Proyecto final mecánica y res. materiales. (1)

[1] Estudiante de UPN: N00190514
PROYECTO DE APLICACIÓN.
TEMA:
ESTUDIO DE SISTEMA DE POLEAS DE POLIPASTOS MEDIANTE SISTEMA
DE FUERZAS.
CURSO: Mecánica y resistencia de materiales
DOCENTE: Ing. Jorge Johnathan Malpica Briones
AUTORES:
Davalos Flores, Sebastián [1]
Vargas Cárdenas, Jhoana [2]
Solano Rafaile, Gilmer [3]
Oyanguren Ayala, Alexander [4]
Castillo Montoya, Vanessa [5]
Perú – mayo 2021.

I. REALIDAD PROBLEMÁTICA
Desde el principio el ser humano se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que su
fuerza no le permitía mover, como es el caso de árboles, rocas, y objetos pesados; el ingenio del
hombre le ha permitido aprender y utilizar diferentes métodos y crear un sistema para realizar
este trabajo de una forma más fácil y rápida. Hoy en día los trabajos que se realizan movilizando
una carga cuya masa sea demasiado pesada no es posible aplicando la fuerza de una sola persona,
para hacer frente a esta problemática solemos recurrir a los polipastos.
El uso de los polipastos para diferentes situaciones ha llevado a identificar que su sistema de
funcionamiento está sometido a una serie de condiciones que muchas veces pone en riesgo su
integridad estructural. Se ha observado que la eficiencia de trabajo de un polispasto se ve
reducida; siendo la principal causa de ello la aplicación incorrecta de fuerzas a través de cargas
excesivas u otras condiciones, generando deformaciones, fisuras y posibles fracturas por cargas
cíclicas.
II. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
¿Qué condiciones del sistema de fuerzas deben ser considerados relevantes para mejorar la
aplicación o uso de sistemas de polipastos?
III. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1. OBJETIVO GENERAL
Determinar las condiciones relevantes del sistema de fuerzas para mejorar la aplicación o uso de
sistemas de polipasto.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Definir las características relevantes de cada tipo de polipasto y cuáles son las
ventajas de cada uno de ellos.
- Determinar cuáles son los tipos de poleas más comunes que se usan para los
polipastos y estos hagan más eficientes el trabajo dependiendo de su aplicación.
- Recopilar información teórica del sistema de polipastos y sus condiciones ideales de
aplicación.
- Presentar diagramas detallando las variables de estudio relacionado al sistema de
polipastos.

IV. JUSTIFICACIÓN
Los polipastos o aparejos son sistemas de poleas que permiten la elevación o el
movimiento de diferentes cargas sin realizar mucho esfuerzo. Por definición, cuando una
fuerza actúa sobre un cuerpo (F) y es desplazado a cierta distancia (r) se dice que se
realiza un trabajo mecánico.
Llamaremos F al esfuerzo que debe hacer quien lo use y R al peso que se desea desplazar
o subir. Si no existiera rozamiento en una situación ideal se puede demostrar que la
relación entre F y R seria:
V. MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN
En general, podemos definir un polipasto como una combinación de poleas fijas y
móviles recorridas por una cuerda que tiene uno de sus extremos conectado a un punto
fijo. La función principal de un polipasto es desplazar objetos demasiado pesados.
Los polipastos tienen distintas capacidades de elevación, dependiendo de la carga que
puedan llegar a levantar. Es posible aumentar la capacidad de elevación aumentando el
número de ramales, según el material de ramales los polipastos pueden ser de cuerda,
cable o cadena.
1.- CLASES DE POLEAS
Una polea es una maquina simple que sirve para transmitir una fuerza.
1.1 Polea fija
En esta clase de poleas las tensiones en ambos lados de la cuerda son iguales T1=T2. Por
lo tanto, estas no reducen la fuerza necesaria para levantar un cuerpo y permiten cambiar
el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
Fuente: Wikipedia.
𝑭𝒐𝒓𝒎𝒖𝒍𝒂: 𝑭 = 𝑹
𝑭 =
𝑹
𝑵
𝑵 = 𝑵𝒓𝒐. 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒍𝒆𝒂𝒔

1.2 Polea móvil.
Al desplazar una carga, una polea se experimenta un movimiento de de traslación y para
lograr el equilibrio se divide en dos, siempre y cuando las cuerdas trabajan de forma
paralela sin formar un ángulo.
2.- POLIPASTO
Es una maquina formada por dos conjuntos de poleas, a través de este sistema es
posible mover o subir un cuerpo pesado aplicando una fuerza menor al peso del objeto.
Estos aparejos son muy utilizados en fábricas e instalaciones industriales.
Fuente: Gran vertical.
𝑭𝒐𝒓𝒎𝒖𝒍𝒂: 𝑭 =
𝑹
𝟐
Fuente: Definición. d
𝑹
𝟐. 𝒏

2.1TIPOS DE POLIPASTOS.
Los polipastos lo clasificamos en 3 categorías:
2.1.1 Polipastos simples.
Son las poleas móviles de un sistema que se desplazan hacia arriba y lo hacen a la misma
velocidad, estos tipos de sistemas se rige por una serie de reglas sencillas que permiten
determinar fácilmente la ventaja mecánica que aportan.
2.1.2 Polipastos compuestos.
Se obtiene un polipasto compuesto cuando dos polipastos simples actúan uno sobre el
otro, se rigen por unas reglas que permiten calcular su ventaja mecánica y entender su
funcionamiento.
Fuente: Wikipedia
Fuente: Wikipedia

2.1.3 Polipastos complejos
Son los sistemas que no se rigen a los sistemas anteriores, en esta clase de polipastos las
poleas pueden desplazarse en sentido inverso a la carga.
VI. DIAGRAMAS Y ESQUEMAS
Según su forma en la que se multiplica su fuerza los parejos más comunes son:
Aparejo factorial, potencial y diferencial.
Fuente: Wikipedia
𝑹
𝟐. 𝒏
𝑅 = 𝑊 = 1800 𝑁
𝐹 =
1800
2.3
𝐹 =
1800
6
𝑭 = 𝟑𝟎𝟎 𝑵
𝐹 =
𝑅
𝑁
𝑭 =
𝟏𝟖𝟎𝟎
𝟔
= 𝟑𝟎𝟎 𝑵

Aparejo potencial
Está compuesto por dos o más poleas móviles y solo una polea fija
Según su material de ramales, pueden ser de cuerdas, cables o cadenas.
𝑭 =
𝑹
𝟐. 𝒏

Según lo que aplique la potencia de la máquina, puede ser de manuales, de palanca o
eléctricos.
Fuente: Google.
POLIPASTO CON FUERZA
Fuente: Google diagramas.

ESQUEMA DE POLIPASTO CON VECTORES
EJERCICIO DE APLICACIÓN DE POLIPASTO
EJERCICIO Nro.01
Solución:
1.- Mp = Mc = 0 F =?
2.- Fpc = 0 n = 2
Entonces si la m = 200 kg
Decimos:
W = m*g = 200kg * 9.8m/s2 = 1960 N
Por lo tanto:
F = 1960 N/22
F = 490 N

EJERCICIO Nro.2
EJERCICO Nro.03
Que fuerzas tendremos que hacer para elevar un objeto de 150 gr con un polipasto con dos
poleas móviles.
Solución:
1.- Mp = Mc = 0 F = 300 N n = 2
2.- Fpc = 0 W =? M =?
Entonces:
W = F 2n
W = 300N *2*2
W = 1220 N
Por lo tanto, si:
W = m*g m = W/g
m = 1220 N/9.8
m = 122.44 kg
z
150 kg
Transformar el
peso en N
𝑹 =?
𝑭 = 𝒎. 𝒈
𝑹 = 𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝟗. 𝟖
𝑹 = 𝟏𝟒𝟕𝟎 𝑵
Formula de los
polipastos.
𝑭 =
𝑹
𝟐. 𝒏
𝑭 =
𝟏𝟒𝟕𝟎
𝟐. 𝟐
𝑭 = 𝟑𝟔𝟕. 𝟓 𝑵
Para levantar este
objeto de 150 kg,
tendremos que
hacer una fuerza
de 367.5 N

VII. ANÁLISIS (CUALITATIVO)
Según los diagramas y esquemas expuestos el objetivo de esta revisión se centra en
describir las características relevantes en el uso de los polipastos, la reducción de fuerza
aplicada para hace un trabajo, así como poder mejorar la eficiencia de esta en el trabajo
realizado.
Como pueden ver en la imagen la fuerza necesaria para levantar 100 N usando poleas y
polipastos estas fuerzas se distribuyen en proporción al número de poleas que esta tenga
en su sistema, para una polea simple la fuerza necesaria a realizar es la misma, solo
mejora la posición. En la figura 2 al 4 las fuerzas usadas son 50%, 33.3% y 25%
respectivamente conforme a lo estudiado en clase siguiendo la fórmula:
Donde la fuerza total del objeto a levantar se divide entre el número de poleas que se
usa, a menor fuerza usada mayor es el rango de la cuerda que se debe jalar.

VIII. DISCUSIÓN
Los equipos de elevación de carga son usados en toda la industria en general como
asistencia mecánica para operadores y como parte fundamental de procesos industriales.
Dentro de estos equipos resaltan los polipastos formados por un sistema de poleas. Se
le atribuye la invención de la polea a Arquímedes de Siracusa quien establece que “todo
cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza igual al peso del volumen del
fluido que desaloja.”
Según los gráficos analizados al usar un polipasto desde el mas simple hasta el mas
complejo se puede observar una reducción considerable en la fuerza aplicada para mover
un objeto, esto varía en una reducción del 50% para el uso de un polipasto simple y puede
reducir aún más para polipastos complejos, mientras mas poleas tenga un mecanismo
menos fuerza requerida será necesaria para mover un objeto debido al principio de
conservación de energía.
Cabe señalar que estos análisis se dan tomando en cuenta el uso eficiente en la utilización
de la fuerza y considerando que no hay rozamiento y demás ineficiencia. Esto en la
realidad no es así, la ventaja mecánica teórica vs la ventaja mecánica real se ve reducida
debido a varios factores que pueden ser: ineficiente uso del polipasto, cuerdas
deterioradas, falta de lubricación, el rozamiento generado por el rodamiento de la polea,
capacidad de absorción de los nudos, etc.
Conforme avance la tecnología, se mejoren las técnicas en el uso adecuado del polipasto,
la aplicación de nuevas metodologías y métodos de aprendizaje se considera que esta
propuesta sigue esta línea de acción.
IX. CONCLUSIONES
• Se concluye que un sistema de polipastos tiene infinidad de aplicaciones y según
la dificultad de la carga varia la cantidad de poleas y la tecnología aplicada en
estas, la cuál está directamente relacionado a su vida útil.
• Se concluye que el rendimiento de una polea aplicada en campo es sumamente
menor al cálculo en condiciones ideales, y esto depende principalmente de la
calidad del rodamiento.
• Se concluye que el uso de diagramas para un sistema de polipastos facilita el
estudio del comportamiento de las variables.
• Se concluye que para mejorar la vida útil del sistema de polipastos es importante
conocer el entorno de trabajo y elaborar un plan de mantenimiento.

X. RECOMENDACIONES
• Se recomienda un correcto uso de lubricantes para un sistema de polipastos.
• Se recomienda el estudio del tiempo de vida de polipastos eléctricos y
neumáticos, así como sus diferencias.
• Se recomienda para estudios futuros añadir al análisis y esquemas del
rozamiento de la cuerda sobre bordes y estructuras, así como los segmentos de
cuerda entre sí.
XI. REFERENCIAS
Lafuente, C (2001). Grúas polipastos y manipuladores - Una apuesta doble: Ergonomía
y seguridad https://www.dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=222271
HMI, (2020). Compendium of Basic Information and Standards for Hoist
https://www.mhi.org/downloads/free/compendium-standards-hoists.pdf
OSM. Hoisting Safety. https://www.safetymanualslosha.com/hpisting-safety/
Sistemamid. Polipastos: Teoría y Aplicaciones.
https://www.sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2014-07-19_10-32-
34107438.pdf
Hector del campo. Polipastos teorías y apliacciones
www.granvertical.com
Velásquez Morales, Sebastián. "Optimización del diseño de un polipasto de clasificación
3m enfocado en la reducción de masa."
https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/77803

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