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DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTÓNOMO PARA EL PROCESO 
DE SANGRADO DEL ÁRBOL DE CAUCHO. 
CÓDIGO DE PROYECTO: PG-17-2-01 
 
 
 
MARÍA ISABEL MARÍN HENAO 
CÓDIGO: 1410328 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.018.493.615 
JUAN JOSÉ CARDOZO RODRÍGUEZ 
CÓDIGO: 1411261 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.022.407.242 
IVÁN DARÍO RUIZ ZAMBRANO 
CÓDIGO: 1410303 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.018.487.584 
 
 
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA 
BOGOTÁ, D.C. 
2018 
2 
 
 
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTÓNOMO PARA EL PROCESO 
DE SANGRADO DEL ÁRBOL DE CAUCHO. 
 
 
 
MARÍA ISABEL MARÍN HENAO 
CÓDIGO: 1410328 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.018.493.615 
JUAN JOSÉ CARDOZO RODRÍGUEZ 
CÓDIGO: 1411261 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.022.407.242 
IVÁN DARÍO RUIZ ZAMBRANO 
CÓDIGO: 1410303 
IDENTIFICACIÓN: C.C. 1.018.487.584 
 
 
 
PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO MECATRÓNICO DE LA 
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA 
 
 
 
DIRECTOR: 
MSC. ING. DAVID HERRERA ALFONSO 
MSc en Automatización Industrial 
Ing. en Mecatrónica 
 
 
 
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA 
BOGOTÁ, D.C. 
2018 
3 
 
 
NOTA DE ACEPTACIÓN 
 
 
Una vez realizada la revisión metodológica y 
técnica del documento final de proyecto de grado, 
doy constancia de que el (los) estudiante (s) ha 
cumplido a cabalidad con los objetivos propuestos, 
cumple a cabalidad con los Lineamientos de 
Opción de Grado vigentes del programa de 
Ingeniería Mecatrónica y con las leyes de derechos 
de autor de la República de Colombia, por tanto, 
se encuentra(n) preparado(s) para la defensa del 
mismo ante un jurado evaluador que considere 
idóneo el Comité de Investigaciones del Programa 
de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Piloto 
de Colombia. 
 
 
 
 
 
MSC. ING. DAVID HERRERA ALFONSO 
Director del Proyecto 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Dios, por su infinita bondad y amor. Por bendecirme y privilegiarme día a día, porque más que 
pedirle tengo todo por agradecerle. 
A los amores de mi vida, mis padres Miguel y Nelcy, quienes son mi más grande ejemplo de 
perseverancia y constancia, quienes me demuestran cada instante que si haces las cosas con amor 
todo es posible, quienes me brindan su completo apoyo hasta en mis más grandes locuras, quienes 
muchas veces trasnocharon conmigo durante estos cuatro años y medio, quienes siempre me han 
brindado lo mejor y se esfuerzan porque así sea, quienes más creen en mí y jamás me dejaran 
rendirme y desfallecer. 
 
 
María Isabel Marín Henao 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico esta tesis a mis padres que siempre me apoyaron incondicionalmente en la parte moral y 
económica para llegar a ser el mejor profesional. A mi hermana por el apoyo y consejos que siempre 
me brindó día a día en el transcurso de cada año de mi carrera universitaria. 
 
 
Juan José Cardozo Rodríguez 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mis padres, por estar conmigo, por enseñarme a crecer y a que si caigo debo levantarme, por 
apoyarme y guiarme, por ser las bases que me ayudaron a llegar hasta aquí. 
 
 
Iván Darío Ruiz Zambrano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Mi más profundo y sincero agradecimiento a Dios, por hacerme sentir día a día el ser más afortunado. 
A mis pilares, mis padres, porque siendo ingeniera civil y militar, muchas veces se convirtieron en 
ingenieros mecatrónicos para apoyarme y entenderme, sin duda alguna son los mejores. 
A mis hermanos y sobrinos, por admirarme y siempre tener hermosas palabras hacia mí. 
A la Doctora en ingeniería Jennifer Corredor, porque con su vida, es ejemplo y motivación, por 
depositar su confianza en mí y en cada palabra hacerme crecer de forma íntegra como persona y 
profesional. 
Al ingeniero David Herrera, por transmitirnos su carisma, apoyarnos, guiarnos en este proceso y lo 
más importante creer en mí e impartirme su sabiduría y valioso conocimiento. 
A todos los ingenieros que tuve como profesores a lo largo de la carrera, son personas y profesionales 
maravillosos. 
A mis compañeros de tesis, por el esfuerzo tan grande que hicieron para que esta meta fuese una 
realidad. 
 
 
 
María Isabel Marín Henao 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
En primera instancia agradezco a mis padres y hermana, personas de gran sabiduría quienes se han 
esforzado por ayudarme a llegar al punto en el que me encuentro. 
Agradezco mucho por la ayuda de mis profesores, mis compañeros, y a la universidad en general por 
todos los conocimientos que me han otorgado. Finalmente agradezco a mis tutores de este proyecto 
ya que su conocimiento y tiempo hicieron realidad el mayor objetivo que tenía en la vida. 
 
 
Juan José Cardozo Rodríguez 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
A mis padres por haberme forjado como la persona que soy en la actualidad; muchos de los logros se 
los debo a ustedes, en los que incluyo este. Me formaron con reglas y ciertas libertades, pero al final 
de cuentas, me motivaron con constancia para alcanzar mis anhelos. 
Gracias madre y padre 
 
 
Iván Darío Ruiz Zambrano 
 
 
 
10 
 
 
TABLA DE CONTENIDO 
Pág. 
NOTA DE ACEPTACIÓN .............................................................................................................. 3 
DEDICATORIA ............................................................................................................................ 4 
DEDICATORIA ............................................................................................................................ 5 
DEDICATORIA ............................................................................................................................ 6 
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................. 7 
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................. 8 
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................. 9 
LISTA DE TABLAS ..................................................................................................................... 12 
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... 13 
LISTA DE GRÁFICA ................................................................................................................... 14 
LISTA DE ANEXOS .................................................................................................................... 15 
INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 16 
RESUMEN ............................................................................................................................... 17 
ABSTRACT ............................................................................................................................... 17 
1. GENERALIDADES ............................................................................................................ 18 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................................... 18 
1.1.1 Antecedentes del problema ................................................................................................................... 18 
1.1.2 Descripción del problema ....................................................................................................................... 18 
1.1.3 Formulación del problema .....................................................................................................................19 
1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................................ 19 
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................................................. 20 
1.3.1 Objetivo general ..................................................................................................................................... 20 
1.3.2 Objetivos específicos .............................................................................................................................. 20 
1.4 DELIMITACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................................................... 20 
1.4.1 Alcances ................................................................................................................................................. 20 
1.4.2 Limitaciones ........................................................................................................................................... 20 
1.4.3 Línea de investigación del programa ..................................................................................................... 21 
1.5 MARCO REFERENCIAL ................................................................................................................................... 21 
1.5.1 Estado del arte ....................................................................................................................................... 21 
1.5.2 Marco normativo ................................................................................................................................... 25 
1.6 MARCO METODOLÓGICO ............................................................................................................................. 25 
2. DISEÑO MECÁNICO – SISTEMA DE CORTE Y ASCENSO ..................................................... 27 
2.1 ANÁLISIS CINEMÁTICO ................................................................................................................................. 27 
2.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ......................................................................................................................... 28 
2.2.1 Movimiento vertical ............................................................................................................................... 28 
2.2.2 Movimiento radial .................................................................................................................................. 32 
2.2.3 Cabezal de corte ..................................................................................................................................... 34 
2.3 SELECCIÓN DE MATERIALES Y MOTORES ............................................................................................................ 36 
2.4 CÁLCULOS .................................................................................................................................................. 39 
2.4.1 Alternativa de solución 1 ........................................................................................................................ 39 
2.4.2 Alternativa de solución 2 ........................................................................................................................ 48 
3. DISEÑO SISTEMA DE CONTROL ....................................................................................... 51 
3.1 ANÁLISIS Y MODELO MATEMÁTICO DEL SISTEMA DINÁMICO ................................................................................. 51 
11 
 
 
3.1.1 Modelo dinámico ................................................................................................................................... 51 
3.1.2 Simulación y análisis del sistema dinámico y movimiento lineal ........................................................... 53 
3.2 MODELO MATEMÁTICO DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA................................................................................. 54 
3.2.1 Modelo matemático del sistema eléctrico del motor DC ....................................................................... 54 
3.2.2 Modelo matemático del sistema mecánico del motor DC ..................................................................... 54 
3.3 MODELO MATEMÁTICO FINAL DEL SISTEMA DINÁMICO ....................................................................................... 55 
3.3.1 Cálculo de las diferentes constantes de la función de transferencia final. ............................................ 56 
3.3.2 Simulación y análisis del sistema dinámico final. ................................................................................... 57 
3.4 DESARROLLO DEL CONTROLADOR DEL SISTEMA .................................................................................................. 58 
3.4.1 Controlador proporcional – derivativo PD ............................................................................................. 59 
3.4.2 Controlador proporcional – integrador PI .............................................................................................. 61 
3.4.3 Controlador proporcional – integral – derivativo PID ............................................................................ 63 
4. DISEÑO Y SIMULACIÓN DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS ............................................... 67 
4.1 SELECCIÓN DE COMPONENTES ....................................................................................................................... 67 
4.1.1 Microcontrolador ................................................................................................................................... 67 
4.1.2 Sensor de distancia ................................................................................................................................ 68 
4.1.3 Modulo del controlador de los motores ................................................................................................. 70 
4.1.4 Batería .................................................................................................................................................... 72 
4.1.4.1 Cálculo del rendimiento de la batería .................................................................................................... 73 
4.1.5 Rendimiento total de la batería ............................................................................................................. 74 
5. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ............................................................... 77 
5.1.1 Configuración PWM. .............................................................................................................................. 78 
6. RESULTADOS ................................................................................................................. 79 
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 80 
8. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS ................................................................... 81 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 82 
ANEXO 1. HOJAS DE DATOS TÉCNICOS ..................................................................................... 86 
ANEXO 2. PLANOS MECÁNICOS ............................................................................................... 87 
ANEXO 3. CATÁLOGOS........................................................................................................... 104 
ANEXO 3.1. CATÁLOGO RIEL DE DESLIZAMIENTO THK ........................................................................................ 104 
ANEXO 3.2. CATÁLOGO RETEN DE SEGURIDAD PARA AGUJEROS ....................................................................... 106 
ANEXO 3.3 CATÁLOGO LM GUIA CURVA THK...................................................................................................... 107 
ANEXO 4. DIAGRAMAS DE FLUJO. .......................................................................................... 108 
 
12 
 
 
LISTA DE TABLAS 
Pág. 
Tabla 1 Cuadro comparativo de los diferentes motores eléctricos y sus características .................. 38 
Tabla 2 Coeficientes de fricción ......................................................................................................... 53 
Tabla 3 Ventajas y desventajas entre los dos microprocesadores escogidos ................................... 67 
Tabla 4 Selección de sensores de distancia ....................................................................................... 68 
Tabla 5 Selección de módulos para el control de motores. ............................................................... 70 
Tabla 6 Ventajas y desventajas de los diferentes tipos de baterías ................................................. 72 
Tabla 7 Datos rendimiento del motor ............................................................................................... 73 
Tabla 8 Datos para el consumo total de la batería ........................................................................... 75 
 
 
 
13 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Pág. 
Ilustración 1 Robot Mod-1 ................................................................................................................ 22 
Ilustración 2 Robot Ninja-II ............................................................................................................... 23 
Ilustración 3 Robot TREPA ................................................................................................................. 23 
Ilustración 4 Robot escalador de la palma de aceite ........................................................................ 24 
Ilustración 5 Panel abierto del Hevea brasiliensis ............................................................................. 28 
Ilustración 6 Proyecto Tree Climbing Robot ...................................................................................... 28 
Ilustración 7 Diseño del dispositivo ................................................................................................... 29 
Ilustración 8 Par de sistema de suspensión....................................................................................... 30 
Ilustración 9 Reten de seguridad ....................................................................................................... 30 
Ilustración 10 Puntos de apoyo ......................................................................................................... 31 
Ilustración 11 Ruedas de Neopreno .................................................................................................. 31 
Ilustración 12 Dobladora de caños.................................................................................................... 32 
Ilustración 13 Guías curvas ............................................................................................................... 32 
Ilustración 14 Sistema de rodadura .................................................................................................. 33 
Ilustración 15 Solución planteada del sistema de rodadura ............................................................. 33 
Ilustración 16 Correa dentada .......................................................................................................... 34 
Ilustración 17 Riel de deslizamiento .................................................................................................. 34 
Ilustración 18 Cabezal de corte ......................................................................................................... 35 
Ilustración 19 Sistema de angulación ............................................................................................... 35 
Ilustración 20 Motorreductor ............................................................................................................ 38 
Ilustración 21 Ensamble de la geometría deseada solución 1 .......................................................... 39 
Ilustración 22 Pilares de los resortes ................................................................................................. 41 
Ilustración 23 Ensamble de la geometría deseada, modelo 2 .......................................................... 48 
Ilustración 24 Diseño de las guías, modelo 2 .................................................................................... 49 
Ilustración 25 Diseño de las guías, modelo 2 .................................................................................... 49 
Ilustración 26 Vista inferior guías, modelo 2 .................................................................................... 49 
Ilustración 27 Funcionamiento sensor de infrarrojos ........................................................................ 70 
Ilustración 28 Controlador puente H para motores .......................................................................... 71 
Ilustración 29 Encoder ....................................................................................................................... 78 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
LISTA DE GRÁFICA 
Pág. 
Gráfico 1 Diagrama de movimientos en los 3 ejes ............................................................................ 27 
Gráfico 2 Diagrama densidad Vs costo ............................................................................................. 36 
Gráfico 3 Diagrama densidad Vs costo ............................................................................................. 37 
Gráfico 4 Diagrama resortes ............................................................................................................. 40 
Gráfico 5 Diagrama de análisis mecánico pilares del resorte ........................................................... 41 
Gráfico 6 Diagrama esfuerzo cortante y momento flector pilares de los resortes ........................... 42 
Gráfico 7 Propiedades de los materiales usados en ingeniería ........................................................ 43 
Gráfico 8 Diagrama fuerza-momento ............................................................................................... 45 
Gráfico 9 Diagrama fuerza-momento simplificado .......................................................................... 46 
Gráfico 10 Diagrama esfuerzo cortante y momento flector ............................................................. 46 
Gráfico 11 Diagrama de la lamina .................................................................................................... 47 
Gráfico 12 Diagrama fuerza-momento ............................................................................................. 50 
Gráfico 13 Diagrama de cuerpo libre del sistema mecánico junto con los movimientos lineales. ... 51 
Gráfico 14 Respuesta del sistema ante un escalón ........................................................................... 53 
Gráfico 15 Diagrama que compone un motor DC. ............................................................................ 54 
Gráfico 16 Respuesta del sistema ante un escalón ........................................................................... 57 
Gráfico 17 Diagrama de lazo cerrado ............................................................................................... 58 
Gráfico 18 Lugar de las raíces de la función de transferencia .......................................................... 59 
Gráfico 19 Lugar de las raíces con sus respectivos parámetros. ....................................................... 60 
Gráfico 20 Respuesta del sistema junto con el controlador en lazo cerrado. ................................... 60 
Gráfico 21 Respuesta del sistema junto con el controlador en lazo cerrado cumpliendo con el 
tiempo de estabilización ...................................................................................................................61 
Gráfico 22 Lugar de las raíces adicionando un integrador. .............................................................. 62 
Gráfico 23 Respuesta del sistema controlado ante un escalón. ....................................................... 63 
Gráfico 24 Respuesta del sistema controlado ante un escalón. ....................................................... 64 
Gráfico 25 Respuesta del sistema controlado ante un escalón ........................................................ 65 
Gráfico 26 Respuesta del sistema controlado ante un escalón ........................................................ 66 
Gráfico 27 Rendimiento de batería con motor ................................................................................. 74 
Gráfico 28 Rendimiento de la batería total ...................................................................................... 76 
Gráfico 29 Esquema de implementación del sistema de control ...................................................... 77 
 
 
 
 
 
 
15 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
ANEXO 1. Hojas de datos técnicos 
ANEXO 2. Planos mecánicos 
ANEXO 3. Catálogos 
ANEXO 4. Diagramas de flujo. 
 
16 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Gracias a que el cultivo de caucho es un medio de vida para un poco más de 30 millones de personas 
(1) al año en el mundo, es de suma importancia preservar los cultivos haciendo uso responsable no 
solo del suelo al cultivar, sino también de la forma en que se extrae el látex para no generarle daños 
mayores a su estructura y permitir que su vida útil sea mínimo de 25 años. 
 
Colombia es un país próspero en cuanto a sus recursos naturales y así mismo gracias a su variabilidad 
espacial permite que el cultivo del caucho se de en 14 de los 32 departamentos, lo cual se evidenció 
con un total de 6.554 productores, que suman un área de 53.223,3 hectáreas de caucho (2). 
 
Es por esto por lo que la finalidad de este proyecto es diseñar, modelar y simular un dispositivo que 
realice el proceso de sangría del Hevea Brasiliensis bajo las condiciones climatológicas y terrestres 
colombianas, y con eso preservar la plantación garantizando su máximo tiempo de vida útil (35 años) 
teniendo en cuenta que dicha especie es perenne (3). 
 
La trascendencia del uso de esta tecnología se basa en la optimización, aprovechamiento de los 
recursos y tecnificación del campo colombiano, logrando así que en un futuro no muy lejano la 
heveicultura de nuestro país destaque por su calidad y avances. 
 
17 
 
 
RESUMEN 
En el presente presento proyecto se realiza el diseño, la modelación y simulación de un dispositivo 
que realiza el proceso de sangría del Hevea brasiliensis para disminuir el impacto del proceso de corte 
en la especie de estudio aumentando la productividad de este, y preservar más el tiempo de vida útil 
de la plantación teniendo en cuenta que es una especie perenne. El proyecto desarrollado se divide 
en tres áreas de estudio: mecánica, control y electrónica. Donde, en la primera se realiza el diseño 
del sistema de corte y el sistema de ascenso del dispositivo, junto con la selección de materiales y 
cálculos necesarios para el óptimo funcionamiento de este. En la segunda se diseña el sistema de 
control para los dos sistemas mecánicos y así mismo en la tercera área se integran los sistemas 
anteriormente mencionados y adicional a esto se realiza la selección de los componentes eléctricos 
y electrónicos a usar. Finalmente se realizan las pruebas de simulación con el objetivo de comprobar 
su funcionamiento, que se cumpla con los objetivos planteados y con los requerimientos estipulados. 
 
Palabras clave: Agricultura de precisión, caucho, corte, Hevea brasiliensis, robot escalador. 
 
 
ABSTRACT 
The present project is the design, modeling and simulation of a device that performs the bleeding 
process of the Hevea brasiliensis, with a main objective of reduce the impact of the cutting process, 
increasing the productivity and to preserve more the useful life of the plantation, considering that 
the Hevea brasiliensis is a perennial tree. This project is divided into three areas of study: mechanics, 
control and electronics. Where, in the first one, the design of the cutting system and the system of 
ascent of the device is carried out, along with the selection of materials and necessary calculations 
for the optimal function of this. In the second area the control system for the two mechanical systems 
are designed. In the third area, the systems are integrated and in addition to this we make the 
selection of electrical and electronic components for the project. Finally, we do the simulation tests 
to verify the correct operation of the prototype and verify that the objectives that we define are met. 
Key words: Cutting, Hevea brasiliensis, precision farming, robot climber, rubber. 
 
 
 
18 
 
 
1. GENERALIDADES 
 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
1.1.1 Antecedentes del problema 
Para la heveicultura colombiana uno de sus principales retos es el mejorar la productividad en las 
plantaciones implementando las buenas prácticas agrícolas sin importar si es un pequeño o gran 
productor. Según un estudio de la FAO (4), durante 1998-2000 la producción del caucho natural fue 
de 6,8 millones de toneladas, teniendo un estimado para el 2010 de 7,9 millones de toneladas de las 
cuales reales fueron 10,9 millones siendo Colombia participe con 10,000 toneladas, ubicándose 
cuarto después de países como Brasil, Guatemala y México (5) teniendo en cuenta que sus 
condiciones favorables y ventajas naturales y competitivas que tiene para el fomento y desarrollo del 
cultivo, pero que por la disparidad tecnológica y el déficit en la transferencia y adopción de esta no 
logra ubicarse en una mejor posición. 
 
Por consiguiente, se hace cada vez más categórico el uso de tecnologías de bajo costo y asequibles 
entre los pequeños productores; es allí donde hace su aparición la agricultura de precisión, termino 
agronómico que significa optimizar la calidad y cantidad de un producto agrícola, minimizando el 
costo mediante el uso de tecnologías eficientes que reduzcan la variabilidad de un proceso en 
específico, cuyos principales propósitos que son: Aumento de la productividad, reducción de 
insumos, rentabilidad, simplicidad y confort (6). En los últimos 5 años la tecnificación del agro en el 
mundo se ha encaminado en la robótica para la Agricultura de Precisión (AP), optimizado los recursos 
naturales con robots en su mayoría terrestres y aéreos (7). La AP ha utilizado cinco tecnologías para 
lograr dichos propósitos, las cuales son: Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), teledetección, 
análisis de datos georreferenciados, Sistemas de Información Geográfica (SIG) y tecnologías de 
análisis de dosis variable (8). 
 
1.1.2 Descripción del problema 
Puesto a que la finalidad principal de este proyecto es el diseño de un dispositivo que realice el 
proceso de sangría en el árbol de caucho, que a su vez sea de bajo costo pero con unos estándares 
de calidad en sus materiales muy buenos y un diseño el cual en vez de ser perjudicial para el agricultor 
le genere una ayuda y brinde un beneficio, el principal obstáculo es realizar un diseño mecánico que 
se ajuste a las necesidades y requerimientos de los diferentes cultivos y el agricultor, debido a que 
dependiendo del habita en el que se encuentren las plantaciones, estas poseen diferentes 
características respecto a su corteza donde pueden variar el número de ramificaciones y el diámetro 
del mismo. 
 
Otro factor que cuya significancia en el proyecto es relevante parte desde la correlación utilidad-
costo de las partes que conforman el dispositivo, donde se deben tener en cuenta particularidades 
como lo son tamaño, peso y facilidad de adquisición, ya que partiendo de este no solo sale el diseño 
19 
 
 
mecánico final, sino que también se podrá determinar qué tan benéfico es para la plantación y así 
mismo la fácil adquisición de alguna pieza dadoel caso que falle. 
Al igual que las piezas para el diseño mecánico, es de suma relevancia los dispositivos eléctricos y 
electrónicos que allí se usarán, básicamente deben contar con las mismas características, puesto que 
de allí parte el control del dispositivo y que se pueda garantizar el óptimo funcionamiento de este. 
Para finalmente, a consideración de los ítems por desarrollar en el proyecto, la interacción que tendrá 
el dispositivo con el agricultor es importante porque de allí pende la utilidad y el beneficio que brinda 
el proyecto, que como se plantea desde un inicio, lo que busca es que no solo las agroindustrias 
tengan mayor proximidad a las estructuras de investigación y desarrollo. 
 
1.1.3 Formulación del problema 
¿Cómo diseñar, modelar y simular un dispositivo autónomo que realice el proceso de sangrado del 
árbol de caucho (Hevea brasiliensis) mediante un corte que no genere daño alguno en la especie de 
estudio, que su implementación física sea de bajo costo, pero con buena calidad y así mismo garantice 
una interacción amena con el usuario? 
 
1.2 JUSTIFICACIÓN 
Pese a que en la actualidad Colombia no es catalogada como uno de los grandes productores de 
caucho natural en Latinoamérica (LATAM), cuenta con las condiciones favorables y grandes ventajas 
comparativas y competitivas de recursos naturales para el fomento y desarrollo del cultivo. Dos de 
los sectores considerados de gran importancia económica, social y política son el agropecuario y 
agroforestal, ya que constituyen uno de los principales pilares sobre los cuales se desarrolla la 
economía del país y así mismo involucra parte de la población rural e industrial (9). 
La actividad social y económica de la cadena productiva del caucho natural y todo lo que comprende 
su industria generan un potencial interno en el país que va en progreso, que con ayuda y esfuerzos 
gubernamentales basados en la fomentación de la tecnificación del sector agroindustrial pueden 
lograr que la especie de estudio sea clave en la sustitución de cultivos ilícitos resaltando aún más la 
importancia del sector (10). Es así como para el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, en su 
plan de Apuesta Exportadora Agropecuaria 2006-2020, ubican dentro de los cultivos considerados 
de tardío rendimiento el cultivo de caucho natural (11) pero así mismo, determinan que pese a su 
condición ha presentado un notorio crecimiento año a año, impulsando y motivando la ampliación 
de su especie en las diferentes regiones caucheras del país proyectándose para el 2020 una 
producción de 93.442 toneladas a lo largo de 103.541 hectáreas cultivadas (11). 
Dado lo anterior, se busca que desde la academia junto con los semilleros de investigación de 
Robótica y Agricultura de precisión del programa de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Piloto, 
este proyecto sea un mecanismo que genere un impacto positivo en el agro colombiano mediante la 
tecnificación y optimización de los recursos con los que cuenta el país. Así mismo incite hacia el 
estudio de especies naturales y cómo es que desde la ingeniería mecatrónica se puede hacer una 
explotación y aprovechamiento responsable mediante el uso de herramientas ambientalmente 
amigables. 
 
 
20 
 
 
 
1.3 OBJETIVOS 
1.3.1 Objetivo general 
- Diseñar, modelar y simular un dispositivo que realice el proceso de sangría del Hevea 
brasiliensis 
1.3.2 Objetivos específicos 
- Diseñar un sistema mecánico que permita la inclinación de la hoja de corte. 
- Diseñar un sistema que permita el ascenso y descenso del dispositivo en el árbol. 
- Diseñar un sistema mecánico para el desplazamiento horizontal del cabezal de corte a 
través del árbol. 
- Diseñar la estrategia de control del dispositivo. 
- Simular el comportamiento del dispositivo. 
1.4 DELIMITACIÓN DEL PROYECTO 
1.4.1 Alcances 
- Mediante el software proporcionado por la Universidad Piloto de Colombia realizar la 
simulación del comportamiento del dispositivo. 
- Estudiar y analizar las propiedades físicas del Hevea brasiliensis a los dos años, puesto 
que este es el periodo productivo del mismo. 
- Realizar correctamente el proceso de sangría y con ello la protección de los árboles. 
1.4.2 Limitaciones 
- Al ser un cultivo de clima cálido/tropical, para efectos de la investigación más profunda 
y desarrollo del proyecto el equipo de trabajo deberá desplazase a lugares que poseen el 
cultivo de interés, donde el más cercano se encuentra en Cundinamarca a 
aproximadamente 3 horas de Bogotá y se debe contar con los recursos para el 
desplazamiento hasta allá. 
- Al ser un proyecto orientado para las regiones rurales del país, se debe tener en cuenta 
cuales son los materiales de mayor facilidad de adquisición en dichas zonas con el fin de 
facilitar la reparación artesanal del dispositivo dado el caso de que se vea comprometida 
su integridad estructural por algún motivo. 
- Al ser un dispositivo el cual debe estar sujeto al árbol y moverse por el mismo, el 
posicionamiento de los diferentes centros de masa de componentes mecánicos, 
eléctricos y de control, deberán trabajarse con mucho detalle, con el fin de reducir 
inercias y fuerza que dificulten el movimiento suave y constante que debe tener. 
- La calibración de los sensores no se certificará. 
 
21 
 
 
1.4.3 Línea de investigación del programa 
El proyecto planteado a continuación se desarrolla bajo la línea de investigación de Robótica y 
agricultura de precisión. 
1.5 MARCO REFERENCIAL 
1.5.1 Estado del arte 
El género Hevea, al cual pertenece la especie de estudio Hevea brasiliensis proviene de la palabra 
hyévé o hevé, que significa “árbol que llora” o “lágrimas de árbol”. Originaria de la planicie amazónica 
y la Orinoquia sur americana, se encuentra en estado natural en Colombia, Bolivia, Perú y Brasil (12). 
 
La heveicultura en Colombia, pese a que no es una de las actividades económicas más antiguas, pues 
según Torres, en el país el primer ensayo realizado en un cultivo de caucho con fines industriales se 
realizó en 1910 en las orillas del rio Mira (12), si es una de las más importantes e influyentes en la 
actualidad, ya que proporciona uno de los polímeros con más usos en el mercado global. Se estima 
que para el 2050 la población mundial alcance los 9.000 millones de habitantes (13), por lo cual la 
producción del caucho se debe duplicar para alcanzar a suplir las crecientes demandas para la 
fabricación de miles de productos usados en la cotidianidad. Es acá donde la robótica y la 
automatización juegan un papel importante en la sociedad, puesto que desde 1801 cuando Joseph 
Jacquar inventó una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas, han aumentado la 
eficiencia y la reducción de costos en la producción industrial (13). 
 
En los últimos veinte años, la agricultura ha empezado a experimentar una actividad de inclusión con 
la tecnología que día a día avanza de manera acelerada, pues los tractores y cosechadoras auto 
guiados basados en GPS y en visión ya están disponibles comercialmente. Es por esto por lo que los 
agricultores han comenzado a experimentar con sistemas autónomos que aumentan la efectividad 
en operaciones tales como el cultivo y la cosecha, la fumigación, la poda y la eliminación de malezas 
(14). 
 
Los robots escaladores cuentan con un buen número de literatura científica respecto a su diseño en 
diferentes prototipos, pero no se puede decir lo mismo respecto a su control. La mayoría de dichos 
proyectos han sido desarrollados por universidades e instituciones de investigación, puesto que son 
muy pocas las industrias privadas cuyo fin es la investigación y diseño de escaladores. Sin embargo, 
desde hace unos años, áreas como la agricultura, la industria de la construcción, naval y aeroespacial 
han mostrado un gran interés en estos para resolver distintas tareas no estructuradas. Estos robots 
escaladores se clasifican dependiendo de sus características, en función del tipo de superficie sobre 
la quese vayan a desplazar se clasifican en aquellos que circulan por paredes, por suelos y paredes, 
por vigas y por columnas, donde dependiendo de esta los elementos de sujeción pueden ser ruedas, 
ventosas de vacío, electroimanes, pinzas y/o abrazaderas (15). Dicho robot debe diseñarse de tal 
forma que pueda desplazarse por toda la zona de trabajo, motivo por el cual debe contar con los 
accionamientos adecuados para llevar a cabo su tarea; en la mayoría de los casos de estudio que ya 
se han desarrollado estos accionamientos son la misma fuente de energía. Estos accionamientos 
pueden ser eléctricos, neumáticos o mixtos (16). 
 
22 
 
 
El departamento de física aplicada de la Universidad de Miyazaki, Japón, en 1986 documenta el 
primer robot escalador (ver Ilustración 1), cuyos padres son Akira Nishi, Yasuo Wakasugi y Kazuya 
Watanabe. El Mod-1 y Mod-2, como se le llamó a este robot subía por la fachada de un edificio 
adhiriéndose a la pared mediante ventosas de vacío generando una pequeña bomba de vacío. En el 
Mod-1, la bomba de vacío se accionaba por un motor pequeño de corriente alterna, mientras que en 
el Mod-2 el motor era de gasolina, teniendo como fuente principal de energía propiamente en los 
mismos robots. Fue justo después de esta creación que empezaron a surgir nuevos prototipos de 
diferentes centros de investigación alrededor del mundo (15). 
 
 
Ilustración 1 Robot Mod-1 
Recuperado de: https://core.ac.uk/download/pdf/30044240.pdf 
Ya en 1994 el Laboratorio de Ingeniería Mecánico-Espacial del Instituto de Tecnología de Tokio 
publican un artículo titulado “Walking and running of the quadruped wall-climbing robot” en el 
International Conference on Robotics and Automation, ICRA'94 celebrado en la ciudad de San Diego, 
Estados Unidos, donde hablan de un robot cuadrúpedo escalador diseñado para realizar tareas de 
inspección en las fachadas de edificios y puentes (ver Ilustración 2). La particularidad de este robot 
fue que sus patas se acomodaban a la superficie permaneciendo sujetas a ella mientras que la pata 
en movimiento iba en dirección de la gravedad. Así mismo cada pata se sujetaba mediante ventosas 
reguladas, las cuales son sistemas de varias ventosas de vacío y válvulas que controlan la succión con 
la superficie consiguiendo que se reduzca de manera significativa la perdida de vacío incluyendo 
superficies irregulares (15). 
https://core.ac.uk/download/pdf/30044240.pdf
23 
 
 
 
Ilustración 2 Robot Ninja-II 
Recuperado de: https://core.ac.uk/download/pdf/30044240.pdf 
En 1999, investigadores de la Universidad de Elche en España, desarrollan un robot escalador 
paralelo, basado en una plataforma Stewart, el cual es capaz de escalar palmeras para poder realizar 
el proceso de fumigación y podado en la copa de ellas (ver Ilustración 3). Dicho robot cuenta con 6 
grados de libertad y un brazo en el extremo superior el cual cuenta con la función de manipulador, 
para realizar diferentes actividades en las palmeras. Su diseño mecánico se basa en dos anillos 
metálicos que abren y cierran redondeando el tronco y adaptándose al tamaño del gracias a unos 
sensores ultrasónicos que avisan cuando ya está cerca del tronco, permitiendo que así tenga una 
sujeción más precisa. Sus accionamientos son neumáticos y el sistema de control está desarrollado 
en un microprocesador el cual maneja las electroválvulas, los sensores y dos cámaras ubicadas en la 
parte superior del robot (17) . 
 
Ilustración 3 Robot TREPA 
Recuperado de: 
https://www.researchgate.net/publication/228908350_Kinematic_control_for_navigation_of_mobile_parallel_robots_a
pplied_to_large_structures?_sg=L9L2gYuZ01p5iP2m5YlmxyVo4Pjy8dQz5Pq77GAc6-UKIUU9jAODH_gufMHp90cmX-
w_OIWPBw 
https://core.ac.uk/download/pdf/30044240.pdf
24 
 
 
Es gracias al anterior proyecto que se inicia el desarrollo de robots escaladores en plantaciones, en 
este caso de palmas. Poco a poco fueron evolucionando dichos sistemas y es así como en el 2012, 
investigadores de la Universidad Malasia e Irán, desarrollan un sistema de corte automático para 
cosechar racimos de fruta fresca de la palma de aceite (ver Ilustración 4) (Development of an 
automatic cutting system for harvesting oil palm fresh fruit bunch) (18). El sistema desarrollado se 
puede mover alrededor del tronco mientras lleva un sistema de corte incorporado. El sistema de 
corte del dispositivo fue diseñado para que funcionase gracias a un mecanismo, el cual le permitía 
realizar un corte hacia adelante y hacia atrás a lo largo del radio del tronco. Así mismo para que este 
corte no afectase la plantación, sino que por el contrario generara menos impacto en el proceso los 
motores que usaron para el desplazamiento del dispositivo fueron de corriente continua. Respecto 
al control, utilizaron un módulo de enlace de datos inalámbrico, HM-TR y un microcontrolador 
ATmega8 para el sistema de corte. 
 
Ilustración 4 Robot escalador de la palma de aceite 
Recuperado de: http://www.academicjournals.org/journal/AJAR/article-full-text-pdf/E73F15535402 
 
Según la bibliografía revisada se puede concluir que los sistemas de automatización dedicados al 
Hevea brasiliensis, corte del tronco y sangrado de dicha especie carecen de investigación, puesto que 
los dispositivos que se han desarrollado hasta la actualidad se enfocan en otro tipo de plantaciones, 
adicional a ello, son pocos los proyectos enfocados a especies naturales, en su mayoría son 
edificaciones e instalaciones inertes. Sin embargo, en la poca literatura encontrada que se enfoca en 
la agricultura se ve una gran preocupación por aumentar productividad y generar un impacto positivo 
en la especie como en el medio ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.academicjournals.org/journal/AJAR/article-full-text-pdf/E73F15535402
25 
 
 
1.5.2 Marco normativo 
 
Bajo la normatividad colombiana, el proyecto se rige bajo las siguientes leyes: 
 
 LEY 1758 DE 2015 (19), 
Artículo 2°. De la agronomía del caucho. Para efectos de la presente ley se reconoce a la Heveicultura 
como un componente del sector agrícola y forestal del país, que tiene por objeto el cultivo, la 
recolección y el beneficio del látex de caucho natural (Hevea brasiliensis). 
Parágrafo 1°. Dentro de este concepto entiéndase por: 
a) Caucho: el árbol perteneciente al género Hevea y a la especie Brasiliensis; 
b) Rayado: el proceso al que se somete el tallo del árbol de caucho para la obtención del látex; 
c) Recolección: proceso mediante el cual se retira el látex o el coágulo de campo y se lleva al lugar 
donde será beneficiado; 
d) Beneficio: proceso al que se somete el látex o el coágulo de campo para obtener diferentes 
materias primas de caucho natural, como son: látex, látex preservado, látex centrifugado, látex 
cremado, ripio, lámina, lámina ahumada, TSR20, TSR10, TSR5, TSRL, Crepé y Cauchos especiales; 
e) Heveicultor: persona natural o jurídica que tiene como actividades el establecimiento, el 
sostenimiento, el aprovechamiento de plantaciones de caucho y el beneficio del látex producido por 
los árboles. Este término es utilizado como sinónimo de cauchero. 
 
 LEY 1377 DE 2010 (20) 
Artículo 3°. ATRIBUCIONES DEL MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURAL 
Parágrafo 4°. Promover y estimular la asociación de pequeños productores para el desarrollo, 
aprovechamiento e industrialización de las plantaciones forestales, mediante trasferencia de 
tecnología, acceso al crédito de fomento y aplicación del CIF. Así mismo, se precisa que el Ministerio 
de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial conservará su competencia en materia ambiental. 
 
1.6 MARCO METODOLÓGICO 
La metodología en la que se basó el desarrollo de este proyecto consiste en implementar de forma 
ordenada las diferentes etapas que se plantearon inicialmente, las cuales son: investigación, 
planteamiento de posibles soluciones, selección de materiales, diseño, modelación y simulación. 
 
La primera etapa, denominada investigación, se basa en realizaruna búsqueda exhaustiva en la 
literatura científica sobre robots escaladores y sistemas de corte en plantaciones de cultivos 
comerciales, lo que quiere decir, toda la caracterización de dichos dispositivos; lo que conlleva a la 
indagación de prototipos, investigaciones, diseños e implementaciones que sean más acordes con el 
proyecto a desarrollar. 
 
 
 
 
 
26 
 
 
La segunda etapa consiste realizar un filtro de la literatura científica consultada, donde se evidencie 
cuáles son los dispositivos que mayor similitud presentan con la problemática a tratar, para que 
mediante una lluvia de ideas se generen las posibles soluciones a ella, teniendo en cuenta los 
requerimientos para el correcto funcionamiento del dispositivo a diseñar, que son: bajo peso, 
materiales comerciales, fácil manejo, bajo consumo de energía, batería duradera, resistencia de 
materiales a diferentes condiciones climatologías, entre otros. 
 
En la tercera etapa se realiza la selección de materiales a usar en el diseño de acuerdo con la 
información obtenida en la etapa anterior, acá no solo se ven los materiales para el diseño mecánico 
sino también para el diseño electrónico y de control, que como se mencionó en el anterior párrafo, 
deben cumplir con los requerimientos que se han estipulado. 
 
En la cuarta etapa se procede a realizar el diseño del dispositivo con los diferentes elementos que le 
componen, de tal forma que al final se evidencie la sinergia del diseño mecánico, junto con el 
electrónico y de control. En este caso es de suma importancia el peso que el dispositivo tenga, puesto 
que de allí parte el mecanismo de sujeción que se tendrá con la corteza del árbol, teniendo en cuenta 
que la superficie no es lisa y en todos los casos presenta variaciones. De igual forma se debe tener en 
cuenta que para la sujeción del dispositivo con la plantación, se debe crear un sistema que se adapte 
al perímetro del tallo, puesto que, pese a que la especie de estudio es una sola, todos los ejemplares 
cuentan con una medida diferente, lo cual de no ser tenido en cuenta generaría un desarrollo 
imposible del proyecto, pues nunca sería capaz de ascender. 
 
Finalmente, en la última etapa se procede a la modelación y simulación del dispositivo diseñado, 
corroborando que cumpla de forma ideal con los requerimientos dados en el planteamiento, 
corroborando que el proyecto si ha logrado cumplir con los objetivos planteados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
2. DISEÑO MECÁNICO – SISTEMA DE CORTE Y ASCENSO 
 
2.1 ANÁLISIS CINEMÁTICO 
Con el objetivo de determinar los tipos de movimientos y las fuerzas presentes en el proceso de 
sangría de látex se procederá a realizar el análisis cinemático del proceso, conociendo que el proceso 
se realiza mediante una hoja de corte que remueve una capa delgada de la corteza del árbol. 
 
Gráfico 1 Diagrama de movimientos en los 3 ejes 
Recuperado de: 
http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/bitstream/11348/4854/2/20061127144217_Aprovechamiento%20cultivo%20y%20
beneficio%20latex%20caucho.pdf 
De la vista lateral del proceso se determina que el movimiento se realiza en una diagonal la cual posee 
una angulación de 33 grados descendentes cómo se puede observar en el gráfico 1, mientras que de 
la vista superior del árbol se observa que el desplazamiento es radial con referencia al centro del 
árbol (21). 
De lo anterior se puede deducir que el movimiento se puede descomponer en dos vectores de 
desplazamiento, uno horizontal y otro vertical, de los cuales el movimiento horizontal se realizará de 
manera radial con referencia a la circunferencia del árbol y el vertical será de descenso, siendo la 
diferencia en la magnitud de estos vectores la que determine el ángulo del movimiento del cabezal 
de corte. 
Adicionalmente la hoja de corte debe tener la capacidad de adaptarse a las imperfecciones de la 
corteza del árbol (ver Ilustración 5), esto con el fin de no exceder la profundidad máxima de corte 
que garantiza no realizar daños en el árbol y debe poder variar su angulación para permitir un corte 
adecuado sobre la corteza, esta angulación deberá ser igual a la diferencia de desplazamiento de los 
dos vectores con el fin de que el área de corte de cabezal confronte de manera adecuada la corteza. 
28 
 
 
 
Ilustración 5 Panel abierto del Hevea brasiliensis 
Recuperado de: 
http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/bitstream/11348/4854/2/20061127144217_Aprovechamiento%20cultivo%20y%20
beneficio%20latex%20caucho.pdf 
2.2 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN 
2.2.1 Movimiento vertical 
 
 
Ilustración 6 Proyecto Tree Climbing Robot 
Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=gf7hIBl5M2U 
 
Basados en el proyecto de Tree Climbing Robot, en su sistema de suspensión por resorte empleando 
ruedas motrices que garantizan la tracción en estas, se toma como alternativa de solución se emplear 
8 diferentes puntos de apoyo con una rueda en cada uno de estos, con el fin de maximizar la 
superficie de contacto con el árbol y que la presión generada por cada uno de estos no sea capaz de 
maltratar el árbol, de estos 8 puntos de contacto solo dos de estos contarán de un motor que se 
encargue de la elevación del dispositivo, es decir solo un par de llantas poseerá moto-reductores, los 
cuales serán los encargados de realiza el movimiento de ascenso y descenso en la vertical del árbol. 
 
http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/bitstream/11348/4854/2/20061127144217_Aprovechamiento%20cultivo%20y%20beneficio%20latex%20caucho.pdf
http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/bitstream/11348/4854/2/20061127144217_Aprovechamiento%20cultivo%20y%20beneficio%20latex%20caucho.pdf
29 
 
 
 
 
Ilustración 7 Diseño del dispositivo 
Fuente: Autores 
Con el fin de garantizar la tracción en las llantas en la superficie irregular de la corteza cada punto de 
contacto contará de manera individual con un sistema de suspensión por resortes, el cual le brindará 
a cada llanta una respuesta dinámica y autónoma a las irregularidades de la corteza, como se puede 
observar en la ilustración los puntos de contacto estarán ubicados en pares alineados de manera 
vertical esto con el fin de evitar que el dispositivo presente un ascenso irregular y genere 
perturbaciones en el plano horizontal del dispositivo. 
Definir la geometría del armazón se asumirá el árbol como un cilindro perfecto por lo cual la 
geometría que permitirá el menor gasto de material sería un armazón curvo, pero dicha geometría 
resulta ser de alta complejidad al momento de manufacturarlo y sabiendo que se requerirán de al 
menos cuatro zonas paralelos a la superficie del árbol, con el fin de que el sistema de suspensión 
realice un contacto tangencial a la misma, se optó por una geometría de octágono la cual brinda las 
cuatro zonas paralelas a la superficie y las zonas de unión de estas se realizan mediante líneas 
diagonales, las cuales son el camino más corto de ambas. 
Este armazón estará dividido en dos partes las cuales estarán unidas mediante una bisagra que 
permitirá la apertura y cierre de todo el armazón para introducir el árbol en el centro del mismo, esta 
división se realizará de tal forma que tres de los puntos de contacto estén situados en parte que se 
denominara como fija, en la cual se encontrará el cabezal de corte y riel guía del mismo, mientras 
que el punto restante estará situado en la segunda parte del armazón que será la parte móvil para la 
apertura y cierre del dispositivo. 
La principal función de este armazón no solo será el brindar el apoyo estructural para los puntos de 
contactos del dispositivo, sino que adicionalmente brindará en su cara superior un área de trabajo 
amplia que permita la instalación del sistema de desplazamiento radial. 
 
30 
 
 
Como se muestra en la ilustración 8, el par de sistemas de suspensión por resorte confrontados en 
el armazón fijo poseerán una lámina que permitirá al usuario la compresión de los resortes generando 
el espacio suficiente para introducirel tronco del árbol y realizar la instalación del dispositivo. 
 
 
Ilustración 8 Par de sistema de suspensión 
Fuente: Autores 
 
El eje que alberga el resorte del sistema de suspensión poseerá muescas en las zonas señaladas para 
la instalación de retenes de seguridad (ver Ilustración 9), estos retenes serán la barrera física que 
comprima el resorte y delimite el avance del eje adicionalmente permitirán un rápido cambio del eje 
o del resorte en el caso de presentar algún daño o avería. 
 
 
Ilustración 9 Reten de seguridad 
Recuperado de: http://www.otia.com.ar/otia/CATALOGO%2006-2005.pdf 
 
La lámina de tensado se encontrará posicionada entre el retén de seguridad del extremo del eje y el 
armazón que alberga el sistema con el fin de que permita el movimiento libre del eje y solo interactúe 
con el eje en el momento de la instalación, es decir, en el momento que el usuario tire de él. 
http://www.otia.com.ar/otia/CATALOGO%2006-2005.pdf
31 
 
 
 
Ilustración 10 Puntos de apoyo 
Fuente: Autores 
 
Con referencia a los puntos de contacto con el árbol, como se explicó previamente, existirán dos tipos 
(motrices y no motrices) de los cuales los primeros serán los encargados de generar el movimiento 
vertical por el árbol y los segundos aportarán la estabilidad del sistema. 
 
Como se ve en la (ver Ilustración 10), los dos tipos de puntos de apoyo son iguales en términos 
geométricos, la única diferencia es que mientras que los puntos motrices poseerán los moto-
reductores conectados directamente a la llanta, los puntos no motrices poseerán un par de 
rodamientos por los cuales pasara un eje que soportara la llanta de neopreno. 
 
 
Ilustración 11 Ruedas de Neopreno 
Recuperado de: https://www.dynamoelectronics.com/ruedas-sumo-y-accesorios/360-rueda-de-neopreno-nft-08-
par.html 
 
Las áreas de contacto, en este caso las llantas (ver Ilustración 11), deberán ser de un material 
resistente a condiciones de alta humedad, puesto que la extracción de látex se realiza antes de que 
amanezca, momento en que la humedad ambiental aumenta significativamente y sin ningún tipo de 
labrado en su superficie, esto último con el fin de prevenir daños en la superficie del árbol cuya 
corteza no posee una dureza significativa que soporte las cargas realizadas con llantas labradas. 
 
 
32 
 
 
Teniendo estos criterios presentes y pensando en emplear piezas de fácil adquisición se planea 
emplear llanta de sumos robóticos, las cuales están diseñadas con neopreno, un material que 
proporcionan un alto índice de tracción gracias a su acabado superficial liso, alta resistencia a la 
humedad y una elasticidad suficiente que le permite adaptarse con facilidad a las pequeñas 
irregularidades del terreno sin necesidad de tener un labrado (20). 
2.2.2 Movimiento radial 
 
Una vez determinado el sistema para el movimiento vertical se procede a determinar el método de 
movimiento radial, para lo cual se platean dos soluciones, la primera consta del uso de sistemas de 
guías curvas del fabricante THK y la segunda es el uso de un perfil tipo H de aluminio curvado con una 
dobladora de caños (ver Ilustración 12). 
 
 
Ilustración 12 Dobladora de caños 
Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=3EeahZWFjTg 
 
Si bien en términos de resistencia mecánica las guías curvas de la marca THK resultan ser la mejor lo 
opción, no son de fácil adquisición en Colombia, razón por la cual la segunda alternativa resulta de 
mayor facilidad al momento de la implementación y posibles necesidades de reparación del 
dispositivo. Para el movimiento radial las guías THK poseen un sistema de rodamiento que se adapta 
a la curvatura del riel y realiza una limpieza constante de la jaula de bolas lo cual reduce 
significativamente su mantenimiento y prolonga la vida útil del sistema, dotándolo de una resistencia 
a condiciones adversas y previniendo el ingreso de agentes contaminantes a la jaula de bolas. Este 
sistema de guías curvas está diseñado para usos industriales (ver Ilustración 13), es decir, soportan 
cargar en el orden de los kilo-Newton, esta información se muestra en la ficha técnica del fabricante 
que se encuentra en la sección de anexos. 
 
 
Ilustración 13 Guías curvas 
Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=3EeahZWFjTg 
https://www.youtube.com/watch?v=3EeahZWFjTg
33 
 
 
 
Respecto a la alternativa del perfil en H curvado se presenta un problema adicional, al no poseer un 
sistema de rodadura prediseñado nace la necesidad de diseñarlo con el fin que el dispositivo pueda 
moverse con la menor resistencia posible, para ello se tomó como base el sistema planteado en el 
proyecto “Development of an automatic cutting system for harvesting oil palm fresh fruit bunch (FFB)” 
(18) el cual es un dispositivo pensado para escalar y realizar el corte de los frutos de la palma de 
aceite africana. 
 
 
Ilustración 14 Sistema de rodadura 
Fuente: Autores 
 
Como se puede ver en la imagen (ilustración 14) el sistema de rodadura consta de rodamientos 
orientados vertical y horizontalmente, donde los rodamientos verticalmente se encargan de ser el 
apoyo estructural del cabezal móvil, es decir son las piezas que soportan todo el peso del cabezal, 
mientras que los rodamientos orientados horizontalmente son los encargados de servir de guías para 
el desplazamiento siguiendo la geometría del riel curvado. 
 
 
Ilustración 15 Solución planteada del sistema de rodadura 
Fuente: Autores 
 
Basados en el sistema de rodadura el proyecto “Development of an automatic cutting system for 
harvesting oil palm fresh fruit bunch (FFB)” y la facilidad de rápido cambio que presenta el sistema de 
la empresa THK se diseña una estructura a partir una lámina de material metálico la cual tendrá 
cuatro ejes, dos de estos orientados verticalmente y los restante verticalmente (asemejando el 
sistema del proyecto base) en estos ejes se instalara rodamientos comerciales que serán los 
encargados de disminuir la fricción generada al desplazarse el cabezal de corte (ver Ilustración 15). 
 
34 
 
 
Adicionalmente el cabezal de corte contará con al menos un par de estas piezas con el fin de que la 
carga generada por el este se distribuya en múltiples puntos previniendo daños y desgaste excesivo 
en el riel curvo. 
2.2.3 Cabezal de corte 
 
Mediante lo anteriormente expuesto se hace evidente que el cabezal de corte requiere de al menos 
3 grados de libertar los cuales serían el desplazamiento radial a través del riel, desplazamiento 
horizontal para la aproximación de la herramienta de corte y la angulación de esta. Para los 
desplazamientos longitudinales del cabezal de corte se empleará una correa dentada abierto (ver 
Ilustración 16), esto basados en los sistemas de desplazamiento de las máquinas de corte laser, 
puesto que es un sistema de guía y desplazamiento ligero, adaptable y de fácil remplazo. 
 
 
Ilustración 16 Correa dentada 
 Recuperado de: https://laniakea.mx/index.php?route=product/product&product_id=92 
 
Adicional de la correa dentada se empleará rieles de deslizamientos los cuales serán los encargados 
de suavizar el movimiento horizontal y soportar las cargas generadas con el instrumento de corte 
(ver Ilustración 17). 
 
 
Ilustración 17 Riel de deslizamiento 
Recuperado de: https://www.richelieu.com/us/es/categoria/bisagras-correderas-sistemas-de-
apertura/correderas/correderas-estandar/riel-de-deslizamiento-para-gaveta/1008323/sku-T21322G18 
 
El cabezal constará de dos piezas diferentes, la primera será la encargada de ser la unión entre los 
sistemas de rodadura del riel principal, la base para la instalación de los rieles de deslizamiento y la 
base para la instalación de los motores del cabezal. La segunda pieza será la que permitirá la 
aproximación de la herramienta de corte el tronco del árbol. 
35 
 
 
 
 
Ilustración 18 Cabezal de corte 
Fuente: Autores 
 
En la punta de la base del sistema de corte, se encontrará la herramienta de corte intercambiable 
comercial,con el fin de garantizar la profundidad del corte se empleará una barrera física que a su 
vez será el lugar donde se atornillará la herramienta de corte. Cabe destacar que la base de del 
sistema de corte solo de desplazará hasta que la barrera física haga contacto con el árbol 
comprimiendo los resortes, con el fin de determinar este contacto se empleará un sensor SHARP 
infrarrojo posicionado en la base (ver Ilustración 18). 
 
Para la modificación del ángulo de la herramienta de corte se empleará un sistema piñón engrane 
conectado a un moto-reductor que se encargará de mantener correctamente angulada la 
herramienta de corte (ver Ilustración 19). Al igual que en el sistema de resortes de los puntos de 
contacto, los ejes que albergan los resortes poseerán muescas en sus puntas para la instalación de 
retenes de seguridad para mantener todo el mecanismo unido. 
 
 
Ilustración 19 Sistema de angulación 
Fuente: Autores 
 
Cabe destacar que posterior a que la herramienta de corte hace contacto con la superficie de la 
corteza y comprime hasta cierto punto los resortes, la base del sistema de corte se detiene y las 
36 
 
 
adaptaciones a la corteza pasan a ser realizadas por los 4 resortes, los cueles poseen una mejor 
respuesta ante estas variaciones. 
2.3 SELECCIÓN DE MATERIALES Y MOTORES 
Al tratarse de un proyecto enfocado al agro colombiano se sabe que las condiciones ambientales no 
son extremas gracias a la ubicación geográfica del país, es decir, no se presentan temperatura bajo 
cero en ninguno de los meses del año y la máxima temperatura promedio alcanza oscila entre los 35 
a 43 grados Celsius, dependiendo de la zona del país. 
Adicionalmente al tratarse de un dispositivo que debe ser transportado por un usuario de árbol a 
árbol al momento de realizar el proceso de sangría del árbol de látex los materiales de los cuales este 
fabricado deben ser de una baja densidad pero que posean buenas prestaciones mecánicas, 
adicionalmente deben tener un costo relativamente bajo, con el fin de que el dispositivo no resulte 
extremadamente costoso. 
Con estos requerimientos y basados en los proyectos guías se determina que los materiales 
comúnmente empleados son los metales, razón por la cual se buscara el metal con la mejor relación 
densidad-precio: 
 Densidad entre los 2000 y 3000 𝐾𝑔/𝑚3 
 Costo por 𝐾𝑔 entre los 1000 a 5000 COP. 
Con lo anterior se procese a realizar la selección de los materiales de las piezas mediante el diagrama 
de Ashby de estos dos parámetros presentados, haciendo uso del programa CES EduPack con su 
versión educativa: 
 
 
Gráfico 2 Diagrama densidad Vs costo 
Fuente: Autores 
37 
 
 
De lo cual se puede apreciar que las únicas familias de materiales que cumplen con las condiciones 
deseadas son los metales y los vidrios (ver Gráfico 2). 
 
Gráfico 3 Diagrama densidad Vs costo 
Fuente: Autores 
Acercando el diagrama de Ashby a la región de interés se determina que los dos materiales que 
cumplen con los requerimientos son las aleaciones de aluminio y el vidrio, de los cuales se descarta 
el vidrio puesto que al ser un material cerámico presenta una elevada fragilidad, por ende, el material 
de trabajo será el aluminio en su referencia comercial para perfiles cuadrado y en I. (ver Gráfico 3). 
Con el fin de seleccionar el tipo de motor más conveniente para el proyecto se emplea la siguiente 
tabla comparativa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
38 
 
 
Tabla 1 Cuadro comparativo de los diferentes motores eléctricos y sus características 
Recuperado de: https://www.scribd.com/document/205708169/Cuadro-Comparativo-de-Motores 
 
De lo cual se selecciona un motor de corriente continua independiente, puesto que las necesidades 
de movimiento no requieren de gran exactitud, pero si se requiere de fuerzas significativas para 
poderse desplazar verticalmente por el árbol, es decir, el motor será uno de altas RPM y a la salida 
de su eje se encontrará una caja de engranajes que transforme dicha RPM en un torque significativo, 
comercialmente estos motores se conocen como moto-reductores. 
 
Ilustración 20 Motorreductor 
Recuperado de: http://dagabot.com/home/index.php/motores-actuadores/motores-dc/motorreductor-ghm-02-detail 
 
De jaula de 
ardilla o rotor 
en cortocircuito 
A - B - C - D
Rotor bobinado 
E - F
BRUSHLESS (sin 
escobillas)
Concebidos como los universales, es un motor 
de corriente contínua sin colector ni 
escobillas.
Un captador angular de conmutación 
permite la alimetanción sinusoidal del 
motor, su posición y el control de la 
velocidad.
Electrodomésticos, menor mantenimiento. 
Trabajos sucios, construcción cerrada. 
Máquinas herramientas, posicionamiento.
C
O
R
R
IE
N
TE
 A
LT
ER
N
A
Arranque en carga en medianas y grandes 
potencias mediante el empleo de 
resistencias rotóricas.
El inductor no necesita alimentación con 
corriente contínua. Par de arranque 
potente. Intensidad de arranque muy 
superior a la nominal. La velocidad varía con 
la carga y depende de la frecuencia y del 
número de polos. Construcción más sencilla 
y económica. 
UNIVERSALES
Igual contrucción que el motor c.c. serie. Rotor 
bobinado con colector
Alimentación con C.A. monofásica. Par de 
arranque muy elevado.
Usados en pequeñas potencias y altas.
Rotor bobinado, provisto de anillos. Estator 
divido en ranuras en las que se inserten las 
bobinas inductoras.
SINCRONOS
Basados en el movimiento de una masa 
metálica por la acción de un campo magnetico. 
Por ello su rotor está en cortocircuito, sin 
colector ni anillos. Estator dividido en ranuras 
en las que se insertan las bobinas inductoras.
A
SI
N
C
R
O
N
O
S 
D
E 
IN
D
U
C
C
IÓ
N
Rotor bobinado y provisto de anillos rozantes. 
Cos = 1 Estator dividido en ranuras en las que 
se insertan las bobinas inductoras. 
Alternadores reversibles.
Necesita de una excitatriz, alimentada en 
c.c. para excitar el bobinado inductor y 
embalar el motor. Velocidad constante e 
independiente de la carga.
Los de simple jaula se emplean en 
pequeñas potencias para arranques directos 
o estrella-triángulo. En medianas potencias 
se usan de doble jaula, con sistemas de 
arranque en carga mediante resistencias 
estatóricas o autotransformadores.
PASO A PASO
MOTOR
INDEPENDIENTE
SERIE
SHUNT
COMPOUND
En medianas y grandes potencias donde no 
se requiera regulación de velocidad ni 
arranque en carga. El arranque se realiza en 
estrella-triángulo.
Grúas, Tracción eléctrica (locomotoras), 
Ventiladores, Transporte por cables.
Máquina - Herramienta, Ascensores, 
Máquinas de papel, compresores.
Pequeños motores, Ventiladores, Cizallas, 
Molinos
C
O
R
R
IE
N
TE
 C
O
N
TÍ
N
U
A
CARACTERÍSTICAS
Estator alimentado por impulsos de c.c. 
Rotor polarizado con imanes permanentes
Rotor o inducido bobinada, provisto de 
colector. Estator formado por dos bobinas 
inductoras o excitación, rodeando sendas 
masas polares. La velocidad depende de la 
corriente de excitación, de la resistencia del 
circuito del inducido y de la tensión de 
alimentación. Por ello han sido usados para 
regular la velocidad antes de la aparición de 
los variadores.
ELEMENTOS DISTINTIVOS 
Polaridad del estator variable y controlada 
por trenes de pulsos.
Velocidad estable. Bobinas de excitación 
alimentadas con independencia del 
inducido.
Excitación en serie con el inducido. Motor 
muy inestable (sin carga se embala)
Velocidad estable. Bobinas de excitación 
alimentadas en paralelo con el inducidol.
Bobinas de exitación en serie - paralelo con 
el inducido. Velocidad relativamente 
estable.
CUADRO COMPARATIVO DE LOS DIFERENTES MOTORES ELÉCTRICOS Y SUS CARÁCTERÍSTICAS
APLICACIONES
Motores de pequeña potencia que precisen 
un control exacto de las revoluciones. 
Máquina - Herramienta 
39 
 
 
Por último, cabe destacar que los materiales de los resortes, guías de desplazamiento y correas 
dentadas, están estipulados porlos diversos fabricantes de estos artículos, por lo cual solo se realizan 
criterios de selección por dimensiones y cargas admisibles, tablas presentes en los anexos. 
2.4 CÁLCULOS 
2.4.1 Alternativa de solución 1 
Una vez con todo lo anteriormente expuesto se procede a generar todos los archivos CAD para su 
correspondiente simulación y generar los primeros datos teóricos para calcular las piezas, más 
específicamente las piezas estructurales críticas, estos cálculos se realizaran mediante análisis 
estáticos y de resistencia ya que el ciclo de trabajo del dispositivo es de aproximadamente 2 horas 
cada dos días y durante este periodo de tiempo no experimenta grandes fluctuaciones en las cargas 
aplicadas gracias a la naturaleza cilíndrica casi perfecta del árbol de caucho y al ser cultivos clónicos 
el diámetro del tronco de todos los árboles no presentan variaciones significativas. 
 
Ilustración 21 Ensamble de la geometría deseada solución 1 
Fuente: Autores 
Para esto se crea un ensamblaje tentativo con la geometría deseada y se estima el peso del dispositivo 
mediante las propiedades mecánicas presentes en la interfaz gráfica del programa Inventor, siendo 
este peso tentativo de 6.78𝐾𝑔, cabe destacar que este peso no está tomando en cuenta los 
componentes electrónicos como baterías, pulsadores, procesadores y demás, razón por la cual se 
asumirá un peso de 10𝐾𝑔 
Con este peso inicial y el coeficiente de fricción de las llantas, el cual se aproxima a 0.5 con un 
coeficiente de confianza del 20% basados en tablas experimentales de la literatura (ver Tabla 2) y 
sabiendo que existirán dos puntos motrices se puede asumir que el peso se distribuirá de manera 
uniforme entre ambos, es decir, cada punto soporta una carga de 5 𝐾𝑔 y conociendo el radio de las 
ruedas de 2.7 𝑐𝑚 se puede calcular el torque mínimo del motor resultante de la multiplicación de 
estos dos parámetros. 
𝜏 = 5 𝐾𝑔 ∗ 2.7 𝑐𝑚 
40 
 
 
𝜏 = 13.5 𝐾𝑔 ∗ 𝑐𝑚 
Con este criterio se selecciona un moto-reductor comercial de 18 𝐾𝑔 * 𝑐𝑚, se selecciona un motor 
con esta diferencia con el fin de compensar el peso de los diversos componentes electrónicos y 
demás aspectos que puedan variar al momento de realizar un montaje físico. 
Una vez estipulado el torque mínimo del motor se procede a calcular la constante elástica de los 
resortes del sistema de amortiguación para lo cual se evaluará un resorte individualmente puesto 
que todos se encuentran posicionados de manera simétrica y poseen el mismo rango de movilidad. 
 
Gráfico 4 Diagrama resortes 
Fuente: Autores 
Con el fin de poder realizar estos cálculos se analiza la fuerza F que experimenta cada resorte 
individualmente para lo cual se asume que la fuerza que es necesaria para soportar el mecanismo en 
el árbol se distribuirá de manera uniforme en cada uno de estos, esta fuerza se determina de dividir 
el peso estimado del dispositivo con el coeficiente de fricción anteriormente estipulado de 0.5. 
𝐹𝑡 =
10 𝐾𝑔
0.5
= 20 𝐾𝑔 
Se conoce que en el dispositivo hay un total de 32 resortes, distribuidos en grupos de cuatro en cada 
punto de contacto, se puede asumir que la fuerza que debe ejercer cada resorte será de: 
𝐹 =
𝐹𝑡
32
=
20 𝐾𝑔
32
 
𝐹 =
5
8
𝐾𝑔 
Una vez con esta fuerza y sabiendo que la deformación inicial X del resorte será de tres centímetros, 
se puede calcular la constante de elongación mediante la siguiente ecuación: 
𝜇 =
𝐹
𝑋
=
5
8 𝐾𝑔
3 𝑐𝑚
 
𝜇 = 20.83
𝐾𝑔
𝑚
 Ó 𝜇 = 204.375
𝑁
𝑚
 
41 
 
 
Adicionalmente por condiciones de diseño se sabe que la máxima deformación X que experimentará 
cada resorte será de diez centímetros, esta información se empleará más adelante en el cálculo de 
algunos componentes con fin de prever el peor caso posible. 
Una vez determinado este coeficiente se procede a calcular el eslabón más crítico de la estructura 
del dispositivo, el cual resulta ser los pilares en los cuales se anclan los resortes del sistema de 
tracción, para esto se analizara estos pilares como vigas empotradas para soportar las cargas 
aplicadas y no superar un ángulo de deformación de 0.5 grados, esto con el fin de garantizar tanto la 
vida útil del armazón como la conservación de la geometría del mismo, ya que esta resulta critica 
para que los dos sistemas de suspensión confrontados se apoyen correctamente sobre la superficie 
de la corteza. 
 
Ilustración 22 Pilares de los resortes 
Fuente: Autores 
Como se puede ver a cada pilar se anclan un total de cuatro resortes, para el cálculo de este 
componente se procederá a analizarlos como una viga empotrada con cuatro fuerzas puntuales 
quedando de la siguiente manera: 
 
Gráfico 5 Diagrama de análisis mecánico pilares del resorte 
Fuente: Autores 
42 
 
 
Donde P será igual: 
𝑃 = 𝜇 ∙ 10𝑐𝑚 = 20.4375 𝑁 
Realizando momento en el origen se obtiene que: 
𝑀 = 𝑃(10 + 25 + 90 + 105) 
𝑀 = 4.70062
𝑁
𝑚
 
Mientras que de sumatoria de fuerzas en los ejes se obtiene que: 
𝑅𝑥 = 0 
𝑅𝑦 = 4𝑃 ; 𝑅𝑦 = 81.75𝑁 
De lo cual se obtiene los diagramas de esfuerzo cortante y momento flector: 
 
Gráfico 6 Diagrama esfuerzo cortante y momento flector pilares de los resortes 
Fuente: Autores 
De lo cuales se obtiene que el momento máximo es igual a 4.7 𝑁/𝑚 y el esfuerzo cortante máximo 
es de 81.75 𝑁, con estos valores se procede a hallar el are mínima con la cual el elemento no fallará. 
Es importante resaltar que para determinar las propiedades mecánicas del aluminio se empleó la 
tabla presente en el libro de Mecánica de Materiales de Beer and Johnston en su sexta edición, 
empleando como referencia el aluminio 2017-T6 (Gráfico 8). 
43 
 
 
 
Gráfico 7 Propiedades de los materiales usados en ingeniería 
Recuperado de: https://es.slideshare.net/H-Kramer/mecanica-de-materiales-beer-johnston 
Con estos datos se procede a calcular el lado mínimo del perfil mediante el momento flector: 
455𝑀𝑃𝑎 =
2.348𝑁 ∙ 𝑚
𝑆𝑚𝑖𝑛
 
𝑆𝑚𝑖𝑛 = 10.33 ∙ 10
−9 
𝑆𝑚𝑖𝑛 =
1
6
∙ 𝐿3 
𝐿 = 3.96 𝑚𝑚 
 
De lo cual se determina que para un perfil cuadrado la mínima área que debe tener es de 16 𝜇𝑚2 y 
realizando este análisis, pero ahora con el esfuerzo cortante se obtiene los siguientes resultados: 
44 
 
 
275𝑀𝑃𝑎 =
3
2
∙
81.75𝑁
𝐴𝑟𝑒𝑎
 
𝐴𝑟𝑒𝑎 = 445.9 𝑝𝑚2 
Por último, se analiza mediante la función de singularidad, despejando la inercia del perfil, quedando 
de la siguiente manera: 
𝐼 =
1
𝐸𝜃
∙ ∫−𝑀𝑑𝑥 
𝐼 =
1
75𝐺𝑃𝑎 ∙ 0.00872665
(−
𝑅𝑦
2
< 𝑋 − 0 >2+
𝑃
2
< 𝑋 − 10 >2+
𝑃
2
< 𝑋 − 25 >2+
𝑃
2
< 𝑋 − 90 >2+
𝑃
2
< 𝑋 − 105 >2+𝑀 < 𝑋 − 0 >) 
Todo esto analizado en el punto más extremo, es decir 𝑥 = 105, dando como resultado una inercia 
de: 
𝐼 = 307.459423 ∙ 10−12𝑚4 
Y sabiendo que la ecuación de la inercia para figuras cuadradas es: 
𝐼 =
1
3
∙ 𝐿4 
Se obtiene que el lado mínimo es 5.5 mm, es decir el área mínima resultante será de: 
𝐴𝑟𝑒𝑎 = 30.25𝜇𝑚2 
Siendo esta el área de mayor tamaño, es decir la que se empleara para la selección del perfil para la 
estructura, cabe destacar que este valor aún no contempla es factor de seguridad igual a 1, puesto 
que los alcances de este proyecto no se contempla la implementación del proyecto, si desease 
implementar solo haría faltaría multiplicar este valor por el factor de seguridad a trabajar. 
Para realizar la selección del factor de seguridad se recomienda el uso de normas (nacionales o 
internacionales) tales como la AD-MERKBLATT, norma europea, la cual contempla factores de 
seguridad tanto para la prueba de los materiales como para su puesta a servicio en los proyectos, 
concretamente para materiales no ferrosos estipula factores de seguridad para pruebas de 1,1 y para 
servicio de 1,5. 
 
45 
 
 
Posteriormente se procede a calcular el perfil tipo I, sabiendo que este se encontrará soldado al 
armazón experimentará las siguientes fuerzas y momento. 
 
Gráfico 8 Diagrama fuerza-momento 
 Fuente: Autores