Este documento describe el diseño y cálculos de un elevador hidráulico portátil para motores. El elevador utiliza cilindros hidráulicos para levantar cargas de hasta 2 toneladas y tiene un brazo extensible que puede ajustarse para levantar motores de diferentes pesos. El documento incluye cálculos estáticos que determinan las fuerzas y momentos involucrados en levantar un motor de 2,5 toneladas en la configuración de brazo más larga.

1. AÑO DE DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO
ELEVADOR HIDRAULICO DE MOTORES PORTATIL
Docente (Asesor): Durand Porras, Juan Carlos
Alumnos: Oscar Hortega Ortiz
Aníbal Matos Torres
Omar Ortiz Ayala
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Resumen
Las gruas son los elementos para el izado de carga o provisiones abordo. Todas las grúas para elevar pesos
deben exhibir una marca bien visible de la carga máxima de trabajo. Por regla general las Grúas, son
ingenios que cuentan con poleas acanaladas, contrapesos, mecanismos simples, etc. para crear ventaja
mecánica y lograr mover grandes cargas. La pluma hidráulica, es una herramienta en la que pondremos en
práctica la teoría de la hidráulica realizando los respectivos cálculos para determinar las presiones
necesariaspara poner en funcionamiento los cilindros de doble efecto que intervienen en la misma. También
realizamos este proyecto con la finalidad de aplicarlo en el campo automotriz ya que este es muy importante
para facilitar el traslado de elementos pesados dentro del campo automotriz, se la puede utilizar para el
desmontaje y montaje de motores que se les vaya a realizar alguna reparación.

2. Palabra clave
Fuerza, vectores,ángulo, peso.
Introducción
La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la
ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo
esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté
sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.
Una Pluma Hidráulica, es un dispositivo que funciona con líquidos, por lo general aceite.
La pluma hidráulica resuelve los problemas como por ejemplo este tipo de pluma tiene la
función de alzar motores es decir el desmontaje del motor de un vehículo. Este tipo de
Pluma tiene varias funciones que puede ser la de levantar, bajar, extender o retraer
mientras está sujetando la carga que deseemos desmontar de algún vehículo, gracias a
esto se les hace más fácil a los mecánicos porque esta máquina nos permite desmontar más
rápido un motor de algún vehículo.
Cilindro hidráulico:
Los cilindros hidráulicos también llamados motores hidráulicos lineales son actuadores
mecánicos que son usados para dar fuerza a través de un recorrido lineal.
Ventajas
 Normalmente la forma de montaje es sencilla y es fácil de ubicarlos en la máquina.
 Al no haber conversión de movimiento rotatorio a lineal, este posee un buen
rendimiento.
 La fuerza del cilindro es constante dese el principio hasta el final de su carrera.
 La velocidad, la cual depende de la cantidad de flujo de erada, también permanece
constante en toda su longitud de carrera.
 Un cilindro puede producir fuerza tanto de tensión como de compresión.
 En cuanto al dimensionamiento del cilindro, se pueden construir elementos
relativamente pequeños que pueden generar accionamientos de gran potencia.
Fotografía del elevador portátil de Motores

3. .
Definición, partes y funcionamiento
Definición:
Elemento que transforma la energía hidráulica en energía mecánica y realiza movimientos
axiales y simultáneamente transmite fuerzas.
Aplicaciones más frecuentes
 Elevación de cargas
 Descenso de cargas
 Bloqueo de cargas
 Desplazamiento de cargas
Tipos de Cilindros:
1. De Simple Efecto:
Definición: Cilindros que entregan su fuerza a tensión o a compresión según sea su
aplicación y se retro posicionan por fuerzas externas por resorte o por el propio peso
del pistón.

4. Tipos:
o Cilindros de pistón sin vástago, sin pistón guía y con pistón guía.
Ejemplos: Prensas, elevadores.
o Cilindros con retroceso por resorte interno o externo. De trabajo a
compresión y a tensión.
Ejemplos: Herramientas de montaje, elementos de sujeción.
o Cilindros de vástago con pistón.
Ejemplos: Elevadores (montacargas).
2. De Doble Efecto:
Definición: Cilindros que entregan su fuerza a tensión y a compresión en ambos
sentidos de su carrera.
Tipos:
o Cilindros Diferenciales: Estos cilindros son los más comunes y se llaman
diferenciales por la diferencia de áreas entre las dos cámaras (área del pistón
y área anular (diferencia entre el área del vástago y área del pistón).
Ejemplos: Presas, máquinas de inyección de plástico y de metales,
sopladoras y aplicaciones generales de tipo industrial y de equipo móvil
(Excavadoras, Buldócer, Cargadores, etc.)
o Cilindros de doble vástago con diámetros de vástago de igual diámetro.
Ejemplo: Direcciones hidráulicas de algunos equipos (camiones o
automóviles) y aplicaciones diversas de tipo industrial.
o Cilindros de doble vástago con diámetros de vástagos diferentes (cilindros
de doble vástago diferenciales).
Ejemplos: Aplicaciones diversas de tipo industrial.
o Cilindros de construcción especial.
• Mangueras de Alta presión:
Estas mangueras con frecuencia son llamadas mangueras de “dos
alambres”, porque generalmente tienen un refuerzo de dos trenzas de
alambre de acero de alta tensión. Siempre se encuentran en
aplicaciones de alta presión tales como equipo de la construcción. El
rango de presión de operación varía de 6,000 psi para tamaños de

5. 3/16” D.I. hasta 1,825 psi para tamaños de 2”. Algunos tipos de
mangueras como la M3K (3000 psi) y la M4K+ (4000 psi) tienen el
mismo valor de presión para todos los tamaños.
 Mangueras Termoplásticas (serie 700).
 Para aplicaciones exigentes, con un factor de diseño de 4:1
 Presión máxima de servicio de 10,000 psi
 Dos capas de alambre de acero trenzado.
 La envoltura exterior de poliuretano brinda máxima
resistencia a la abrasión.
 Presenta un bajo coeficiente de dilatación volumétrica cuando
está bajo presión, que aumenta la eficiencia de todo el
sistema.
 Mangueras de Goma Reforzada (serie 900)
 El surtido más completo: 35 modelos de hasta 50 pies de
largo.
 Cubierta de caucho con 2 capas de alambre de acero
trenzado.
 Diseñadas para cumplir con las especificaciones para
mangueras IJ-100 del Instituto de Manejo de Materiales de
EEUU.
 Flexibles, con poca “memoria”, son la mejor opción para
tramos largos.
• Bomba Hidráulica:
Una bomba hidráulica es una maquina generadores que transforma la
energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en
energía del fluido incomprensible que mueve. El fluido
incomprensible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos
como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al
incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su
velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de
Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la
presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para
mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de
mayor presión o altitud.

6. Según el principio de Funcionamientos:
FACIL DE USAR Y GUARDAR
Bombas de desplazamiento positivo o volumétrico: su principio de
funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento
de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que
varían su volumen.
En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de
manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se
denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el
volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen
variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la
bomba es de volumen fijo.
A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en:

7. • Bombas de embolo alternativo, en las que existe uno o varios
compartimientos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un
embolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del
fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan
por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos
de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba
rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial.
• Bombas volumétricas rotativas o roto estáticas, en las que una masa
fluida es confinada en uno o varios compartimientos que se
desplazan desde a zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de
salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo
de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba
de tornillo o la bomba peristáltica.
• Bomba roto dinámica, en las que el principio de funcionamiento está
basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la
máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de
bombas hay uno o varios rodetes con alabes que giran generando un
campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo del
fluido es continuo. Estas turbo maquinas hidráulicas generadoras
pueden subdividirse en:
• Radiales o centrifugas, cuando el movimiento del fluido sigue una
trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.
• Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los alabes siguiendo
una trayectoria contenida en un cilindro.
• Diagonales o helicocentrífugas, cuando la trayectoria del fluido se
realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono
coaxial con el eje del rodete.

8. Característicadelelevador Hidráulico
La grúa de piso hidráulico es ideal para la carga y descarga
de varias cargas tales como Motores de vehículos.
 Amplia gama de aplicaciones
 mecanismo de elevación hidráulica
 6 rodillos locos: libre y fácilmente ubicable
 Brazo de extensión ajustable en 4 direcciones: 0.5T / 1t / 1,5 t / 2t
 Hasta 2 toneladas de carga
 4-sección de marco de acero resistente
 Patas plegables que ahorran espacio
 Fácil montaje y desmontaje

9. BRAZO EXTENDIBLE PARA 4 DIFERENTESPESOSDE CARGA
INFORMACION DE FABRICASOBRE EL ELEVADOR
PARA 4 DISTINTAS CARGAS

10. Desarrollo
Para este caso especial de cálculo de los temas estudiados solo tendremos en cuenta la
máxima extensión del brazo (de las cuatro que tiene)
Para este problema consideramos
la base fija como muestra la figura,
además el mástil lo consideramos
fijo y vertical.
Las únicas fuerzas exteriores del
“Elevador de motores”:
𝐻𝐴 = 0
𝑉𝐴 = 𝑊 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟
= 2,5 𝐾𝑁
𝑀𝐴 = (2,5𝐾𝑁).1,2𝐶𝑜𝑠 200
𝑀𝐴 = 2,82𝑚 𝑥 𝐾𝑁

11. En la Barra levantadora DE se
observa que esta tiende a un ángulo
de 20° con la horizontal además de
fuerzas internas en el punto D así
como la fuerza que ejerce el pistón
hidráulica BC.
Analizando las fuerzas externas al
“Elevador de Motores” para encontrar las
reacciones en el brazo de levante DE, así
como las reacciones que ocurran en el
Mástil AD
Para hallar la 𝑭 𝑪𝑩, tomamos momentos
en el punto D, así anularemos los datos
en ese punto que aún no conocemos;
(𝐹𝐶𝐵 Cos40).7,5 +(𝐹𝐶𝐵Sen40)60 =
2,5KN Cos20. 120
𝐹𝐶𝐵 =
2,5(𝐶𝑜𝑠20) 1,2
7,5( 𝐶𝑂𝑆40) + 60(𝑆𝑒𝑛40)
𝐹𝐶𝐵 = 6,36 𝐾𝑁

12. Ahora para hallar 𝑯 𝑫 y 𝑽 𝑫 usaremos “sumatoria de fuerzas” en la barra DE:
𝐻 𝐷Cos20 + 𝑉𝐷 𝑆𝑒𝑛20 + 2,5 𝑉𝐷 𝑆𝑒𝑛20 = 𝐹𝐶𝐵Cos 40
0,94𝐻 𝐷 + 0,34𝑉𝐷 =4 KN ……………………………………………………(I)
𝐻 𝐷Sen20 + 𝐹𝐶𝐵 𝑆𝑒𝑛40 = 𝑉𝐷 𝐶𝑜𝑠20 +2,5𝐶𝑜𝑠20
0,34𝐻 𝐷 + 4,1 = 0,94𝑉𝐷 + 2,35
0,34𝐻 𝐷 − 0,94𝑉𝐷 = −1,75 ………………………………………………….(II)
De I y II (dos ecuaciones con dos incógnitas) 𝐻 𝐷 𝑦 𝑉𝐷
HD = 3,17
𝑉𝐷 = 3

13. Por ultimo haremos los diagramas de esfuerzos cortantes y de momentos así como de los
esfuerzos en la barra de 1,2 m que es su longitud máxima y con los datos extraídos de las
figuras anteriores tendremos:
Resultado
 1ero. Del esfuerzo Hidráulico
 La relación entre carga del motor a elevar y esfuerzo hidráulico para levantarlo en
la pruebas teóricas es de 2,5 es decir que necesitamos 2,5 veces de esfuerzo para
elevar una carga determinada en la posición estudiada de 1,2 m de brazo
extendido.
 Para la posición la carga es de 2.5KN y el esfuerzo hidráulico es de 6,36KN.
 2do Esfuerzos en el brazo levantador y poste vertical

14.  Los materiales con los que se fabricaran el brazo extendido deben ser tales que
puedan soportar como mínimo para una carga de 2,5KN en una extensión de 1,2m.
además que soporte el poste vertical un momento de giro de 2.82m x KN.
 3ero De los resultados obtenidos concluimos además que la utilidad básica de este
levantador hidráulico es el de manejar las posiciones y nos cuesta en esfuerzo pues
lo que ganamos en moverlo en levantarlo lo perdemos multiplicadamente en
esfuerzo en el tubo hidráulico.
 4to Que los gráficos de esfuerzos y de momentos nos ubican más rápidamente en
cómo es que se ven en los materiales y posiciones las cargas para desarrollar
mejores defensas a ellas.
Conclusiones
 Es muy importante que para cada diseño de estructuras se utilicen estos cálculos,
debido a que nos permite conocer los esfuerzos a que serán sometidos los
materiales.
 La base de la pluma hidráulica debe ser bien estable porque al momento de realizar
la carga de un motor puede tener problemas como a vencerse el peso hacia
adelante o hacia atrás.
 Un buen cálculo de estructuras nos asegura la vida útil del equipo y la seguridad
de la persona que lo manipula.
Biografitas
http://es.slideshare.net/MiltonPolo/tipos-de-gras?qid=c9df3010-4ce7-4375-8da0-
7588521f0f6d&v=qf1&b=&from_search=24
https://prezi.com/54_engif1qg0/diseno-y-construccion-de-una-pluma-hidraulica/
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/historia/historiadelahidraulica/historiadelahidraulica.html
https://www.truper.com/pdf/manuales/12888.pdf