Este documento describe el diseño y prueba de un sistema de polipasto para facilitar el izaje de materiales en construcciones pequeñas. Explica la problemática de sobresfuerzo en obras que carecen de equipos mecánicos, y justifica cómo un polipasto puede ahorrar tiempo, dinero y esfuerzo. Detalla el proceso de construcción, realiza cálculos teóricos y pruebas experimentales, y concluye que el sistema permite elevar cargas aplicando una fuerza menor que el peso transportado.
1. 1
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO - PROFESIONAL
DE INGENIERÍA CIVIL
EXPOWORK
“Análisis Dinámico e implementación de un Sistema
Polipasto”
LIMA - PERÚ
2015
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INTRODUCCIÓN
Hoy en día la demanda de la construcción está en su mayor auge debido al crecimiento
económico que tenemos, como ya sabemos el Perú se encuentra atravesando por el famoso
boom de la construcción; es por ello que la demanda de equipos eléctricos y de sistemas
sofisticadosenlaejecuciónde una obra civil estánsiendomuyesenciales.Talescomowinchas
eléctricas, plumas, vibradoras, regladoras, pulidoras, etc. Pero en esta ocasión solo nos
concentraremos en una que para nosotros es muy esencial y marca la diferencia de lejos en
cuestión de necesidad a la hora de construir.
Si bien es cierto cuando las empresas constructoras ganan un licitación, estas compañías ya
consolidadasenel rubroestánbienequipadascontodoslosequiposysistemasnecesariospara
llevar a cabo la construcción, en ella incluimos la wincha eléctrica, que si bien tenemos
conocimientoqueesesencialalahorade ejecutarlaobra,yaque nosreduceyfacilitaeltraslado
de materialesdesdeunazonabajacomoesel primerpisohaciazonasmáselevadascomopodría
serunquintoodécimopiso.Estovieneaserungranbeneficiogrande paralasgrandesempresas
yaque reduce enormementelashorashombreyhace quelacompañíaejecutorapuedapredecir
más ingresos. Pero también tenemos que hacer un hincapié a la realidad del Perú pues como
sabemosestamosenun auge económicoperolamentablemente notodoslonotan sobre todo
la gente de clase media y baja, que a diferencia de las grandes compañías constructoras no
cuentanconlosmediossuficientesparapoderadquirirlosequiposnecesariosquefacilitaranun
mayor ahorro en la ejecución de la obra.
Si, a lo que nos referimosexactamente esaquellasconstruccionesmenorescomopor ejemplo
las de una vivienda que normalmente lo realizan personas que aprendieron el arte de la
construcciónde maneraempírica,a aquellosmaestrosde apie,que nocuentancon losmedios
suficientes para poder equiparse, es por ello que nosotros hemos decidido sustentar y dar a
conocerunsistemade poleasque enel cual sinmuchoesfuerzopuedasuplireltrabajorealizado
por dichosequiposelectrónicos.Clarosomosconsiente que el ahorroencomparaciónconeste
sistemanoigualaraal 100% peroentendemosque porlomenosenun80% si se lograra ya que
se trata de equipo netamente mecánico el cual brindara ahorro de energía, mantenimientoy
ahorro también de horas de hombres. El proyecto cual mencionamos se llama sistema de
polipastos o aparejos que pueden ser verticales u horizontales, dependiendo de la necesidad,
pero en este caso se trata de un sistema vertical. Un aparejo, polipasto o polispasto es una
maquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente
va pasandopor losdiversasgargantasde cada una de aquellas.Se utilizaparalevantaromover
una carga con una gran ventajamecánica,porque se necesitaaplicaruna fuerzamucho menor
que el peso que hay que mover. Es por ello y una función a la necesidad que ahora vemos
reflejado en nuestro Perú, es que desarrollaremos dicho sistema.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La problemáticaque se ve muyfrecuente mente enlaconstrucciónde edificacionesde manera
artesanal como son en los diferentes conos de la capital (albañilería confinada), es el sobre
esfuerzo que realizan los trabajadores en el izaje de cargas, ya que no cuentan con wincha
eléctrica ni con los conocimientos de los beneficios de los polipastos.
Formulación del problema
En función a esta problemática es que muchas veces en obras pequeñas se suelen
perderdemasiadotiempoenhorashombre alahorade poderizaje unmaterial azonas
más elevadas, conllevando así a que dicha obra tienda a sobrepasar el presupuesto
establecido inicialmente. Por ello es que el sistema polipasto pretende facilitar de
manera eficiente e independiente el izaje de materiales.
Objetivos
- Contrarrestarel usode corriente eléctricaycombustible.
- Facilitarel trabajodel desplazamientodel material enpisoselevados.
- Hacer de fácil acceso a las construccionespromediosparapoderllevar material.
- Aportareconómicamente enel presupuestoenunaobrapequeñao mediana.
Justificación
En la actualidadenmuchasobraslasempresasgrandescuentanconunawinchaya que
tienen su mercado hecho, pero en obras menores no se puede hacer debido a que el
capital de un maestro de obra pequeño no es suficiente para poder tener acceso a
comprarse unawincha o porque de repente enel lugardonde esta sonconstrucciones
donde notienenaccesoacorriente oenmuchoscasos tambiénlasmaquinasnecesitan
corriente trifásica por lo consiguiente no se puede dar uso en ese medio.
También el usode combustible , energíaeléctricay horashombre ,sontecnologíasque
hacen dependientes al buenmanejo de una obra, lo que no es conveniente para nada
para el maestro ejecutor; ya que el consumo de energía eléctrico o combustible son
gastos que a futuro pueden restar en el presupuesto dado. De igual forma las obras
hombre a lahora de subirunmaterial,si comparamosel jornal de unpeónmultiplicado
porlashoras enque se dedicaraensubirdichomaterialtambién contrarrestaríanosolo
el presupuesto sino también el avance.
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FUNDAMENTO TEORICO
Los polipastos (o aparejos) son sistemas de poleas y cuerdas que nos permiten elevar o
trasladar cuerpos con masas grandes realizando un esfuerzo menor a diferencia de elevarlos
manualmente.Por definición, cuando una fuerza “F” actúa sobre un cuerpo y lo desplaza una
cierta distancia “h” se dice que se realiza un trabajo mecánico.
Los sistemas Polipastosestán compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena
que alternativamente vapasandopor las diversas garruchasde cada una de aquellas.Se utiliza
para levantaromoverunacarga conuna gran ventajamecánica,porque se necesitaaplicaruna
fuerza mucho menor que el peso que hay que mover.
Además las poleas fijas se utilizan para modificar la dirección del movimiento y reducir el
rozamientode la cuerdaen loscambios de sentido.Coneste tipode poleasnose disminuye la
fuerza,sólose desvía.En este caso ladistanciaque recorre el pesoes el mismoque ladistancia
de tiro.
Lo que permite el polipasto es mover algo aplicando una fuerzamenor al peso del objeto. De
este modo, estos aparejos son muy utilizados en fábricas e instalaciones industriales para
movilizarcargasymateriales.Lospolipastossuelenusarse,porejemplo,parahacerlacarga y la
descarga de aquello que llega o que debe enviarse a través de un camión de transporte.
Existenmúltiplestiposde polipastos,que se eligende acuerdoa la carga que se planeamover.
Hay polipastos que aplican su potencia a través de la electricidad,otros mediante palancasy
algunos,con lafuerzamanual.Los polipastos,porotra parte,puedendesplazarlosobjetoscon
la ayuda de cadenas, cuerdas o cables, según el caso.
En las instalacionesmás avanzadas, los polipastos pueden contar con brazoso estar guiados
mediante rielesque se instalanenlostechos y que permitendesplazarla carga a lo largo de la
fábrica o el depósito.
-Polipasto factorial:
Un polipasto factorial es aquel que tiene poleas fijas y poleas móviles que comparten una
montura. La fórmulade lafuerzadel polipasto factorial es igual a la resistencia(el peso de la
carga que desealevantarse) sobre 2por el númerode poleasmóviles,todomultiplicadoporla
velocidad de la gravedad.
𝑭 =
𝑅
2. 𝑛
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-Polipasto simple:
Es un sistema en el cual se pueden elevar cuerpos al igual que en el sistema polipasto factorial, con la
diferencia que en este sistema la fuerza que se debe de aplicar para elevar cuerpos, debe de tener la
misma magnitud que tiene el cuerpo que se va elevar (W=peso).
En realidad, la polea fija puede analizarse matemáticamente del mismo modo que el balancín.
Observala siguiente figura,enlaque un señor trata de elevarun cubo utilizandounapoleade
radio“r”. El señorhace una fuerzaFM(fuerzamotriz) yel cubose resiste consupesoFR(fuerza
resistente).
La polea es circular y, por tanto, el balancín equivalente será simétrico. Es decir, sus brazos
resistente (bR) y motriz (bM) serán iguales (e iguales al radio de la polea): bR = bM Si el señor
logra mantener quieto el cubo a cierta altura, podremos estudiar la situación igualando los
momentosde lasfuerzasque actúansobre lapolea,alaizquierdayala derechade sucentrode
giro. Tenemos:
𝑏𝑅 · 𝐹𝑅 = 𝑏𝑀 · 𝐹𝑀
Perocomo bR = bM = r, entonces,dividiendoambosmiembrosporel radiollegamosala
conclusión:
𝑟 · 𝐹𝑅 = 𝑟 · 𝐹𝑀
𝐹𝑅 = 𝐹𝑀
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PARTE EXPERIMENTADA
Materialesy/oequipos
- Gancho de metal con seguroautomático
- Gancho de metal con orificiode anclaje
- Tuercas de metal
- Poleaideal de aluminioconrodaje
- Listónde acero con orificiosde diseño.
- Pasadorde bronce
- Abrazaderasde metal
- Cuerdade nilón
Procedimientode laconstrucción
Compramos o mandamosa diseñarpoleasde aluminioconundiámetrode diferenciaen
proporcióna su tamañode diámetrode 10 a 15.
PASO2: Realizamoslosorificioscorrespondientesaambaspoleasenuntorno, para
posteriormente ponerle losrodajes
PASO3: Compramosunaplanchade metal de seccióntransversal masomenos de ½cm
PASO4: Realizamos losorificioscorrespondientesenfunciónal númerode poleasporlas
cualesvana sercompuestanuestrosistema
PASO5: Compramosungancho con unoficiode anclaje de metal de sección trasversal
aproximadade 1 cm.
PASO6: Compramosabrazaderas parapoderajustar lacuerda
PASO7: Compramoscuerdade nilón
PASO8: Compramostuercasde metal para poderajustarel sistema
PASO9: Realizamosaensamblarel rodaje dentrode lapoleaconlastuercas
PASO10: Una vezque lapoleaya estáensamblada, procedemosaensamblarlaconlaplancha
de metal que serviráde eje del sistemayposteriormenteloajustamosconlasturecas.
PASO11: Ajustamosunextremosde lacuerdacon abrazaderasformandoasi ungancho q
puedasersostenidoporel ganchode metal.
PASO 12: Empezamos a pasar la cuerda por todo el sistema empezandopor la polea d mayor
diámetrohasta la poleade menor diámetroy por consiguiente terminandodel ladode la otra
polea de mayor diámetro.
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PASO 13: Una vez armado cada pieza procedemos a anclar en un soporte fijo dicho sistema
teniendo la precaución de que dicho soporte de las garantías necesarias para poder dar
estabilidad al sistema.
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Puestaa pruebaexperimental
Cálculos:
Fórmulasutilizadas:
Primeraforma Segundaforma Tercera forma
𝑭 =
𝑅
2.𝑛
n = Númerode poleasmóviles ≥ 2
R: resistenciavencida
𝑭 =
𝑅
𝑁
R: resistenciavencida
N: númerosde cuerdas
1° Ley de newton
1° prueba:
Calculo Calculocon lasegundaformula
Datos 1:
-Una personade 72 kg
-2 poleasmóviles
Datos 2 :
-Una personade 72 kg
-4 cuerdasen el sistemausado
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𝑭 =
𝑅
2.𝑛
W=masa*gravedad
R = W = 705.6 N
n=2
F =
705.6
2∗2
=176.4 N
𝑭 =
𝑅
𝑁
W=masa*gravedad
R = W = 705.6 N
N=4
F =
705.6
4
=176.4 N
2° prueba:
Calculocon latercera forma Calculocon lasegundaforma
Datos 1:
-Una personade 72 kg
-aplicaciónde lasegundacondiciónde
equilibrio
-R= radiode lapolea
Datos 2 :
-Una personade 72 kg
-1 cuerda enel sistema
W= masa*gravedad=705.6 N
F*R=705.6*R
F=705.6 N
𝑭 =
𝑅
𝑁
W= masa*gravedad
R = W = 705.6 N
N=1
F =
705.6
1
F=705.6 N
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Resultado
De loscálculosse pudoobtener y afirmarque en un “SistemaPolipastoFactorial”con4 poleas
el esfuerzoparaelevara una personade 72 kg es menora diferenciade un sistema “Polipasto
Simple”yaque enel sistemacon4 poleasel esfuerzo se reduce graciasalas poleasque actúan
en el sistema, por otro lado en el sistema simple se comprobó que la fuerza requerida para
elevar un cuerpo es el mismo peso (W) que tiene dicho cuerpo.
OBSERVACIONES
-En la experimentación de proyecto se pudo observar que el Sistema Polipasto Factorial es
mucho más eficiente y demanda menor esfuerzo para elevar ciertos cuerpos u objetos.
-Se observóque el costode materialesusadosparalafabricacióndelSistemaPolipastosonmuy
económicos adiferenciade otros equipos como winchas que suelen tener precios muy altos.
CONCLUSIONES
El presente estudio llega a las siguientes conclusiones:
Nosda una mejorsoluciónalosdiferentesproblemasque se danenel transcursode la
obra. Aparte que disminuye el Impacto Ambiental,yaque nose utilizaenergíaelectica
o consumode combustible,sostenible.
Se da un ahorro económicoporloque no se gasta en hacerlofuncionar.Ahorrode
horas/hombre
En laconstrucciónsu usoes necesarioymuyrequeridoyaque se puede trasladara
cualquierlugarfácilmente.Esde fácil armadoa comparaciónde otras maquinarias.
PROPUESTAS
Demostrar el conocimiento adquirido en el curso de dinámica y lograr el desarrollo de ellas a
travésde hechosexperimentalesyde cálculosmatemáticos parafacilitarel usoylosbeneficios
de un sistema de poleas y polipastos, con los cuales se levantan distintos pesos.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Administración de obras hidráulicas Perú (2010). Prácticas de campo.
Recuperadode:
https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&
uact=8&ved=0CBsQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.stps.gob.mx%2Fbp%2Fsecciones
%2Fdgsst%2Fpublicaciones%2Fprac_seg%2Fconstruccion%2FPA-
03.pdf&ei=18luVebLKsXVggTyxIC4Cw&usg=AFQjCNHUrBlcbHXUyn-
IwGMc0HrTOA8xZw&sig2=GXM9NnAPLLasmALtu0R-ig&bvm=bv.94911696,d.eXY
Bernabé.(2012).GREEPEACEy OXFAMpiden a lospaísesricosfinanciación para el fondo verde.
Recuperado de: http://www.publimetro.co/mundo/greenpeace-y-oxfam-piden-a-los-
paises-ricos-financiacion-para-el-fondo-verde/lAmlhE!0qH0IWLDlvDctATLzk7Sw
