Soporte para TV [PDF]

Zitiervorschau

Instituto Tecnológico de San Luis Potosí

Diseño Mecánico 2 Maestro: Juan Gabriel Sandoval Granja Soporte de televisión Alumnos: Alfaro Moctezuma Carlos Blanco Gutiérrez Luis Mario Luna Chávez Jesús Emmanuel Montalvo Díaz de León Francisco Javier

Índice: Introducción………………………………………………………….… 1 Objetivo/problema que se busca resolver/usos……………….… 2 Marco teórico…………………………………………………………………….3 Desarrollo………………………………………………………..……….4 Cálculos…………………………………………………………………..6

Introducción: Tenemos que conocer que existen diferentes tipos de soportes de televisión. Por un lado, tenemos que tener en consideración las dimensiones del televisor y por otro el tipo de estructura del soporte Según las pulgadas y el peso de nuestra televisión tendremos que elegir el soporte que mejor se adecue. Normalmente los soportes indican la horquilla de tamaños que admiten por pulgadas, así como, el peso máximo que llegan a soportar. Existe una gran variedad de tamaños, tanto para pequeños televisores como para enormes Smart TVs. Dependiendo de nuestras necesidades existen diferentes tipos de soportes para televisión. Podríamos decir que estos son uno de los soportes más comunes de ver. Son aquellos que se mantienen de una manera fija la televisión a la pared. Con el inconveniente de no poder moverla ni girarla. Aunque gozan con el beneficio de ser más baratos. Por tanto, si lo que quieres es mantener la televisión en una posición estática y ahorrar unos euros esta es sin lugar a dudas la mejor opción. La única y gran diferencia es que permite a la televisión moverse hacia los lados (izquierda y derecha) e inclinarse (arriba y abajo) levemente. Puedes girar la TV para ver tu programa favorita desde la cocina o bajarla para que los más pequeños puedan disfrutar de sus dibujos animados. Gracias a su brazo extensible puedes aprovechar al máximo las opciones de visionado desde cualquier ángulo. Se pueden utilizar incluso en paredes laterales para sacar posteriormente la televisión girarla completamente Este tipo de soportes es más frecuente de utilizar el locales de ocio, en las salas de reuniones de oficinas o para edificios. Dan un toque sofisticado, estético y moderno además de sorprendernos.

Objetivo: Este proyecto de diseño es con fin de crear un soporte que nos proporcione diversas comodidades a nosotros como usuarios, una mejora que nosotros implementaríamos seria: la de proporcionar un brazo que nos permita realizar movimientos diferentes a los convencionales, tales como: permitirnos desplazar el brazo con diferentes grados de libertad para así poder obtener una experiencia satisfactoria.

Problema que se busca resolver: Actualmente el mercado de los soportes de pared es muy diverso, pero no todos cuentan con las especificaciones que uno como usuario requiere, buscaremos dar mejora a lo que ya existe para así obtener un producto que resulte ser más placentero al consumidor.

Usos:   

Ideal para todo espacio, cuando quieres tener tu televisor en un lugar seguro donde no esté al alcance de los niños. Puede ser graduado horizontalmente para mayor comodidad a la hora de cambiar de posición desde donde mires la imagen del televisor. Su sistema de cableado permite no tener cables en el suelo, al contrario, podrá ser escondidos a través del soporte para tv

Marco teórico: Marco teórico: Existen diferentes factores que tenemos que tener en cuenta a la hora de seleccionar un porte para tv, los cuales se enunciaran a continuación:

 Peso y tamaño: Uno de los factores más importantes ya que si no escogemos el soporte adecuado nos presentara complicaciones, ya que si nuestro soporte no es capaz de sostener el peso de nuestra televisión puede caerse y presentar daños.  Estándar VESA: hace referencia a la Video Electronics Standards Association, precisamente la asociación que está detrás de esta homogenización de estándares de montaje. La interfaz de montaje de dispositivo plano (FDMI) se estableció en 1997, pero con el paso del tiempo se ha ido ampliando para ofrecer soluciones de montaje a la comercialización de diferentes tamaños de pantallas planas.

 Tipo de pared: Otro de los factores importantes, ya que si planeamos instalar nuestro soporte en una pared hueca, debemos de seleccionar el más adecuado ya que de ser contrario este podría presentar daños visibles en nuestra pared. Tipos de soportes de tv que existen Fijo: La ventaja de este tipo de soportes es que su precio es relativamente bajo en comparación con los demás tipos de soportes, una de las desventajas es que no presenta movimiento.

Regulables o inclinables: Este tipo de soportes es similar a su antecesor, pero este si presenta un movimiento limitado.

Soporte con brazo articulado: Este tipo de soportes presentan diferentes grados de libertad, lo cual hace que se obtenga una experiencia más satisfactoria, una de las desventajas que este podría presentar; es que al contraerse este no queda completamente unido a la pared, esto por brazo articulado.

Soporte para techo: Este tipo de soporte comúnmente es usado en lugares de conveniencia, bares, restaurantes, etc.

Soporte motorizado: Este tipo de soporte es el más complejo debido a que incorpora un motor, resulta ser de tamaño robusto y es el más caro en comparación a sus competidores.

Desarrollo:  Compatibilidad: Soporte de brazo posicionable para tv compatible con pantallas LCD, PLASMA, LED, OLED, QLED, ETC. Este soporte de pared permite la suspensión y graduación de su televisor horizontalmente.

 Idea general del diseño del soporte para tv: 1) Un soporte de tv con una amplia libertad de movimiento 2) Recomendado para pantallas de 40 y 90 pulgadas con un peso máximo de 65 kg 3) Se extiende hasta 1.5 m 4) 45 grados de inclinación hacia abajo 5) 180 grados en general girando hacia la izquierda y la derecha 6) Es una instalación para pared con un mecanismo muy simple de empotramiento

 Selección de materiales: En nuestro proyecto el material utilizado será el acero inoxidable austenítico, este material se usará para hacer las platinas de acero inoxidable y toda la estructura. El acero inoxidable austenítico, llamado serie 300, es por mucho el tipo de acero de uso más común. A menudo, está compuesto de 18 % de cromo, 8 % de níquel y es mejorado con la adición de elementos como el manganeso y nitrógeno. Es altamente resistente a la corrosión y se puede colocar con facilidad en cables o puede ser martillado en planchas de acero delgadas. La versatilidad de este tipo de acero se comprueba por el hecho de que representa más del 70 % de toda la producción de acero. Además de las propiedades ya mencionadas, el acero austenítico posee magníficas propiedades higiénicas y es bueno para el trabajo en bajas y altas temperaturas. Los usos comunes de este tipo de acero incluyen el equipo de procesamiento de alimentos, lavaderos de cocina y equipos químicos. Las platinas de acero inoxidable austenítico no son magnéticas debido a su alta composición de cromo y níquel. Además, es el más resistente a la corrosión de todos los grados de acero inoxidable. Las platinas de acero pueden ser utilizadas como riostras, soportes, para laminado y son una pieza de construcción muy común en muchas otras fabricaciones y proyectos, además de ser utilizadas en herramientas industriales y partes mecánicas.

 Selección de componentes: Tornillos y tuercas (medidas y tipo a un a seleccionar hasta terminar todo el modelo virtual)

 Procesos de fabricación: Se utilizará soldadura para unir la base del soporte con la estructura tal y como se muestra en la imagen

Cálculos: Para nuestro soporte de televisión, los cálculos que realizaremos serán gracias a que el soporte estará sometido a una carga constante, la cual es un televisor el cual obtendremos su peso en base a un promedio de los televisores mas vendidos, y en base a esto obtendremos una fuerza al multiplicar ese peso por la gravedad. Para realización de nuestro soporte, se utilizará soldadura para unir partes del mismo, por consecuente calcularemos es el esfuerzo cortante en la garganta de las soldaduras ocasionado por la fuerza F que nos ocasiona el televisor. Debido a que nuestro soporte estará sometido a esfuerzos y tensiones fluctuantes cuyo valor medio de tensión no es nulo, utilizaremos los criterios de Goodman, Gerber y Soderberg. Por otro lado, aplicaremos todo lo aprendido en las materias de diseño y calcularemos las fallas posibles que puedan ocurrir y los esfuerzos que este pueda almacenar. Por lo cual lo que calcularemos en nuestro soporte lo siguiente: 

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Análisis del límite de fatiga. A. Factor de acabado superficial (𝐾𝑎) B. Factor de tamaño (𝐾𝑏) C. Factor de confiabilidad (𝐾𝑐) D. Factor de temperatura (𝐾𝑑) E. Factor de concentración de tensiones (𝐾𝑒) F. Factor de efectos diversos (𝐾𝑓) Métodos de análisis con esfuerzo medio no nulo A. Criterio de Goodman B. Criterio de Soderberg C. Criterio de Gerber Fallas por carga estática

Fallas por fatiga: Fatiga se puede definir como el "fallo debido a cargas repetitivas... que incluye la iniciación y propagación de una grieta o conjunto de grietas hasta el fallo final por fractura" (Fuchs, 1980). Los estudios estructurales lineales y no lineales no predicen los fallos por fatiga. Calculan la respuesta de un diseño sujeto a un entorno especifico de cargas y restricciones. Si los resultados de desplazamientos y tensiones están por debajo de un cierto nivel admisible el ingeniero proyectista puede concluir que el diseño es seguro en ese entorno de solicitaciones con independencia de cuantas veces se aplique la carga. Los resultados de los estudios estructurales (estáticos y

dinámicos, lineales y no lineales) se usan como los datos básicos de partida para definir el estudio de fatiga. Fases de un Fallo por Fatiga

Los fallos por fatiga se producen en tres fases: Fase 1 (Iniciación): Una o más grietas se desarrollan en el material. Las grietas pueden aparecer en cualquier punto del material, pero en general ocurren alrededor de alguna fuente de concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas. Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, ralladuras, arañazos, muescas y entallas causados por las herramientas de fabricación o medios de manipulación. En materiales frágiles el inicio de grieta puede producirse por defectos del material (poros e inclusiones) y discontinuidades geométricas. Fase 2 (Propagación): Alguna o todas las grietas crecen por efecto de las cargas. Además, las grietas generalmente son finas y de difícil detección, aun cuando se encuentren próximas a producir la rotura de la pieza. Fase 3 (Rotura): La pieza continúa deteriorándose por el crecimiento de la grieta quedando tan reducida la sección neta de la pieza que es incapaz de resistir la carga desde un punto de vista estático produciéndose la rotura por fatiga.

Características de la rotura por fatiga Es evidente que el origen de la rotura es un punto de concentración de tensiones en la superficie de rotura. La apariencia de la superficie de fractura por fatiga de un elemento muchas veces aporta información sobre las condiciones de trabajo a las que ha estado sometido, así como de la propia rotura. Examinándola se suelen distinguir varias partes más o menos diferenciadas. La Figura de abajo ilustra un ejemplo clásico de rotura por fatiga de un eje.

Factores modificativos del límite de fatiga El valor obtenido del límite de fatiga para el ensayo de viga rotatoria evidentemente es válido solo para las condiciones normalizadas precisas que indica el protocolo del ensayo, por lo que para adecuarlo a las características del elemento mecánico a estudiar es imperativo corregir este valor según una serie de coeficientes, los denominados factores modificativos del límite de fatiga. Tras la aplicación de dichos factores se obtiene el denominado límite de fatiga corregido (𝑆𝑒), el cual podemos definir como el valor de la tensión alternante máxima que permite conseguir una vida infinita del mismo en las condiciones de funcionamiento. Este nuevo límite de fatiga se obtiene por tanto a partir del anterior límite sin corregir y de dichos factores por medio de la ecuación de Marín: Se = Ka · Kb · Kc · Kd · Ke · Kf · Se ' Los coeficientes que aparecen en la expresión anterior están asociados a cada uno de los fenómenos que influyen en la fatiga del elemento. Se determinan de forma experimental o por medio de fórmulas y todos ellos son menores que la unidad, por lo que podemos afirmar que el límite de fatiga corregido será siempre menor que el límite de fatiga obtenido en el ensayo de viga rotatoria para un mismo material. a) Factor de acabado superficial (𝐾𝑎) b) Factor de tamaño (𝐾𝑏) c) Factor de confiabilidad (𝐾𝑐) d) Factor de temperatura (𝐾𝑑) e) Factor de concentración de tensiones (𝐾𝑒) f) Factor de efectos diversos (𝐾𝑓)

Análisis del límite de fatiga. Para poder conocer el limite de resistencia a la fatiga utilizaremos la siguiente ecuación, la cual es la suma de todos los factores que intervienen en el limite de resistencia a la fatiga Se = Ka · Kb · Kc · Kd · Ke · Kf · Se '

Factor de acabado superficial (𝐾𝑎): Es sabido que la fatiga se inicia desde la superficie de la pieza partiendo de defectos de la misma, los cuales generan micro grietas bajo solicitaciones fluctuantes. Es por tanto lógico suponer que las piezas con peor acabado superficial presentarán menor límite de fatiga. Puesto que las probetas de

laboratorio están pulidas y que reciben un pulimento final fino en dirección axial con el fin de eliminar cualquier ralladura circunferencial, la aplicación de este factor corrector es de vital importancia. El valor de 𝐾𝑎 depende de la calidad del acabado superficial y de la resistencia última del material a través de la expresión:

Factor de concentración de tensiones (𝐾𝑒) Multitud de componentes mecánicos presentan puntos de concentración de tensiones como agujeros, ranuras, chavetas o muescas. Es en estos puntos donde normalmente se inicia la grieta producida por fatiga, por lo que son puntos especialmente críticos. Estas particularidades se tienen en cuenta con el factor de concentración de tensiones, el cual se define con la ecuación:

𝐾𝑒=1𝑅𝑓 Donde f es el factor de reducción de la resistencia en caso de fatiga y se obtiene como el cociente del límite de fatiga de las probetas sin discontinuidad y el límite de fatiga de las probetas con discontinuidad. Asimismo, puede despejarse de la siguiente ecuación:

𝑞=𝑅𝑓−1𝐾𝑓−1 El factor de sensibilidad de las ranuras (q) depende del material y sus valores se encuentran tabulados o representados en gráficas como:

Criterio de Goodman:

Criterio de Soderberg:

Criterio de Gerber:

(Cálculos pendientes, hasta tener las medidas completas del modelo)

Análisis de resultados:

Conclusiones:

Anexos Planos del soporte:

Imágenes del soporte:

Bibliografía: