Artículo Cientíco / Scientic Paper
Revista Energía Mecánica Innovación y Futuro, IX Edición 2020, No. 6 (10)
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ESPE
ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 9 Vol. 1 / 2020 (10) ISSN 1390 - 7395 (6/10)
Abstract
This paper presents a system for performing
experiments to model cooling system, in concrete
applications.
The system is divided in three blocks, and this work
is focused on the experiment execution and control
block. There are three tasks within this block:
First, the development of a exible PCB device to
generate controlled heat and monitor temperatures,
controllable through an I2C interface. Second,
the denition and evaluation of a communication
protocol between a controller and each of the PCB
devices, structured in a tree-based network. Third, the
design and implementation of the experiment control
software.
Keywords: Winch, mobile workshop, tension, load,
stress
MONTAJE DE CABRESTANTE EN REMOLQUE DE TALLER MÓVIL
WINCH MOUNTING ON MOBILE WORKSHOP TRAILER
Gabriela C. Sarango O.
1
Rodrigo A. Cárdenas Y.
2
Edwin A. Chamba M.
3
Diego G. Cuasapud P.
4
Bryan J. Briceño M.
5
1
Universidad UTE,
2
Instituto Superior Tecnológico,
3
Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC) EP,
4
TECNOREV,
5
Universidad Nacional de Loja
e – mail:
1
gabytas922@hotmail.com,
2
racardenasy@istx.edu.ec,
3
echamba.monar1989@gmail.com,
5
dcuasapud.mdm@uisek.edu.ec,
6
bryan.briceno@unl.edu.ec
SARANGO, CÁRDENAS, CHAMBA, CUASAPUD, BRICEÑO /
MONTAJE DE CABRESTANTE EN REMOLQUE DE TALLER MÓVIL
Resumen
La industria automotriz ha evolucionado
proporcionando herramientas que han permitido
facilitar efectivamente el trabajo, para que las
actividades propias de ingeniería se desarrollen. Un
taller móvil facilita las operaciones de mecánica
automotriz en todo lugar, en este proyecto como
parte del mismo, se implementa sobre un remolque
un cabrestante eléctrico para distintos vehículos que
requieran ser transportados de un lugar a otro de
manera segura y eciente, por medio de un cabrestante.
Se trata de diseñar un mecanismo de remolque
formado principalmente por un motor, reductor,
tambor, embrague, freno y cables para transmitir
el movimiento. Cada uno de los componentes del
sistema fue seleccionado e implementado de acuerdo
a parámetros de diseño donde se calcularon esfuerzos
máximos producidos por las solicitaciones en cada
componente. Se realizó un análisis de los elementos
dependiendo del material del que se encuentran
elaborados, todo ello con el n de que el sistema
funcione correctamente incluso sometido a las cargas
máximas, lo que garantiza que el trabajo realizado por
el cabrestante sea óptimo.
Palabras Clave: Cabrestante, taller móvil, tensión,
carga, esfuerzo
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1. Introducción
El presente trabajo consta de la implementación
de un cabrestante en el remolque de un taller móvil
creado con la nalidad de efectuar mantenimiento y
reparación rápida, traslado del automóvil y auxilio
en caso de volcamiento. El cabrestante cumple la
función principal de montaje sobre la plataforma del
remolque. Debe ser comandado eléctricamente, con
capacidad de tracción para mini bulldozer de oruga y
vehículos livianos.
Con el objeto planteado, se analizarán los tipos
de cabrestante utilizados en los remolques, y de los
componentes que conforman los sistemas acoplados
al remolque con sus normas respectivas, realizando el
diseño de acoplamiento al remolque, y la selección de
los elementos para el correcto desempeño del sistema
del cabrestante e implementación de acuerdo a las
normas técnicas.
La fricción que se produce en la supercie del
remolque al tener contacto con el neumático de los
vehículos, la oruga del mini bulldozer, y los distintos
materiales de los que se encuentran conformadas las
cargas a ser trasladadas, requiere de la implementación
de un cabrestante como ayuda para disminuir el
rozamiento producido por el arrastre y sujeción de la
carga, transportar de un lugar a otro los vehículos y
que al mismo tiempo cumpla con todas las normas
de calidad y de seguridad requeridas para el óptimo
funcionamiento del sistema, por lo que la utilización
de un cabrestante es fundamental para evitar un
deterioro más rápido de sus elementos y distribuir
fuerzas de manera que disminuyan los daños a la
estructura, en el izaje y transporte de cargas de hasta
siete toneladas.
La funcionalidad del cabrestante complementará
las actividades que se realizarán en el taller móvil,
donde se desarrollarán acciones de trabajo mecánico,
siendo de esta manera un elemento importante en el
auxilio de vehículos que se encuentren en la necesidad
de ser transportados para su posterior reparación.
El remolque, también conocido como acoplado
o tráiler es un vehículo de carga no motorizado
que consta de chasis, ruedas, supercie de carga y,
dependiendo de su peso y dimensiones, un sistema
eléctrico y freno propio. No se puede mover por sus
propios medios, sino que es arrastrado y dirigido por
otro vehículo [4],[2].
2. Materiales y Métodos
Se sigue la metodología general de diseño [9],
esquematizada en la Figura 1.
Figura 1. Proceso de diseño
Fuente: modicado de (Milani, 1997)
Necesidad
La necesidad surge a raíz de que, al transportar
cargas sobre el remolque, en este caso como el mini
bulldozer o vehículos de competencia, se producirán
fuerzas opositoras a las generadoras de movimiento,
lo cual produce inestabilidad y debido a ello posibles
caídas de la carga, deslizamientos, vibraciones y
accidentes lo que puede generar daño a los operarios
y las cargas.
Análisis
Por medio de investigación y recolección
de información, datos y valores se analizan los
parámetros que intervienen en el diseño de elementos
de componentes eléctricos y mecánicos establecidos
en ecuaciones de dinámica, momentos, fuerzas
torsionales, esfuerzos cortantes, de trabajo, potencia y
eciencia, lo que permite realizar un diseño eciente
de un sistema complementario al taller móvil como es
el cabrestante eléctrico.
Denición
El cabrestante es un dispositivo mecánico,
impulsado por distintas fuentes de energía (eléctrica,
hidráulica, neumática o de manera manual), destinado
a levantar y desplazar grandes cargas, consiste en un
rodillo giratorio alrededor del cual se enrolla un cable
metálico provocando el movimiento en la carga sujeta
al otro lado del mismo, como por ejemplo anclas o
cadenas en embarcaciones en barcos, plataformas
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batería de 12V o a su vez conectado a corriente
monofásica y trifásica mediante un regulador de
voltaje, también se puso a prueba el funcionamiento
del motor eléctrico, la capacidad de carga asignando
distintos pesos y en distintas condiciones de terreno
como planos y desnivelados.
Los materiales utilizados se basaron en normas
reglamentadas, para la viga soporte del cabrestante se
utilizó acero A36 norma ASTM [1], para la sujeción
del conjunto se utilizaron pernos hexagonales M10.1.5
norma SAE 2, [14].
Ya que se trabajó con un motor eléctrico, cables
metálicos, aplicación de fuerzas y tensiones, se
requirió de un manual de uso del cabrestante y un
manual de operaciones del equipo, esto permitió
aplicar conocimientos adecuados y acciones correctas
al momento de la manipulación lo cual garantiza la
eciencia del trabajo y la seguridad del operario.
La aceleración a, se estima como
Donde:
Tiempo (s);
Desplazamiento (m);
Velocidad inicial (m/s)
Dinámica
Para determinar los esfuerzos realizados por
los componentes que intervienen en el sistema es
necesario determinar las fuerzas que actúan sobre
cada uno de ellos, en dinámica se toma en cuenta
todos aquellos parámetros que componen la fuerza
realizada por un elemento como la Tensión y la fuerza
normal, así como aquellas fuerzas que se oponen
como el peso y la fuerza de rozamiento, lo cual se
encuentra representado en el diagrama de fuerzas que
se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Arquitectura propuesta para el PCB del sistema.
petroleras, barcazas, transporte entre otras [12], [2],
[11].
Especicaciones
Basándose en la información técnica recopilada,
se analizaron los parámetros intervinientes en el
diseño de elementos de componentes eléctricos y
mecánicos establecidos en ecuaciones de dinámica,
momentos, fuerzas torsionales, esfuerzos cortantes,
de trabajo potencia y eciencia, con el n de aplicar
conocimientos adquiridos lo que permitió realizar
un diseño eciente de un sistema complementario al
taller móvil como es el cabrestante eléctrico.
Como segundo punto se desarrolló una investigación
sobre los diferentes tipos de cabrestante existentes en
el mercado y mediante un análisis técnico comparativo
se seleccionará aquel sistema que sea más adecuados
para el arrastre sujeción y carga del mini bulldozer, y
otros vehículos que requieren ser trasladados de un
lugar a otro con la ayuda de un remolque.
Posterior a ello, se diseñó el sistema de cabrestante
obteniendo datos esenciales que permitieron calcular
todo aquello considerado fundamental, como la
potencia entregada por el motor eléctrico, la eciencia
del trabajo, las cargas máximas y mínimas aplicadas,
la tensión en el cable metálico, el esfuerzo realizado en
el cable y los pernos utilizados para jar el cabrestante
sobre el remolque.
Posteriormente con la ayuda de catálogos de
distintas marcas y variedades de cabrestantes
eléctricos se analizó y seleccionó cuál de ellos es
el más apropiado para la implementación, cabe
recalcar que cumplió y superó las especicaciones
mínimas para que el sistema no sea sobre esforzado,
de esta manera se asegura la correcta operación y la
durabilidad del elemento.
Una vez realizada la adquisición del cabrestante
se instaló sobre el remolque con todos los elementos
necesarios, y éste va a ser tipo móvil, lo que
signica que el cabrestante será colocado sobre una
base diseñada a medida y éste sobre una estructura
diseñada para que soporte y resista toda la fuerza que
se produce cuando la carga esté siendo arrastrada
hacia la supercie del remolque.
Se realizaron pruebas de funcionamiento del
cabrestante instalado y todos sus elementos, se
comprobó la conexión eléctrica que permite que el
cabrestante funcione mediante un enlace con una
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En el tramo AB y BC, se consigue
,
cómo y, respectivamente
Donde:
µ: coeciente de fricción
m: Masa (kg)
g: Aceleración de gravedad (m/s2)
Trabajo
El trabajo W (J), se consigue con, cuya expresión
escalar se indica en
Donde F: fuerza (N)
Como en este caso α = 0, se tiene a
Motor
La potencia determina el trabajo desarrollado por el
motor. Las potencias más usuales para 12V van desde
4HP (2,98 kW) hasta unos 6,5HP (4,85kW) esto se
debe a que los suministros de energía más comunes
se encuentran dentro de estos rangos siendo la de 12
V la más accesible e incluso adaptable a baterías de
vehículos convencionales [15].
La potencia entregada por el cabrestante también se
puede medir como el producto de la fuerza transmitida
por el cable por la velocidad del cable.
Los elementos que conforman el sistema
cabrestante, varían según el tipo a utilizar, en este
caso basándose en un cabrestante eléctrico se detallan
las siguientes partes:
La potencia P (W), que debe suministrar el motor
eléctrico se determina con la ecuación
Donde:
W: Trabajo (J)
t: Tiempo (s)
F: Fuerza (N)
v: Velocidad (m/s)
La nalidad del tren de engranajes de un
cabrestante es reducir la velocidad del motor eléctrico
y aumentar el par. Convierte el poder del motor en
capacidad de arrastre La principal diferencia entre
los distintos sistemas utilizados en los cabrestantes
radica en su eciencia, se tiene comúnmente al tren
de engranajes rectos, con eciencia del 75%, necesita
de un sistema de frenado [10]. El tren epicicloidal,
con una eciencia del 65%, necesita de un sistema de
frenado, proporciona una buena resistencia y suavidad
de funcionamiento, siendo el sistema más extendido.
La relación nal de desmultiplicación también
depende directamente del diámetro del tambor. Así,
a medida que se van superponiendo capas de cable
sobre este, su diámetro efectivo aumenta permitiendo
velocidades mayores a costa de reducir la fuerza de
tiro. En este sentido, cuanto más ancho sea el tambor
del cabrestante, más metros de cable se podrá recoger
antes de que la superposición de capas pueda afectar
su rendimiento.
Los contactores ocupan menos espacio que muchas
cajas de relés originales. Además de estar mejor
sellados, se pueden montar en el compartimiento
motor de manera que quedan protegidos del agua y
los elementos, este sistema fue reemplazado por los
relés en modelos actuales debido a sus benecios y
mayor resistencia a condiciones ambientales, mal uso
que pueda afectar los elementos o el contacto con
otras partes del sistema, [3].
Cable del cabrestante
Factor fundamental para el funcionamiento del
mismo, los cabrestantes se pueden instalar con cable
de acero o con cable a base de bra sintética, lo cual
aligera de peso el equipo y modica las longitudes
de tracción, pero posee baja capacidad de carga. En
concreto, a mayor longitud de cable suelto, mayor
capacidad de arrastre tiene el cabrestante, los que
llevan cable sintético, al haber aligerado el peso del
tambor, a igual longitud de trabajo que el de acero, se
obtendrá un poco más de capacidad de tracción.
Existe dos tipos de cables metálicos, el torzal
regular que es el estándar aceptado, tiene alambre
enlazado en una dirección, para construir los toroides
y el cable de “torzal lang” lo cual signica que tiene
los alambres en el toroide y los toroides en el cable
plegado en la misma dirección, son más resistentes
al desgaste abrasivo y a la falla por fatiga [5]. El
esfuerzo longitudinal del cable σc (Pa), se calcula con
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la ecuación.
Donde:
E: Módulo de Young (Pa)
d: Diámetro del cable (m)
D: Diámetro del rodillo (m)
Una vez efectuado el análisis, síntesis y vericación
de los componentes del sistema se procede a la
implementación física, del cabrestante y a efectuar las
pruebas de funcionamiento.
3. Resultados y Discusión
Tensión en cables
La aceleración se determina con, con x = 5 (m) y t =
60 (s), resulta la aceleración a = 0,0027 m/s2.
La rampa tiene un ángulo θ = 17º, longitud l = 1,57
(m) y altura h = 0,46 (m).
Utilizando y, se estiman
para el rango
de 1000 (kg) m 7000 (kg); el coeciente de
fricción utilizado es µ = 1 (caucho – acero), tal como
se indica en la Tabla 1.
Tabla 1. Tensión
m a g T
AB
T
BC
kg m /s
2
m/s
2
N N
1000 0,0027 9,81 12252,22 9812,70
2000 0,0027 9,81 24504,43 19625,40
3000 0,0027 9,81 36756,65 29438,10
4000 0,0027 9,81 49008,86 39250,80
5000 0,0027 9,81 61261,08 49063,50
6000 0,0027 9,81 73513,30 58876,20
7000 0,0027 9,81 85765,51 68688,90
Trabajo
El trabajo se determina con para cada tramo y se
totaliza como Wt, según se indica en la Tabla 2.
Tabla 2. Trabajo Total
x1 x2 W
TAB
W
TBC
Wt
m m J J J
1,57 3,7 19235,98 36306,99 55542,97
1,57 3,7 38471,96 72613,98 111085,94
1,57 3,7 57707,94 108920,97 166628,91
1,57 3,7 76943,92 145227,96 222171,88
1,57 3,7 96179,90 181534,95 277714,85
1,57 3,7 115415,88 217841,94 333257,82
1,57 3,7 134651,85 254148,93 388800,78
Potencia requerida
La potencia necesaria Pt, se estima para un intervalo
de tiempo de 60 (s), utilizando y los resultados de Wt,
se muestra en la Tabla 3.
Tabla 1. Tensión
Pt(W) Pt (HP)
925,72 1,24
1851,43 2,48
2777,15 3,72
3702,86 4,96
4628,58 6,20
5554,30 7,45
6480,01 8,69
Diámetro del perno
Para el cálculo del diámetro se selecciona la
máxima carga que equivale a 7 toneladas (7000 kg),
el límite de uencia se toma de la tabla 4.
Se obtiene aplicando la teoría del esfuerzo
τoctaedral [7] o intensidad de esfuerzos de von Mises,
como describe la ecuación, el esfuerzo cortante
octahedral admisible debe ser menor al esfuerzo
cortante octahedral que se genera en un ensayo de
tracción en el límite de uencia
.
En un estado de torsión pura
, sustituyendo en, se obtiene:
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Figura 3: Junta del perno
El coeciente de fricción estática µ, se toma como
0,74 (materiales compuestos por acero) y el esfuerzo
cortante en el perno se calcula con:
Tabla 5. Esfuerzo del perno para distintas cargas
m N
F
r
d
kg N N m MPa
1000
9800 7252 0,013
54,64
2000 19600 14504 0,013 109,27
3000 29400 21756 0,013 163,91
4000 39200 29008 0,013 218,5
5000 49000 36260 0,013 273,18
6000 58800 43512 0,013 327,82
7000 68600 50764 0,013 382,45
Par de torsión del perno
Para calcular el par de torsión del perno, o la precarga
requerida, o la fuerza de apriete para el ensamble de
las piezas se toma referencia de la Tabla 6 el factor
de par de torsión del perno, según la condición del
mismo donde se expresa el recubrimiento que tenga,
Tabla 4. Esfuerzos conectores tipo tornillo
Especificaciones SAE
GRADO
SAE
ACERO DT
S
Y
(MPa)
S
R
(MPa)
1
Bajo Carbono
1/4 a
1·1/2
227,6 413,8
2
Bajo Carbono
1/4 a
3/4
379,3 510,3
3
Acero al
carbono
trabajado en
frío
3/4 a
1·1/2
227,6 413,8
4
Acero al
carbono
1/4 a
1·1/2
586,2 758,6
5
Acero al
carbono
templado y
revestido
1/4 a
1·1/2
634,5 827,6
T5,1
Acero al
carbono
templado y
revestido
1/4 a
1·1/2
724,1 917,2
DT: Diámetro del tornillo, SY: Resistencia a la uencia, SR: Límite de
rotura.
Fuente: modicado de Tabla 8-9 (Budynas, Nisbett, & Keith, 2008)
Se estima el diámetro del tornillo, a partir de y la
expresión del esfuerzo cortante, resultando de:
Esfuerzo cortante del perno
Se considera la fuerza de rozamiento opuesta a la
fuerza de tensión producida por el arrastre de la carga,
para lo cual es necesario el coeciente de fricción entre
los materiales del perno y de la base del cabrestante
(Figura 3).
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Tabla 6. Factor de torsión del perno
Una vez seleccionado el factor de torsión del perno
(sin recubrimiento, acabado negro), se aplica para
hallar la precarga necesaria:
Selección del cable metálico
Para realizar la selección del cable se toma como
referencia la Tabla 7, obtenida de [8] donde se toma
en cuenta la máxima carga a la que va a ser sometido
el cable (7000 kg), en la tabla se ubica el valor igual
o superior a la masa lo que permite determinar el
diámetro del cable.
Tabla 7. Carga de ruptura del cable metálico
Fuente: (Kupfer División de cables, 2017)
Figura 4: Sección de un cable 6x25
Fuente: (Kupfer División de cables, 2017)
La Tabla 8 se encuentra establecida para cable de
construcción 6x25 con alma de acero que requiere un
diámetro de rodillo mínimo de 170 mm por lo que
seleccionamos un valor igual o superior para conocer
el módulo de elasticidad.
Figura 4: Sección de un cable 6x25
Fuente: (Kupfer División de cables, 2017)
Construcción Cables
Módulo de
Elasticidad
(
K
g
f/m
2
)
Serie 6 x 19 Alma de
Acero
6000
Serie 6 x 37 Alma de
Fibra
4700
Serie 6 x 37 Alma de
Acero
5600
Serie 18 x 7 Alma de
Fibra
4300
Serie 18 x 7 Alma de
Acero
4500
1 x 7 (6/1)
11000
1 x 19 (12/6/1)
10000
Fuente: (Kupfer División de cables, 2017)
Aplicando la ecuación del esfuerzo realizado
por el cable y tomando los valores seleccionados
anteriormente en las tablas 7 y 8 reemplazando en la
ecuación, se obtiene σc.
σc = E d/D
σc = 5600x0.013/0,17
σc =428,23 kgf/m2
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Selección
El cabrestante eléctrico seleccionado es un equipo
con capacidad de 10000 libras (4,5 toneladas) el cual
arrastra los vehículos hacia el remolque con facilidad,
ya que las cargas varían de 1 a 2 toneladas. Las
especicaciones técnicas del cabrestante se detallan
en la Tabla 9.
Tabla 9. Especicaciones del cabrestante
El cabrestante trabaja a una tensión eléctrica de
12V, su conexión es simple ya que se conecta a los
bornes de la batería de un vehículo convencional.
En la Figura 5 se observa el cabrestante con sus
componentes principales.
Figura 5: Cabrestante eléctrico
Instalación
La ubicación se encuentra en la parte central baja
del remolque como se ve en la Figura 6. Una vez
sujetado con los 4 pernos se debe vericar la posición
del equipo. La instalación se efectuó, de acuerdo a la
normativa [13].
Figura 6: Ubicación del cabrestante
4. Discusión
Para garantizar que el trabajo realizado por el
cabrestante sea ejecutado de manera adecuada se debe
tomar en cuenta ciertos aspectos que el vehículo a ser
remolcado debe cumplir, a continuación, se detalla los
parámetros necesarios para una correcta operación:
a) El vehículo debe encontrarse con la transmisión
en modo neutro, para que el vehículo sea
desplazado con facilidad
b) Previo al enganche, se debe ubicar el vehículo
en una posición frontal con el cabrestante
posterior a ello se debe aplicar el freno de
estacionamiento lo que evita que el vehículo se
desplace en direcciones inadecuadas.
c) Como medida de seguridad es necesario
comprobar el estado del gancho del vehículo,
vericando que se encuentre bien instalado y
totalmente acoplado para evitar que la conexión
entre el cable y el vehículo se separe durante la
operación.
d) En el caso de que el gancho del vehículo sea
de tipo roscado, se comprobará el ajuste del
elemento de manera que se encuentre acoplado
en su totalidad.
e) Cuando el vehículo no posea gancho de anclaje,
se debe buscar el punto más fuerte para producir
el arrastre, dicho punto se puede encontrar en
la carrocería o suspensión del vehículo (mesa)
o un travesaño en el bastidor o compacto.
Con el cabrestante instalado, conectado a la batería
se procede a realizar dos pruebas de funcionamiento
con distintos vehículos de distintas masas. Las Tablas
14 y 15 expresan cada una de las pruebas realizadas
con diferentes parámetros los cuales fueron objeto de
observación para vericar el correcto funcionamiento
del equipo.
Debido a la altura del remolque con respecto al
terreno, y el cabrestante colocado justamente en la
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base delantera del remolque se producía un roce entre
el cable metálico y la base posterior del remolque,
para ello se colocó un rodillo que permitió el fácil
deslizamiento del cable y evitó el contacto del mismo
con la plataforma, se instaló de manera que no ocupe
demasiado espacio y no obstruya el paso de la carga
en el momento del arrastre.
Pruebas de funcionamiento
Con el cabrestante instalado, conectado a la batería
se procede a realizar dos pruebas de funcionamiento
con distintos vehículos de distintas masas. Las tablas
10 y 11 expresan cada una de las pruebas realizadas
con diferentes parámetros los cuales fueron objeto de
observación para vericar el correcto funcionamiento
del equipo.
Tabla 10. Prueba de funcionamiento vehículo 1
VEHÍCULO 1: POLARIS
Tiempo 42 s
Estado del perno OK
Deformación de la viga NO
Deformación puntos de
apoyo
NO
Estado del cable OK
Soldadura OK
Observación Debido a que el punto de
anclaje está e n el c entro
del vehículo, el
cabrestante no p resentó
inconvenientes.
Dado que el v ehículo es
muy liviano el arrastre del
mismo se p rodujo c on
mayor rapidez con
respecto a otros vehículos.
Tabla 11. Prueba de funcionamiento vehículo 2
VEHÍCULO 2: CHEVROLET CORSA
Tiempo 65 s
Estado del perno OK
Deformación de la viga
N
O
Deformación puntos de
apoyo
NO
Estado del cable OK
Soldadura OK
Observación Debido a que el punto de
anclaje se encuentra en la
parte inferior derecha del
vehículo, el c able tiende
a enrollarse más en l a
parte derecha del rodillo
por lo que se debe tener
mayor precaución y u na
supervisión constante de
la operación.
Para cargas más pesadas
se recomienda lubricar el
cable metálico con aceite
liviano SAE 10w30.
Una vez realizada las pruebas de
funcionamiento se determinó que:
• El sistema opera en óptimas condiciones.
• No existe sobre esfuerzos ya que no se
registró deformaciones en la viga ni en los
pernos
• No hizo falta realizar un reajuste.
• No se registró un sobrecalentamiento del
motor eléctrico.
• El sistema funciona de mejor manera
conectado a una batería de un vehículo en
modo encendido.
• Mientras mayor sea la carga mayor tiempo
de operación.
5. Conclusiones
Al analizar el desplazamiento que va a producir
el vehículo sobre el remolque se determinaron dos
tramos y la dinámica producida en ellos fue diferente
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ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
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debido a las condiciones produciéndose una mayor
tensión en el segundo tramo.
Una vez determinada la tensión producida en dos
tramos de diferentes condiciones se obtuvo distintos
valores de tensión para masas que se encuentran entre
1 y 7 toneladas. Para calcular los materiales se tomó
en consideración la carga máxima.
Al analizar los parámetros de esfuerzo cortante y de
exión, se determinó el material necesario para que la
viga pueda cumplir con las especicaciones técnicas
seleccionando una viga tipo C de 4 mm de espesor
y medidas 10x 6 con longitud de 0.78 m. una viga
lo sucientemente adecuada para soportar la tensión
máxima que se produce al elevar las cargas.
Para el cable se seleccionó un cable de tipo
galvanizado de construcción 6x25 de diámetro 13
mm que sobrepasa los valores estimados para los
esfuerzos máximos.
El motor eléctrico adecuado para el trabajo del
sistema oscila entre 700 y 800 Watts que alimentará
de energía suciente al cabrestante para cargas de
siete toneladas.
También se seleccionó un perno de 10 mm de
diámetro negro sin recubrimiento para el soporte de la
base del cabrestante con la viga parte de la estructura
del remolque.
6. Recomendaciones
Para un mejor manejo del cabrestante se recomienda
implementar un recubrimiento el cual evite que se
produzcan daños en el mismo también se sugiere
considerar un equipo de protección personal para
preservar la seguridad del operario.
Se recomienda realizar un correcto uso del cable
metálico, ya que si se manipula de manera errónea
puede presentar roturas y desligues de los toroides
lo cual genera un enredo del cable perdiendo así su
eciencia. Manipular el cable con guantes de cuero.
Antes de poner el sistema en funcionamiento se
recomienda que el remolque debe estar anclado a un
vehículo, ya que debido al peso de la carga el remolque
tiende a retroceder si no tiene un apoyo frontal.
Se sugiere implementar el taller móvil con un
acople tipo pluma conformado por una estructura
metálica y una polea con el n de retirar vehículos de
lugares de difícil acceso o de difícil terreno.
7. Referencias
[1]ASTM Committee A01 on Steel. (November de
2000). Designation: A 36/A 36M – 00a Standard
Specication for Carbon Structural Steel. 3. West
Conshohocken: ASTM. Obtenido de www.astm.
org.
[2]Bosch. (1996). Manual de la técnica del automóvil
(3ra. ed.). Barcelona, España: Reverté, S.A.
[3]Budynas, R. G., Nisbett, & Keith, J. (2008).
Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley (8va.
ed.). (M. Á. Ríos Sánchez, Trad.) México, D. F.:
McGraw-Hill/Interamericana. doi:ISBN: 978-
970-10-6404-7
[4]Domínguez, E., & Ferrer, J. (2008). Mecánica del
vehículo 2008 (1 ed.). Granada: Editex S.A.
[5]Faires, V. M. (1977). Diseño de elementos de
máquinas (Cuarta ed.). Barcelona: Montaner y
Simon.
[6]Gómez, E. (2017). Diseño y factibilidad de
un cabrestante hidráulico para un barco
pesquero. Escuela Superior Politécnica del
Litoral, Facultad de Ingeniería Mecánica y
Ciencias de la Producción. Guayaquil: ESPL.
Obtenido de https://www.dspace.espol.edu.ec/
retrieve/130387/
[7]Goncalves, R. (2002). Introducción al análisis
de esfuerzos (Segunda ed.). (R. Goncalves, Ed.)
Caracas, Venezuela: USB.
[8]Kupfer División de cables. (2017). Izaje manejo
de carga y tracción. Cables y estrobos. Santiago,
Chile. Obtenido de http://www.kupfer.cl
[9]Milani, R. (1997). Diseño para nuestra realidad
(Primera ed.). Baruta: Equinoccio USB.
[10]Mott, R. L. (2006). Diseño de elementos de
máquinas (Cuarta ed.). (V. González Y Pozo,
Trad.) Naucalpan de Juárez, México: Pearson
Educación de México. doi:ISBN: 970-26-0812-0
[11]Pecharromán, Á. (2015). Diseño y análisis
preliminar de un cabestrante en vehículo
todoterreno. Universidad Carlos III de Maadrid
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EPS, Ingeniería Mecánica. Leganés: UCIIIM.
Obtenido de https://e-archivo.uc3m.es/bitstream/
handle/10016/25397/
[12]Sarango, G. (2017). Implementación de un
cabrestante comandado eléctricamente con
capacidad de siete toneladas métricas en un
remolque para minibulldozer a oruga. Tesis,
Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad
de Ciencias de la ingeniería e industrias, Quito.
Obtenido de http://repositorio.ute.edu.ec/
handle/123456789/16563
[13]SMITTYBILT. (2016). Installation Manual.
Compton, USA. Obtenido de http://www.
smittybilt.com
[14]SODIPER LTDA. (2015). Catálogo de Pernos.
58. Comuna Independencia, Chile: Sodiper.
Obtenido de http://www.sodiper.cl/wp-content/
themes/sodiper/catalogo.pdf
[15]Warn Industries, Inc. (2014). Guía básica de
técnicas para el uso del cabrestante. 47-63. USA.
Obtenido de http://www.warn.com
8. Biografía
1
Gabriela Carolina Sarango Ortiz,
Ingeniera Automotriz de la
Universidad Tecnológica
Equinoccial, Cursando la
Maestría en Ingeniería Automotriz
con mención en Negocios
Automotrices, en la Universidad
Técnica del Norte Actualmente trabaja como docente
en el Instituto Superior Tecnológico Central Técnico.
2
Andrés Cárdenas Yánez. MBA
- M.Sc. Diseño Mecánico,
Universidad Internacional
SEK. Ingeniero Automotriz,
Universidad de Fuerzas Armadas
ESPE – Latacunga. Director
Administrativo - Docente a
Tiempo Completo de la Carrera
de Mantenimiento y Reparación de Motores a Diésel y
Gasolina del Instituto Superior Tecnológico Cotopaxi
– Latacunga.
3
Edwin Chamba Monar. MBA -
M.Sc. Diseño Mecánico,
Universidad Internacional SEK.
Ingeniero Automotriz, Universidad
de Fuerzas Armadas ESPE –
Latacunga. Trabaja en CELEC EP,
brindando servicios administrativos
y de asesoramiento en
mantenimiento de otas
vehiculares y compras públicas.
4
Diego Cuasapud. - Ingeniería
Mecánico en la Universidad
Tecnológica América, graduado
de Magíster en Diseño Mecánico
en la Universidad Internacional SEK del Ecuador.
Actualmente trabaja en TECNOREV, empresa
dedicada a mantenimientos de vehículos automotores,
donde se desempeña como Gerente
Propietario.
5
Bryan Briceño - Magíster en
Diseño Mecánico, Universidad
Internacional SEK, Ecuador.
Ingeniero Mecánico Automotriz,
Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca,
Ecuador. Docente Tiempo Completo de la Facultad
de Energía de las Industrias y los Recursos Naturales
No Renovables de la Universidad Nacional de Loja.
REGISTRO DE LA PUBLICACIÓN
Fecha recepción 15 octubre 2020
Fecha aceptación 18 diciembre 2020
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