DISEÑO DE UN SISTEMA DE PUERTA COLGANTE

DISEÑO DE UN SISTEMA DE PUERTA COLGANTE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ASIGNATURA: DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA
ALUMNOS:
Condezo de la Vega, Angie
Cristóbal Ríos, Briston Antony
Chavez Seminario, Lissett
Leyva Egoavil, Victor Jhony
Miranda Rodríguez, Johann
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RESUMEN

En el Perú, no existe una producción nacional de sistemas para puertas colgantes, por lo que el mercado de estos sistemas está copado por productos importados que tiene un alto precio. Por tanto, se propone como alternativa de solución un sistema para puerta colgante de producción nacional, empleando una estructura de acero A36 y ruedas de poliuretano. Mediante el cálculo se esfuerzos desarrollado en Solid Work, este sistema tiene puede soportar una carga máxima de 150 kg., y en base al análisis de costos, el precio de fabricación es de 75 nuevos soles. Se concluye que el sistema para puerta colgante desarrollado es más económico y de mayor eficiencia que el sistema convencional importado que existe en el mercado.

INTRODUCCIÓN

En lugares muy concurridos se colocan mamparas de vidrio muy pesadas, para ello se necesita un sistema de puerta colgante que soporte el peso del material, existen sistemas muy costosos que cumplen su función pero no soportan un peso mayor al deseado, en este proyecto le presentamos un sistema mejorado funcionalmente y a un menor costo.

Este sistema de puerta colgante consiste en un modelo tipo garruchas, con 4 ruedas que sirven para deslizarse a través del riel, sosteniendo el material a presión con unas placas metálicas de alta resistencia.

Por su material resistente y un diseño mejorado, este sistema cumple con las expectativas del público objetivo, no solo por un precio bajo sino también por un peso mayor del material que se puede deslizar.

El producto a presentar está hecho en piezas cuyo factor de seguridad son relativamente altos respecto a un sistema convencional, esto nos indica que el sistema en conjuntos es mucho más seguro, dándole como característica un producto de buena calidad.

PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA

El sistema de puertas colgantes surgió como la solución al problema que presentaba comúnmente los sistemas tradicionales de puertas correderas, que requerían hacer unas líneas guías en el piso para que las puertas pudiesen correr.
A parte de dañar el suelo, surgían otros problemas como la dificultad de limpieza, acumulación de lluvia en las canaletas guía si daba al exterior, y potencial punto de tropiezo para adultos mayores.
En nuestro país, este sistema está entrando lentamente; sin embargo, el sistema no está unificado y la importación de piezas se hace a diferentes vendedores. De tal manera que el precio final del sistema es muy elevado, haciendo que los clientes regresen al sistema tradicional.
Para solucionar este problema, se diseñó un sistema que funcione de la misma manera, que el sistema importado. El diseño consiste en un riel en forma de U y un soporte colgante de riel, pero tiene la limitación que no tiene un dispositivo de freno. Mas, este sistema es estándar, su diseño le permite usarse para altas cargas.

OBJETIVOS

Objetivo general
Diseñar un dispositivo para puertas colgantes, dado que no existe un modelo en el mercado nacional.

Objetivos específicos


Analizar el diseño para determinar la máxima capacidad de carga que debería tener el dispositivo.
Selección del material para el diseño del sistema de puerta colgante.
Identificar los costos en la fabricación del sistema de puerta colgante para compararlos con el precio actual de las piezas importadas.

DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN

Se diseñó el dispositivo en el programa Solidworks en donde están involucrados las siguientes partes:

Base

Ilustración 1 Referencia del modelo de la base

Propiedades volumétricas
Masa:3.01996 kg
Volumen:0.000384709 m^3
Densidad:7850 kg/m^3
Peso:29.5956 N

Propiedades de material
Nombre:
ASTM A36 Acero
Tipo de modelo:
Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado:
Tensión máxima de von Mises
Límite elástico:
2.5e+008 N/m^2
Límite de tracción:
4e+008 N/m^2
Módulo elástico:
2e+011 N/m^2
Coeficiente de Poisson:
0.26
Densidad:
7850 kg/m^3
Módulo cortante:
7.93e+010 N/m^2

Cargas y Sujeciones

Ilustración 2 Imagen de sujeción de la base

Características

Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Deformaciones unitarias1
ESTRN: Deformación unitaria equivalente
3.37388e-009
Elemento: 50103
0.000397917
Elemento: 46944


Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Factor de seguridad1
Automático
2.78709
Nodo: 17184
355598
Nodo: 32066


Rueda

Propiedades volumétricas
Masa:0.00965159 kg
Volumen:7.66e-006 m^3
Densidad:1260 kg/m^3
Peso:0.0945856 N

Propiedades del material
Nombre:
PUR
Tipo de modelo:
Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado:
Desconocido
Límite de tracción:
4e+007 N/m^2
Módulo elástico:
2.41e+009 N/m^2
Coeficiente de Poisson:
0.3897
Densidad:
1260 kg/m^3
Módulo cortante:
8.622e+008 N/m^2


Características

Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Deformaciones unitarias1
ESTRN: Deformación unitaria equivalente
6.12306e-006
Elemento: 13615
0.0119343
Elemento: 28738



Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Factor de seguridad1
Tensión de von Mises máx.
1.16829
Nodo: 82910
12626.5
Nodo: 742

Perno

Propiedades volumetricas

Volumen:3.44554e-006 m^3
Densidad:7850 kg/m^3
Peso:0.265066 N

Propiedades del Material

Nombre:
AISI 4340 Acero normalizado
Tipo de modelo:
Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado:
Tensión máxima de von Mises
Límite elástico:
7.1e+008 N/m^2
Límite de tracción:
1.11e+009 N/m^2
Módulo elástico:
2.05e+011 N/m^2
Coeficiente de Poisson:
0.32
Densidad:
7850 kg/m^3
Módulo cortante:
8e+010 N/m^2
Coeficiente de dilatación térmica:
1.23e-005 /Kelvin


Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Factor de seguridad1
Automático
1.4907
Nodo: 22306
3.74203e+007
Nodo: 27989

Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Deformaciones unitarias1
ESTRN: Deformación unitaria equivalente
8.53623e-011
Elemento: 3426
0.0019059
Elemento: 22355





Riel


Ilustración 3 Referencia del modelo del riel

Propiedades volumétricas

Masa:3.01996 kg
Volumen:0.000384709 m^3
Densidad:7850 kg/m^3
Peso:29.5956 N

Propiedades de material

Nombre:
ASTM A36 Acero
Tipo de modelo:
Isotrópico elástico lineal
Criterio de error predeterminado:
Desconocido
Límite elástico:
2.5e+008 N/m^2
Límite de tracción:
4e+008 N/m^2
Módulo elástico:
2e+011 N/m^2
Coeficiente de Poisson:
0.26
Densidad:
7850 kg/m^3
Módulo cortante:
7.93e+010 N/m^2



Características

Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Deformaciones unitarias1
ESTRN: Deformación unitaria equivalente
2.19405e-009
Elemento: 17735
0.000208062
Elemento: 76202



Nombre
Tipo
Mín.
Máx.
Factor de seguridad1
Automático
3.57894
Nodo: 43589
1.11276e+006
Nodo: 61940


Todas las partes en conjunto formar el diseño del sistema de puerta colgante el cual tiene una carga móvil de 150 kg.


Ilustración 4 Modelo del dispositivo


RESULTADOS

El sistema de puerta colgante (SPC) aumenta el poder de carga ya que al usar garruchas estas aumentan el poder de carga a 150 kg lo cual saca una gran ventaja sobre los demás dispositivos que se encuentran actualmente en el mercado. Estos resultados fueron obtenidos a través de la simulación realizada en el software solidworks.
















La estética de este producto ha impactado en el mercado generando una notoria ventaja. Además los demás productos además los demás productos son vendidos por partes separadas por lo cual este sistema SPS viene con todas sus partes ensambladas lo cual genera un mayor beneficio y comodidad al consumidor.


CONCLUSIONES

Luego de analizar el diseño propuesto se determinó que la máxima capacidad de carga que debería tener el dispositivo es 150Kg.

Conforme al análisis y pruebas mecánicas de materiales se seleccionó el acero debido a sus propiedades adecuadas para nuestro diseño.

Realizado el análisis de costos tiene una alta rentabilidad en comparación con los modelos convencionales.


BIBLIOGRAFÍA

BUSINESS UNIT. Carrocería. Reparación de la carrocería y preparación-embellecimiento de superficies. (http://blocs.xtec.cat/xluque/files/2010/09/propiedades-de-los-materiales3.pdf)

DUCASSE INDUSTRIAL. Catálogo de productos. "Linea Segmenta" (http://www.fxglass.com.mx/pdf/Catalogo-Segmenta.pdf)

DUCASSE INDUSTRIAL. Manual de productos. "Sistema corredizos para puerta, portones e industriales". (http://todohierrosa.com.ar/sites/th/themes/files/DUCASSE-LINEA-HEAVY-DUTY.pdf)

SOLIDOWRKS (2006). Conceptos básicos de SolidWorks: Piezas y emsamblajes. (http://app.ute.edu.ec/content/3466-161-4-1-6-19/Conceptos%20basicos%20de%20SolidWorks%20-%20Piezas%20y%20ensamblajes.pdf)