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1. Diseño de un Sistema de Poleas y Uso del Equipo Ultrasonido
Durand Porras, Juan Carlos [Docente Asesor]
Cánova Calderón, Dagilmar
Morales Mamani, David
Paz Quevedo, Edwin
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Abstract
Un sistema de poleas es la combinación de varias poleas. La polea constituya uno de los seis tipos de máquinas
simples cuyos tres conceptos más importantes son los de ventaja mecánica, ventaja de velocidad y eficiencia. El
primero es el cociente entre la carga y el esfuerzo, el segundo es el cociente entre la velocidad alcanzada por la
carga y la velocidad del punto de aplicación del esfuerzo; el tercero parámetro se define como el cociente entre
el trabajo útil producido y el trabajo suministrado.
El ultrasonido es utilizado para el ensayo no destructivo de los materiales, el Grupo de Indicador Ultrasonido
168-7720 ofrece un nuevo método, rápido y preciso, para medir el desgaste del tren de rodaje de las máquinas de
cadenas. Al colocar la sonda en la pieza que se quiere medir, el Indicador Ultrasónico de Desgaste III indica el
grosor de la pieza en la pantalla alfanumérica de dos líneas.
El ultrasonido es una herramienta útil para conocer e interpretar el estado físico de determinado material
mediante una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro audible del oído del ser
humano (aproximadamente 20.000 HZ) la reflexión del sonido es causado por las discontinuidades en el material
las cuales se manifiestan en una pantalla en forma de señales (ecos).

2. Palabras Clave (Times New Roman, 10, negrita)
Ultrasonido, Poleas, Tren de Rodaje, Ventaja Mecánica, Ventaja de Velocidad.
Introducción (Times New Roman, 12, negrita)
El método para obtener los resultados de medición de tren de rodamiento por medio del
Indicador Ultrasónico, se usa para verificar el comportamiento de desgaste que se obtiene
mediante las mediciones continuas.
Un sistema de poleas proporciona una gran ventaja mecánica, aunque el sistema de poleas tiene
un diseño simple es fácil de usar, es una manera eficiente de mover objetos. La ventaja mecánica
es igual al número de sogas o cables que utiliza.

3. Desarrollo del Tema y metodología – Sistema de Poleas
La viga de acero AB, con longitud de 5 m y masa de 700 kg, va a ser levantada en posición
horizontal a una altura de 4 m. Diseñe un sistema de poleas y cuerda, el cual pueda ser
suspendido desde la viga CD, que permita a un solo trabajador izar la viga. Suponga que la
fuerza máxima que el trabajador puede aplicar (cómodamente) a la cuerda es de 180 N. Presente
un dibujo de su diseño, especifique su costo aproximado de material, y analice los aspectos de
seguridad de la operación. La cuerda cuesta $ 1.25 por metro y cada polea cuesta $ 3.00.

4. Resultados
Datos:
T = 180 N
m = 780 Kg
P = m x g P = 700 x 9.81 P = 6867 N
FUERZA A LEVANTAR:
X POLEAS
T T
2T
PARA “n” POLEAS:
n x (2T) = 6867
n x (2 x 180) = 6867
n x 360 = 3867
n = 3867 / 360
n = 19.075 x 2
n = 38 poleas totales
CUERDAS EN LAS POLEAS:
L1 = 8 m
L2 = (n x 2 x 4) + L1
L2 = (19 x 2 x 4) + 8
L2 = 160 m
| |

5. CALCULO DE FUERZA REALIZADA PARA EL TRABAJO:
F = (m x g) / T
F = 6867 / 38
F = 180.71 N
F = 6867 / 40
F = 171.65 N
COSTEO DE MATERIAL
$ UN UN $ TOTAL
CUERDA 1.25 250 312.5
POLEA 3.00 40 120
$ TOTAL 432.5

6. NOTA: Para el levantamiento de esta viga por una persona se requiere de 171.65 N
COSTEO DE MATERIAL
$ UN UN $ TOTAL
CUERDA 1.25 250 312.5
POLEA 3.00 40 120
$ TOTAL 432.5

7. Solución 2:
Datos:
∑Fy = 0
54T – Fg = 0
54T = Fg = m.g 700 x 9,81 = 6867 N
54T = 6867N
T = 6857 N / 54
T = 127,167 N
NOTA: Para el levantamiento de esta viga por una persona se requiere de 127.167 N
|

8. Longitud de la Cuerda
COSTEO DE MATERIAL
$ UN UN $ TOTAL
CUERDA 1.25 43.06 53.82
POLEA 3.00 8 24
$ TOTAL 77.82

9. Desarrollo del Tema y metodología – Uso del Equipo Ultrasonido
 PARTES DE LA CARRILERIA
A continuación se muestra las partes de un tren de rodamiento.
 TIPOS DE CARRILERIA
Actualmente existen dos tipos de carrilerias, convencional y system one,
 La carrilería convencional es usada para las distintas aplicaciones a comparación de
la carrileria system one este tiene dos fases de vida ya que al promediar el 100% de
uso debe realizar una reparación que incluye el volteo de bocinas. Sin embargo.
 El system one solo tiene el servicio prolongado hasta su destrucción ya que sus
bocinas son giratoria y no requiere de servicio de fase uno.

10.  EQUIPOS DE MEDICIÓN
En la actualidad se dispone de dos tipos de instrumentos de medición, manual y de
ultrasonido.
 El equipo manual se utiliza instrumentos tales como compas, varillas, reglas,
winchas y moldes. Que son empleadas para realizar las mediciones y comparadas
mediante el manual de especificación, las mediciones empleadas en esta técnica no
son muy precisas ya que se depende mucho del adiestramiento que se emplea.
 El equipo ultrasonido es un instrumento que tiene mayor presión y tiene facilidad
de uso y por ende genera mayor fidelidad en las lecturas obtenidas, asimismo, tiene
un programa que se usa para corroborar los datos y obtener los resultados de
desgaste pues se tiene el programa incorporado que emite el resultado.

11.  DETECCIÓN DE FALLAS
 Selección del equipo de prueba adecuado.
 Conocimiento de los requerimientos específicos de la prueba.
 Experiencia y conocimiento de la técnica a utilizar.
 PROCEDIMIENTO DE MEDICION TREN DE RODAMIENTO
NOTA: Cuando realice este procedimiento, consulte en este manual el Mapa de pantallas
de medición de trenes de rodaje, para obtener información sobre la secuencia de pantallas
que deben aparecer.
1. El Indicador III DEBE calibrarse antes de realizar cualquier medición. Consulte la
sección Calibración del Indicador Ultrasónico de Desgaste III.
2. Después de realizar la calibración, utilice las teclas de las flechas hacia arriba y hacia
abajo para seleccionar (BORRAR) una máquina o localizar la máquina específica que
está midiendo.

12. Otras aplicaciones
Medición rápida, precisa y no destructiva del grosor de placas de cadenas, revestimientos de
placas de camión, hojas topadoras, cuchillas de base de cucharones, cuchillas de corte de
cucharones, cucharones de traíllas e incluso materiales como aluminio, plástico, cobre o vidrio.

13.  TECNICAS DE MEDICION TREN DE RODAMIENTO
Eslabones de cadena
Ilustración 17. Medición de eslabones de cadena.
1. Mida la distancia entre la superficie de rodadura y el orificio del buje.
2. Ponga la sonda en la línea central del buje.
3. Deslice la sonda a lo largo de la superficie de rodadura y tome la medida más pequeña.
Zapatas de cadena
Ilustración 18. Sonda situada en la parte inferior de la placa.

14. 1. Mida la distancia de la parte inferior de la placa a la punta de la garra.
1. Puede que resulte más fácil medir de la punta de la garra a la parte inferior de la placa.
2. En la zapatas de doble y triple garra, no mida la garra trasera, ya que puede haber
interferencias con el borde de entrada.
3. En las zapatas con garras reparadas puede que sea necesario utilizar un medidor de
profundidad o tomar medidas ultrasónicas de la punta y de la parte inferior de la placa
y sumar las dos lecturas, ya que la soldadura no penetra totalmente.
Bujes de cadena
Ilustración 20.
1. Mida el grosor de la pared.
2. Deslice lentamente la sonda por el lado de conducción en reverso para hallar la
dimensión más pequeña y guardar la medida.

15. 3. Luego, deslice la sonda por el lado vertical y por el lado de conducción de avance para
comprobar si la medida es más pequeña (lo cual indicaría un mayor desgaste). Guarde
siempre la medida más pequeña. 23
Ruedas guía
Ilustración 21.
1. Mida el grosor de la pestaña central sólo en las ruedas guía prefabricada. Determine el
desgaste de la pestaña central en la tabla de desgaste de rueda guía del Manual CTS.
2. Utilice un medidor de profundidad para medir el desgaste de la superficie de rodadura.
3. Sume el desgaste de la pestaña central a la medida de profundidad antes de determinar
el porcentaje de desgaste.
Rodillo superior

16. Aros de tres piezas
Ilustración 22. Mida el grosor del aro de presión.
Ilustración 23.
Ilustración 24. Mida la distancia entre la parte exterior de la superficie de rodadura y el orificio.
NOTA: Debido al uso de cojinetes de rodillos cónicos, se puede hallar más de un grosor a lo
largo de una superficie de rodadura. Es importante que coloque la sonda en l mitad exterior de
la superficie de rodadura en el lado del rodillo opuesto al eje.
NOTA: El Indicador Ultrasónico de Desgaste III no puede medir rodillos de hierro fundido.
Algunos rodillos superiores de Tractores D3, D4, D5 y D6 y
Excavadoras 225 son de hierro fundido.
Rodillo inferior
Ilustración 25.
1. Mida la distancia entre la superficie de rodadura y el orificio.
2. No tome la medida hasta los orificios de perno de retén en los tractores de cadenas de
las series H, N y L y en los cargadores de cadenas actuales observe la localización de
los pernos de retén y sitúe la sonda entre ellos. En los tractores de cadenas de rueda
motriz baja, en los cargadores más antiguos y en las excavadoras, los pernos de retén
no son visibles. Observe detenidamente la medición de grosor entre rodillos para
detectar cualquier grosor especialmente pequeño, que indicaría una lectura en orificio
de perno.
3. En los rodillos inferiores con desgaste obvio en el extremo, deslice la sonda a lo largo
del extremo para obtener la lectura más pequeña. Para acelerar el proceso, seleccione el
extremo que normalmente está más desgastado (el extremo más cercano al centro del
rodillo), en lugar de deslizar la sonda sobre ambos extremos.

17. Tabla de especificaciones.
Reporte de inspección del equipo.

18.  VENTAJAS DE ULTRASONIDO
Durante muchos años, los inspectores de CTS han usado el juego mecánico de CTS para medir
el desgaste de los trenes de rodaje. Aunque este método funciona, el nuevo Indicador
Ultrasónico de Desgaste III tiene muchas ventajas en comparación con el método anterior. Estas
características y ventajas se describen a continuación.
Características del Indicador Ultrasónico
 El nuevo diseño utiliza elementos electrónicos de primera calidad de máxima
fiabilidad.
 Baterías de fácil acceso; sólo hay que soltar los dos tornillos de la cubierta de las
baterías de la parte de atrás del Indicador III.
 La pantalla de retroiluminación de cristal líquido se puede encender y apagar.
 El monitor de nivel de potencia muestra el porcentaje de energía restante estimado de
la batería.
 Conector para conectar auriculares monofónicos y escuchar la alarma en ambientes
ruidosos.
 Capacidad para múltiples idiomas, con inglés, portugués, francés, español y alemán.
(Ya no es necesario utilizar módulos de programas para cambiar de idioma).
 El Grupo de Indicador Ultrasónico III 168-7720 incluye una sonda actualizada con un
cable más largo y duradero.
 Se usa con las inspecciones del Servicio Especial de Cadenas (CTS), que se pueden
descargar directamente en un PC para visualizar e imprimir.
 Se usa con cinco baterías AA alcalinas o NiCad (no se usa con paquete de baterías).
 Cuando se enciende, se abre automáticamente la última pantalla de máquina o
localización que se usó.
 Cuando se transfieren datos de máquina de un PC al Indicador III, el usuario puede
seleccionar dónde se almacenarán los datos.

19.  VENTAJAS DE MEDICION DE TRENES DE RODAMIENTO
 Menos tiempo dedicado a la limpieza de piezas. Sólo hay que limpiar una pequeña parte
de la superficie del área de desgaste. En los bujes, no es necesario limpiar la parte trasera
situada entre el buje y la zapata.
 Mide el grosor de la pestaña central de la rueda guía de la cadena.
 Elimina los errores producidos por la suciedad acumulada entorno a las piezas.
 Mide con precisión el desgaste del buje después del giro.
 Puede almacenar información de hasta 64 máquinas.
 Todos los inspectores de CTS miden con la misma precisión porque el programa de
CTS calcula el porcentaje de desgaste a lo largo de la vida útil estimada.
 Indica al inspector de CTS dónde debe tomar la siguiente medida.
 DESVENTAJAS DEL ULTRASONIDO
 Está limitado por la geometría, estructura interna, espesor y acabado superficial de
los materiales sujetos a inspección.
 Localiza mejor aquellas discontinuidades que son perpendiculares al haz de sonido.
 Las partes pequeñas o delgadas son difíciles de inspeccionar por este método.
 El equipo puede tener un costo elevado, que depende del nivel de sensibilidad y de
sofisticación requerido.
 El personal debe estar calificado y generalmente requiere de mucho mayor
entrenamiento y experiencia para este método que para cualquier otro de los
métodos de inspección.
 La interpretación de las indicaciones requiere de mucho entrenamiento y
experiencia de parte del operador.

20. Conclusiones
La aplicación del ultrasonido en la industria, es muy importante, ya que por medio de este
instrumento podemos detectar desgaste de piezas mecánicas para una oportuna corrección de
fallas que se puedan presentar en las actividades de operación de las maquinarias pesadas,
utilizadas en la minería, principalmente por el área técnica de mantenimiento.
Este equipo permite analizar a través de su data un análisis más efectivo, comparado con las
mediciones manuales.

21. Referencias
[1] http://aprendemostecnologia.org/2008/08/18/sistemas-de-poleas/
[2] Pascual A. Pezano y Alberto Klein. Engranajes y Poleas.
[3] https://www.ferreyros.com.pe/es/index.php
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan
Carlos [Docente Asesor]
Universidad Privada del Norte –Lima jdu@upnorte.edu.pe
2. Cánova Calderón,
Dagilmar
Universidad Privada del Norte –Lima dcanova@alicorp,com,pe
3. Morales Mamani, David Universidad Privada del Norte –Lima d_morales@hotmail.com
4. Paz Quevedo, Edwin Universidad Privada del Norte –Lima edwin0802@hotmail.com