consideran los atributos generados por el modelo KANO
Figura 5.3 Concepto A del diseño conceptual

El mecanismo cuenta con 9 eslabones, conectados con un solo actuador tipo gato
hidráulico, los eslabones conectados a la bancada presentan movimiento de rotación con
un punto fijo, siendo así también denominadas manivela. Los eslabones conectados con
uno de los extremos o juntas presentan el movimiento plano general. Estos eslabones
están unidos con otro eslabón, tal que estos eslabones presentan un movimiento de
translación.
Figura 5.4 Concepto B del diseño conceptual
Este mecanismo, es del tipo tijera, compuesta por dos eslabones largos y unidos a la
mitad mediante una conexión del tipo perno. En la base se encuentra instalado un
actuador del tipo tornillo impulsado de manera manual, esta a su vez se conecta a uno
de los eslabones largos y el otro eslabón se encuentra conectado a la bancada. En el otro
extremo de los dos eslabones en la parte superior se instala una base que servirá para
levantar las cargas.

Figura 5.5 Concepto C del diseño conceptual
Fuente: Elaboración propia.
Para el diseño de este mecanismo, se requiere 7 eslabones, compuestos por 5 barras
articuladas, la bancada y dos correderas de desplazamiento horizontal, en el cual es la
parte donde se encuentra instalada el actuador que va ser un tornillo, misma que será
accionada a través de un mecanismo de palanca denominada manivela.
Una manivela de forma manual. Los dos eslabones en la base se van a mover en
rotación alrededor de un eje fijo, mientras los otros dos eslabones van a experimentar el
movimiento plano general
5.2.3 Selección del boceto mediante la metodología Datum.
Tabla 5.3 Selección del concepto del mecanismo elevador.

Parámetros de diseño
Fácil de operar
5 3 3
Fácil mantenimiento 4 3 3
Económico 4 4 4
Transportable 5 5 5
Seguro 5 3 2
Estético 4 4 4
Total 27 22 21
De acuerdo al método de selección empleado, dice que el boceto A tuvo una
ponderación de 27 unidades, el boceto B tuvo una ponderación de 22 unidades y el
boceto C tuvo una ponderación de 21 unidades. Por lo que de acuerdo al método Datum,
se selecciona el boceto A ya que cuenta con la mayor puntuación, interpretándose como

el boceto que más cumple con los parámetros de diseño estipulados por el modelo
KANO, misma que utiliza como fuente de entrada la voz del cliente.
Entonces se procede al modelado del mecanismo a través del software Solidworks.
5.2.4 Modelado del concepto seleccionado a través del software
Figura 5.6 Concepto final en CAD del mecanismo elevador
Como puede observarse el mecanismo consta de un total de 16 elementos, ocho pernos
conectores y 16 contratuercas. La carrera va depender y está configurado para gatos
hidráulicos de botella de 2 y de 4 toneladas por las carreras de la misma.

Con un gato hidráulico de 2 toneladas la carrera del gato es de 170 mm de
desplazamiento lo que la altura máxima es de 350 mm, por lo que con esta carrera el
mecanismo de elevación alcanza una altura máxima de 637 mm, obtenido de la
simulación en el software.

VII . Resultados
6.1 Interpretación de Resultados
6.1.1 Análisis de las cargas axiales en la posición máxima del mecanismo
El peso promedio de un vehículo según estudios realizados, es de 1400 kg, pero para
poder levantar un vehículo necesariamente se tienen que instalar 4 elevadores, por lo
que la carga se supone que se va a dividir en 4, resultando que la máxima carga a elevar
un elevador es de 350 kg.
El mecanismo queda de la siguiente en su máxima elevación
Figura 6.1 dimensiones del mecanismo en la posición más alta
Fuente: Elaboración propia

Figura 6.2 Análisis del eslabón DE
Análisis de la estructura en posición máxima del mecanismo con la aplicación de la
carga P
Fuente: Elaboración propia.
= 0
sin(65.15°) + sin(65.15°) − 350 9.81 = 0
Como la carga está en la mitad se distribuye equitativamente
2 sin(65.15°) = 3433.5
=
3 433.5
2 sin(65.15°)
= 1 891.920
Como el mecanismo es simétrico, entonces solo se hará el cálculo de un solo lado, por
lo que se procede a aplicar el análisis de nodos.

Nodo D
Figura 6.3 Análisis del nodo D
= 0
1 891.920 cos(65.15°) − = 0
= 795.068
Nodo C
Figura 6.4 Análisis del nodo C

= 0
−1 891.920 sin(65.15°) + sin(80.41°) = 0
=
1891.920 sin(65.15)
sin(80.41°)
= 1 741.080
Nodo B
Figura 6.5 Análisis en el nodo B
= 0
−1741.08 cos(9.59°) + cos(9.59°) + sin(63.78°) = 0
−1716.748 + 0.986 + 0.897 = 0
0.986 + 0.897 = 1716.748
= 0

−1741.08 sin(9.59°) + sin(9.59°) + cos(63.78°) = 0
−290.058 + 0.166 + 0.441 = 0
Resolviendo este sistema de ecuaciones de 2x2 y despejando la
=
1716.748 − 0.897
0.986
Sustituyendo esta ecuación en la ecuación 2
−290.058 + 0.166 + 0.441 = 0
−290.058 + 0.166
1716.748 − 0.897
0.86
+ 0.441 = 0
−290.058 + 331.372 − 0.173 + 0.441 = 0
Reagrupando términos comunes
41.314 + 0.268 = 0
= −
41.314
0.268
= −154.156
El resultado negativo indica que el eslabón se somete a cargas de compresión y no de
tensión como se propuso inicialmente.
Por lo tanto sustituyendo en
=
1716.748 − 0.897(154.156)
0.986
= 1600.882

En última instancia se procede a analizar la i,
Nodo I
Figura 6.6 Análisis del nodo I
= 0
−154.156 cos(63.78°) + = 0
= 154.156 (63.78°) = 68.109
Ahora se analiza la componente vertical
= 0
= 154.156 sin(63.78°) = 138.293
Si consideramos que esta carga es doble, = 2(138.293 ) = 276.587
Entonces la capacidad requerida para levantar la carga de 350 kg, es necesario que
como mínimo el actuador proporcionar una fuerza vertical de 276.587 N

6.1.2 Esfuerzos normales en cada eslabón
Después del método de nodos se conocen todas las cargas internas de cada eslabón por
lo que se procede a analizar esos esfuerzos
Tabla 6.1 Calculo de esfuerzos en cada eslabón y el factor de seguridad
Eslabon Área en mm2
Carga
interna
Esfuerzo Mpa
ASTM
A36
Factor
AB 165.1 -1600.882 -9.696 250 26
BC 165.1 -1741.08 -10.546 250 24
CD 165.1 -1891.92 -11.459 250 22
DE 165.1 795.068 4.816 250 52
EF 165.1 -1891.92 -11.459 250 22
FG 165.1 -1741.08 -10.546 250 24
GH 165.1 -1600.882 -9.696 250 26
BI 165.1 -154.156 -0.934 250 268
GJ 165.1 -154.156 -0.934 250 268
IJ 165.1 68.09 0.412 250 606
Análisis de esfuerzos cortantes en los pernos y su selección.
Todos los conectores de los eslabones se someten a esfuerzo cortante simple por lo que
su análisis se centrará en las cargas internas que soportan
Tabla 6.2 Análisis del esfuerzo cortante en los pernos
Perno que
une
Área en
mm2
fuerza
cortante
Esfuerzo
Mpa
ASTM
A36
Factor
AB 490.873 -1600.882 -3.261 125 38
BC 490.873 -1741.08 -3.547 125 35
CD 490.873 -1891.92 -3.854 125 32
DE 490.873 795.068 1.620 125 77
EF 490.873 -1891.92 -3.854 125 32
FG 490.873 -1741.08 -3.547 125 35
GH 490.873 -1600.882 -3.261 125 38
BI 490.873 -154.156 -0.314 125 398
GJ 490.873 -154.156 -0.314 125 398
IJ 490.873 68.09 0.139 125 901

Tabla 6.3 Costos de material
Material cantidad Precio unitario Precio total
Solera de 1 ¼ x
3/16
1 pieza $ 345 $ 345
Placa de 30cm x
20cm con espesor
de 1/4
20cm x 30cm $ 58 por kilo $ 105
Tornillos de 6” x
5/16
10 piezas $ 18 $ 180
Tubo mofle de 1/2 1.50 mtrs $ 60 $ 60
Rondanas planas 20 piezas $ 1 $ 20
Gato de botella de
4 ton.
1 pieza $ 560 $ 560
Total $ 1270

VIII. Conclusiones
Se diseñó y construyó el mecanismo de elevación de cargas verticales para el
mantenimiento de los vehículos. a partir de las especificaciones técnicas brindadas por
el encargado del taller electromecánico el pistón, comprobando su funcionalidad de
manera exitosa durante la simulación en software, cumpliendo así los requerimientos
del cliente.
Se generó alternativas de diseño para cada módulo de funcionamiento del elevador y se
seleccionó la alternativa con mejor ponderación para cumplir las funciones requeridas
por el usuario.
Se diseñó el elevador de cargas a partir de la alternativa ganadora, considerando sus
partes y posiciones más críticas de funcionamiento bajo condiciones de carga estática.
Se construyó el elevador de modo correcto a partir los planos de taller y montaje
definidos en la etapa de diseño, con correcciones menores para la nivelación de la
plataforma.
El cilindro hidráulico seleccionado para accionar el mecanismo cumplió funcionamiento
de manera adecuada. Debido a su accionamiento manual, el tiempo de elevación se
proyecta como adecuado para el tiempo requerido.
El costo del mecanismo es de aproximadamente con cotizaciones del día 28 de febrero
de 2800.00 pesos. Considerando un gato de 4 toneladas, debido a que la solera se
compra por tramos de seis metros, pero no se va ocupar todo. Por lo que costo puede
reducirse un 40%.

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