plan de tesis ronald medina rev.6
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plan de tesis de Ing Mecanica para la UNCPTRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
Facultad de Ingeniería Mecánica
Plan de Tesis:
CÁLCULO DE UNA FAJA TRANSPORTADORA PARA EXTRAER 250 m3/Hr DE
DESMONTE EN LA EXCAVACIÓN PARA CONSTRUIR ESTACIONAMIENTOS
SUBTERRÁNEOS DEL PARQUE KENNEDY
Presentado por:
Ronald Medina Rojas
Para optar el título de:
Ingeniero Mecánico
Huancayo, febrero de 2016
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ÍNDICEÍNDICE..........................................................................................................................................................2
1 PLANTEAMIENTO DE ESTUDIO.....................................................................................................3
1.1 Planteamiento del problema............................................................................................................3
1.2 Formulación del problema...............................................................................................................4
1.2.1 Problema general...................................................................................................................4
1.2.2 Problemas Específicos:..........................................................................................................4
1.3 Objetivos de la investigación..........................................................................................................4
1.3.1 Objetivo General....................................................................................................................4
1.3.2 Objetivos Específicos (opcional)...........................................................................................4
1.4 Justificación e importancia del proyecto.........................................................................................4
1.4.1 Razones que motivan la investigación...................................................................................4
1.4.2 Importancia del tema de investigación..................................................................................5
1.5 Alcances y limitaciones:..................................................................................................................5
2 MARCO TEÓRICO..............................................................................................................................5
2.1 Antecedentes del estudio.................................................................................................................5
2.2 Bases teóricas..................................................................................................................................6
2.3 Bases conceptuales..........................................................................................................................9
3 HIPÓTESIS.........................................................................................................................................10
3.1 Hipótesis de investigación.............................................................................................................10
3.1.1 Hipótesis general..................................................................................................................10
3.2 Operacionalización de las variables..............................................................................................10
4 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN...................................................................................11
4.1 Método de investigación...............................................................................................................11
4.2 Tipo de investigación....................................................................................................................11
4.3 Nivel de investigación...................................................................................................................11
4.4 Diseño de la investigación.............................................................................................................11
4.5 Población y muestra o unidad de observación..............................................................................12
4.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos..........................................................................12
4.7 Procedimiento de recolección de datos.........................................................................................12
5 ASPECTOS ADMINISTRATIVOS....................................................................................................13
5.1 Cronograma de actividades...........................................................................................................13
5.2 Presupuesto y financiamiento........................................................................................................14
5.3 Materiales y equipos a utilizar.......................................................................................................14
6 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA.....................................................................................................14
7 ANEXOS.............................................................................................................................................15
Anexo: Caja negra y caja blanca de la investigación...................................................................................15
3
Anexo: matriz de consistencia.....................................................................................................................16
1 PLANTEAMIENTO DE ESTUDIO
1.1 Planteamiento del problema
OBRAINSA (Obras De Ingeniería S.A.), empresa constructora peruana
será la encargada para la ejecución del proyecto de construcción de
estacionamientos subterráneos debajo del parque Kennedy - Miraflores,
por lo cual tiene la necesidad de utilizar el sistema de fajas transportadoras
con capacidad de 250 m3/hr como mínimo para extracción de desmonte
producto de las excavaciones en la construcción de estacionamientos
subterráneos, toman esta decisión por ser un sistema flexible que se
adecua a los requerimientos de la obra.
Actualmente se vienen presentando mayor cantidad de proyectos que
involucran realizar excavaciones más profundas, para edificaciones más
altas y complejas. Esto nos impulsa a utilizar sistemas de excavación, más
eficientes, seguras y económicamente viables. Para las excavaciones
profundas se utiliza la técnica de estabilización de suelos con muros
pantalla, este proceso constructivo involucra trasladar el material del
subsuelo hacia el exterior para su eliminación, convirtiéndose este proceso
un cuello de botella para el avance de la construcción de muros pantalla.
Por ello realizar el cálculo de la faja transportadora, significa realizar el
cálculo del sistema motriz, sistema de transporte, sistema de tensado,
soportes y anclajes de acuerdo a las cargas actuantes y requerimientos de
capacidad y así poder lograr proveer a la obra un equipo para la
eliminación del material en las excavaciones de playas de estacionamiento.
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Este hecho facilitara el cumplimiento de los plazos y costos establecidos,
además de cumplir los requerimientos de las normas de seguridad y
protección al medio ambiente.
1.2 Formulación del problema
1.2.1 Problema general
¿Cómo calcular la faja transportadora para extraer 250 m3/hr de
desmonte en la excavación para construir estacionamientos
subterráneos del parque Kennedy?
1.2.2 Problemas Específicos:
• ¿Cómo calcular el sistema motriz de la faja transportadora?
• ¿Cómo calcular el sistema de transporte de la faja transportadora?
¿Cómo calcular el sistema de tensado de la faja transportadora?
¿Cómo calcular los soportes y anclajes de la faja transportadora?
1.3 Objetivos de la investigación
1.3.1 Objetivo General
Calcular la faja transportadora para extraer 250 m3/hr de desmonte en la
excavación para construir estacionamientos subterráneos del parque
Kennedy
1.3.2 Objetivos Específicos (opcional)
- Calcular el sistema motriz de la faja transportadora
- Calcular el sistema de transporte de la faja transportadora
- Calcular el sistema de tensado de la faja transportadora
5
- Calcular los soportes y anclajes de la faja transportadora
1.4 Justificación e importancia del proyecto
1.4.1 Razones que motivan la investigación
Actualmente existe una gran demanda de sistemas de eliminación de
material producto de las excavaciones, dentro de las cuales el sistema
de extracción con fajas transportadoras es una de las más usadas.
El alquiler de las fajas transportadoras es antieconómico, porque eleva
los costos de la construcción del estacionamiento, por tal motivo se
decide realizar el diseño de este sistema de extracción de desmonte de
excavaciones para tener un proceso económico en términos de costo y
de tiempo.
1.4.2 Importancia del tema de investigación
El diseño de la faja transportadora mejorará el sistema productivo en la
eliminación de material de las excavaciones profundas, disminuyendo
tiempos y dinero.
1.5 Alcances y limitaciones:
En la realización de este trabajo de investigación buscamos que el cálculo
de la faja transportadora de capacidad de 250 m3/hr utilice los
componentes de un sistema de transporte por faja transportadora los
cuales forman ya forman parte de los activos fijos de la empresa
constructora. Considérese que, la empresa utiliza este sistema de faja
transportadora configurando a la condición particular de cada obra donde
se realiza la excavación. Este cálculo para una configuración particular
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debe considerar la facilidad en su fabricación, traslado, montaje y su
respectiva puesta en operación, asegurándonos que contenga los
componentes requeridos para su montaje y puesta en marcha. Este
cálculo se hará cumpliendo los requerimientos de capacidad de 250
m3/hr, seguridad y medio ambiente, solicitadas por el proyecto.
2 MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes del estudio
(Rafael Castro Melarín, 2000) Las rampas por si solas traen desventajas en la
eliminación de material de la rampa y construcción de muros anclados en
la zona de la rampa, por ello se deben trabajar en conjunto con fajas
transportadoras. Se debe iniciar el montaje de la faja transportadora
desde el inicio del proyecto. La faja transportadora tiene que estar
operativa entre la excavación del 2do y 3er anillo, evitando que la rampa
crezca más.
El alimentador de la faja transportadora tiene que estar ubicado lo más
centrado en el proyecto posible, de tal forma que se reducen los tiempos
de acarreo de material de la zona de corte a la zona de eliminación.
Las fajas con transiciones tienen que ser orientadas hacia el centro del
proyecto, de tal forma que sea más fácil la alimentación del material sin
afectar la construcción de los muros anclados.
Se debe considerar el tamaño y cantidad de fajas dependiendo del
tamaño del proyecto.
(Roger Cucho Lago, 2002) La construcción de muros pantallas en excavaciones
profundas, y todos los procesos constructivos que ello involucra,
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dependen exclusivamente de la eliminación de material, convirtiéndose en
cuello de botella para el avance de muros pantalla; si la excavación
profunda se realiza con faja inclinada, ésta se convierte en el personaje
central para el avance de la excavación.
(Ccori, 2003) El transporte de material puede tener pendientes de+/- 30%,
con mejor eficiencia que camiones y trenes. Las fajas pueden ser
instaladas en diferentes niveles, ser movibles y adecuarse a las
necesidades de operación. Puede cruzar carreteras, rampas, líneas de
tren y otras obstrucciones a través de puentes y soportes. Tienen alta
disponibilidad y el mantenimiento se reduce a costos mínimos. Ayuda a
mantener los costos de operación pese a la inflación y aumento en los
costos de combustible.
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2.2 Bases teóricas
2.2.1 Definición de faja transportadora
Una cinta transportadora o transportadora de banda es un sistema de
transporte continuo formado por una banda continua que se mueve entre
dos tambores. Por lo general, la banda es arrastrada por la fricción de
sus tambores, que a la vez este es accionado por su motor. Esta fricción
es la resultante de la aplicación de una tensión a la banda
transportadora, habitualmente mediante un mecanismo tensor por husillo
o tornillo tensor. El otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de
accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda. La banda es
soportada por rodillos entre los dos tambores. Denominados rodillos de
soporte.
2.2.2 Identificación, descripción de los componentes de faja
transportadora
La siguiente figura muestra un esquema general de una cinta
transportadora. En él se pueden ver los distintos elementos que la
componen:
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Fig. 01. Esquema de un sistema de transporte por faja transportadora
La banda es uno de los elementos más importantes de toda la
instalación y se le puede considerar como el elemento principal, pues
tiene que ser capaz de cumplir las siguientes funciones.
Absorber las tensiones desarrolladas en el arranque.
Transportar la carga. Absorber la energía de impacto en el punto de
carga. Resistir a los efectos de temperatura y agentes químicos (calor,
aceite y la grasa que contiene los materiales, acidez, etc).
Cumplir con los requisitos de seguridad como la resistente al fuego.
2.2.3 Excavaciones:
Es la operación de cortar y remover cualquier clase de suelo
independiente de su naturaleza o de sus características físico-mecánicas,
dentro o fuera de los límites de construcción. Su ejecución incluye las
operaciones de nivelación y evacuación del material removido a su lugar
de disposición final.
La excavación se establece de cuatro maneras, siendo estas:
• Por su profundidad
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• Por su nivel de detalle
• Por tipo de material excavado
• Por su grado de humedad Excavación Masiva:
Consiste en realizar el movimiento de grandes cantidades de material, se
emplea maquinaria que supere la potencia de 80Hp, para este tipo de
excavación presenta el mayor rendimiento ya que, al momento de realizar
los cortes, únicamente se debe prestar especial cuidado al tallado de
taludes y la profundidad máxima de excavación. Debido a la potencia de
la maquinaria empleada los niveles de rendimiento de corte pueden
oscilar entre 110 y 125 metros cúbicos por hora, este rendimiento puede
ser menor o mayor dependiendo de factores tales como: distancia de
acarreo, pericia del operario de la maquinaria, el tipo de maquinaria y el
tamaño de la pala hidráulica de corte y la clase de suelo excavado.
Excavación Estructural:
Se establece como excavación estructural a la que se realiza para la
conformación de las fosas para la cimentación, en esta actividad la
cantidad de material movilizado es menor, ya que los rendimientos se
reducen en comparación a la excavación masiva a un rango entre 50 y 60
metros cúbicos por hora, a pesar que se emplean tanto maquinaria que
supera los 80 Hp de potencia como de menor, otro factor importante es
debido a que la capacidad de la pala hidráulica se puede reducir hasta
0,30 metros cúbicos La complejidad radica en que durante el proceso del
tallado de las fosas se debe respetar las longitudes establecidas de estas,
como también la profundidad con la que se debe contar.
Excavación en rampa:
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Consiste en retirar la rampa de salida de los camiones, este proceso se
realiza tomando en cuenta la altura del sótano y el tipo de maquinaria
disponible. A pesar que es la última excavación a realizar, se deberá de
planificar desde el inicio del proceso de excavación, ya que su
localización depende de elementos tales como: la profundidad,
maquinaria disponible y forma de acceso. Para llevar a cabo este tipo de
excavación, los rendimientos oscilan entre los 50 y 60 metros cúbicos por
hora, al igual que la excavación estructural, esto debido a lo ya
mencionado.
2.3 Bases conceptuales
2.3.1 Definición Conceptual
VI: Diseño de faja transportadora
La faja transportadora es un equipo que usa una lona sobre rodillos
impulsado por un sistema motriz soportado por una estructura reticulada
de acero donde los principales componentes son:
Sistema motriz
Sistema de transporte
Sistema de tensado
Soportes y anclajes para el montaje
VD: extraer 250 m3/hr de desmonte.
Consiste el retiro de material del suelo y subsuelo hasta el lugar de carga
de los camiones para su eliminación en un botadero.
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3 HIPÓTESIS
3.1 Hipótesis de investigación
3.1.1 Hipótesis general
Si es posible calcular la faja transportadora para extraer 250 m3/hr de
desmonte en la construcción de estacionamientos subterráneos el
parque Kenndedy -Miraflores
3.1.2 Hipótesis específicas:
- Si es posible Calcular el sistema motriz de la faja transportadora
- Si es posible Calcular el sistema de transporte de la faja
transportadora
- Si es posible Calcular el sistema de tensado de la faja transportadora
Si es posible Calcular los soportes y anclajes de la faja
transportadora.
3.2 Operacionalización de las variables
VI: Diseño de faja transportadora
Sistema motriz de la faja transportadora: Son los componentes motor
reductor necesario para accionar la faja transportadora
Sistema de transporte de la faja transportadora: es el componente
sobre el cual se deposita y transporta el desmonte.
Sistema de tensado de la faja transportadora: elementos que giran
sobre el cual se tiende y tiempla la faja transportadora
Soportes y anclajes de la faja transportadora: medio para sujetar y
anclar la faja transportadora.
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VD: extraer 250 m3/hr de desmonte
Consiste el retiro de material del suelo y subsuelo hasta el lugar de carga
de los camiones para su eliminación en un botadero
Tabla 4.1: Operacionalización de la variable dependiente
Variable Dependiente: extraer 250 m3/hr de desmonte
Definición conceptual Dimensión Indicador
Consiste el retiro de material del
suelo y subsuelo y trasladarlo
hasta el lugar de carga de los
camiones para su eliminación
en un botadero.
Flujo de
desmonte
extraído
250 m3/hr de desmonte extraído
Fuente: Elaboración propia
Tabla 4.2: Operacionalización de la variable independiente
Variable Independiente: Cálculo de Faja Transportadora
Definición conceptual Dimensión Actividades
Una cinta transportadora o
transportadora de banda es un
sistema de transporte continuo
formado por una banda continua que
se mueve entre dos tambores.
Arrastrada por la fricción de sus
tambores, que a la vez este es
accionado por su motor. Esta fricción
es la resultante de la aplicación de
Sistema motriz
Determinar Componentes y potencia
necesaria para accionar la faja
transportadora.
Sistema de
transporte
Determinar componentes, longitud,
ancho, espesor y material de la cinta
transportadora
Sistema de tensado Determinar Componentes y potencia
necesaria para tensar la faja
transportadora.
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una tensión a la banda
transportadora, habitualmente
mediante un mecanismo tensor por
Soportes y anclajes
para el montaje
Determinar Componentes para el
montaje en obra de la faja
transportadora.
Fuente: Elaboración propia
4 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
4.1 Método de investigación
Diseño de soluciones
4.2 Tipo de investigación
Se considera tipo de investigación tecnológico, porque se tiene finalidad
de buscar alternativas de solución para el diseño o mejoramiento de un
producto a partir del conocimiento científico.
4.3 Nivel de investigación
Se considera que investigación utilizada será la aplicada, por se enfoca
a resolver problemas prácticos.
4.4 Diseño de la investigación
4.5 Población y muestra o unidad de observación
Faja transportadora.
4.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Se utilizará la estructura de funciones, matriz morfológica, lista de
atributos, y seguir las recomendaciones del CEMA ().
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Realizaremos una lista de exigencias de acuerdo a lo solicitado por el
proyecto.
5 ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
5.1 Cronograma de actividades
Tabla 5.3: Cronograma de actividades
Actividades Enero Febrero Febrero Febrero A
Definir el tema de investigacion
Informe Plan de tesis
Operacionalización de la investigación.Recoleccion de datosModelo de observaciones.1er informe de avanceRealizacion de los planes de mantenimientoRevision de los planes de mantenimiento2do informe de avanceRedacción de borrador de tesisNormas APAPresentaciones.
Presustentación
Informe de aprobaciónLos informes son presentados por el asesor al decano.
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5.2 Presupuesto y financiamiento
Tabla 5.2: Presupuesto de gastos
Item Descripción Precio unitario Precio total
01 Bienes:
Compra de libros especializados
Material de impresión
Fotocopias
1000.00
200.00
100.00
1300.00
02 Servicios:
Internet
Asesoria en Simulación
SOLIDWORKS Y SAP 2000
500.00
1500.00
2000.00
TOTAL GENERAL 3300.00
5.3 Materiales y equipos a utilizar
Los materiales que se utilizaran en la elaboración de la investigación
son: manuales de máquinas productoras de hielo, libros de consulta,
computadora e internet.
6 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
CÁLCULO DEFAJA TRANSPORTADORA
Características del material a extraer
(densidad, granulometría,ángulo
de reposo)
extraer 250 m3/hr de desmonte.
VariableIndependiente
VariableDependiente
Requerimientos de obra (geometría del
terreno y consideraciones de
montaje)
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Ccori, M. C. (2003). TRANSPORTE DE MINERAL POR MEDIO DE FAJAS
TRANSPORTADORAS. Ciencia y Desarrollo, 1,2.
Rafael Castro Melarín. (2000). FAJAS TRANSPORTADORAS: UNA
SOLUCIÓN. Maquinas y equipos de graña y montero gym, 43,44,45.
Roger Cucho Lago. (2002). CONTROL ESTADISTICO DEL PROCESO DE
EXCAVACIONES PROFUNDAS CON FAJA INCLINADA. paper graña y
montero GYM, 1.
Manual del CEMA (Conveyor Equipment Manufacturers Association).
7 ANEXOS
Anexo: Caja negra y caja blanca de la investigación.
Figura 7.1 Caja Negra
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Anexo: matriz de consistencia
Autor: Ronald Medina Rojas
Título: Diseño De Faja Transportadora Para Extraer Desmonte En La Construcción De Estacionamientos Subterráneos El Parque Kenndedy-Miraflores
Planteamiento del problema Marco teórico Metodología
Formulación del problema Antecedentes Tipo:
¿Cómo calcular la faja transportadora para
extraer 250 m3/hr de desmonte en la
excavación para construir estacionamientos
subterráneos del parque Kennedy?
Tecnológica
Nivel:
Aplicada
Objetivo general Método y diseño
Cómo calcular la faja transportadora para
extraer 250 m3/hr de desmonte en la
excavación para construir estacionamientos
subterráneos del parque Kennedy
Diseño de soluciones
Objetivos Específicos
- Calcular el sistema motriz de la faja
transportadora Teoría básica
20
-Calcular el sistema de transporte de la faja
transportadora
-Calcular el sistema de tensado de la faja
transportadora
Metodología del Diseño de Máquinas Variables
Definición conceptualVI: Cálculo de Faja Transportadora
VD: extraer 250 m3/hr de desmonte
VI: Cálculo de Faja TransportadoraPoblación:
Hipótesis general
Si es posible calcular la faja transportadora para
extraer 250 m3/hr de desmonte en la
construcción de estacionamientos subterráneos
el parque Kenndedy -Miraflores
Muestra: faja transportadora
VD: extraer 250 m3/hr de desmonte Técnicas e instrumentos:
Hipótesis específicas Lista de exigencias.
- Si es posible Calcular el sistema motriz
de la faja transportadora
- Si es posible Calcular el sistema de
transporte de la faja transportadora
- Si es posible Calcular el sistema de
tensado de la faja transportadora
Definición operacional Técnicas de procesamiento de datos:
. La adecuada configuración se realizará utilizando
la matriz morfológica.