Análisis mecánico-estructural de una grúa auxiliar para el traslado de pacientes con problemas de movilidad aplicando el método de extensometría y simulación FEM

Experimental and Numerical Validation of an Auxiliary Crane for the Transfer of Patients with Mobility Problems, Applying the Method of Extensometry and FEM Simulation

Carlos Eduardo Legorreta-Correa
Instituto Politécnico Nacional, MÉXICO

Recibido 14-04-2014, aceptado 30-09-2015.

Resumen

En este trabajo se presentan resultados de pruebas numéricas y experimentales, utilizando el método de extensometría efectuadas a una grúa auxiliar diseñada originalmente con la finalidad de facilitar el traslado de pacientes con problemas de movilidad dentro de hospitales. Las pruebas experimentales consistieron en simular el efecto de cargar completamente a una persona de hasta 200 kg (1962 N) de peso, ésto sin considerar movimientos laterales en la horquilla en donde se engancha el arnés que precisamente realiza esta función. Se utilizaron discos de pesas de 15 y 20 kg, los cuales fueron colocadas de manera gradual a fin de tener diferentes estados de carga, con aumentos progresivos de 20 kg hasta llegar a 200 kg. En cada punto (estado de carga) se registraron las deformaciones en los puntos críticos de varios de los elementos que componen a la grúa, usando para ello galgas extensométricas (strain gauges) que previamente fueron instrumentadas en la grúa. Para el caso de las pruebas numéricas se utilizó primeramente el software CAD de SolidWorks® 2014 para realizar el modelado y ensamble de los componentes de la grúa auxiliar. Posteriormente con ayuda del software CAE de ANSYS® Workbench 15.0 se hicieron simulaciones en el modelo de la grúa considerando los pesos usados en las pruebas experimentales. Finalmente se presenta una comparación de los resultados obtenidos en ambas pruebas, numéricas y experimentales, mostrando e interpretando la variación.

Abstract

In this paper results of numerical and experimental test are presented, using the method of extensometry applied to an auxiliary crane originally designed to facilitate the transfer of patients with mobility problems inside hospitals. The experimental tests consisted in to simulate the effect of carrying a person with a weight up to 200 kg (1962 N.), this without considering lateral movement in the fork where is engaged the harness that precisely performs this function. Discs weights of 15 and 20 kg were used, which were placed gradually in order to have different load conditions, with progressive increases of 20 kg up to 200 kg at each point (load condition) deformations were recorded in the critical points of the various elements that shape the crane, using for this strain gauges that were previously implemented in the crane. In the case of the numerical tests, the CAD software SolidWorks® 2014 was firstly used for modeling and assemblying the components of the auxiliary crane. Later with the help of CAE software ANSYS® Workbench 15.0, simulations on the model of the crane were made considering the weights used in the experimental tests. Finally, a comparison of the results obtained in both tests, numerical and experimental are presented, showing the variation between them and interpreting the reason for this.

Palabras clave: galgas extensométricas, extensometría, análisis estructural, simulación numérica, método del elemento finito (MEF).
Index terms: strain gauges, extensometry, structural analysis, numeric simulation, Finite Element Analysis (FEA).

ISO 690 reference:
Legorreta-Correa, Carlos Eduardo, 2015, Análisis mecánico-estructural de una grúa auxiliar para el traslado de pacientes con problemas de movilidad aplicando el método de extensometría y simulación FEM, Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 19, no. 1, ISSN 2594-2921, DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v19n1a03