Diseño y validación estructural de un sistema mecánico de elevación para columnas tipo reticular utilizando análisis por elementos finitos

Autores/as

  • Francisco Echeverria Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador. Autor/a https://orcid.org/0000-0002-3364-7260
  • Gloria Vanegas-Zabala Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador. Autor/a https://orcid.org/0000-0003-0490-996X
  • Pablo Amancha-Proaño Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador. Autor/a https://orcid.org/0000-0003-1502-6118
  • Marco Pilco-Núñez Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador. Autor/a https://orcid.org/0000-0003-2317-6597

DOI:

https://doi.org/10.63957/arksis.v1i1.0004

Palabras clave:

análisis por elementos finitos, columna reticular, elevación mecánica, ergonomía industrial, diseño industrial, CAD

Resumen

La instalación de escenarios modulares con estructuras de tipo reticular requiere levantar estructuras interconectadas que pesan hasta 175 kg, por medio de un esfuerzo manual, lo que genera riesgos musculoesqueléticos para el personal técnico. Este estudio presenta el diseño y la validación mediante elementos finitos en el software CAD para establecer el soporte estructural de un sistema mecánico de elevación adaptable a columnas reticulares de 12 m de altura, destinado a reducir el esfuerzo físico y mejorar la seguridad laboral. Se desarrolló una metodología basada en diseño de producto (Lobach) y análisis estructural computacional mediante el método de elementos finitos. El prototipo combina un motor eléctrico AC de 500 kg, poleas y una estructura de acero, que en conjunto permiten una elevación controlada de las estructuras. Los resultados de la simulación muestran un desplazamiento máximo de 3,81 mm y esfuerzos de 82,3 MPa, valores dentro del límite elástico del material, lo que garantiza la integridad estructural del sistema. Por tanto, este dispositivo reduce la cantidad de operadores de 4 a 1, eliminando la manipulación manual de cargas pesadas. Además, su bajo costo de producción representa una opción económica para pequeñas empresas del sector de eventos. Finalmente, a partir de los resultados se destaca que el sistema es seguro, ergonómico y viable para su implementación industrial.

Biografía del autor/a

  • Francisco Echeverria, Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador.

    Francisco Echeverría es investigador y profesional en ingeniería con especialización en diseño industrial aplicado a soluciones mecánicas y estructurales. Su trabajo académico y profesional se enfoca en la integración de métodos cuantitativos de análisis, diseño asistido por computadora (CAD) y técnicas de ingeniería estructural para abordar problemas técnicos reales en contextos productivos y de manufactura, con especial atención en la sinergia entre diseño eficiente, seguridad operativa y ergonomía industrial. Ha liderado investigaciones centradas en la conceptualización, modelado y análisis estructural por elementos finitos de sistemas mecánicos innovadores, tales como dispositivos de elevación para estructuras modulares tipo truss, con aplicaciones directas en la industria de eventos y montaje de escenarios. Su enfoque metodológico combina estándares de diseño de producto, criterios de seguridad y análisis numérico para validar soluciones de ingeniería de bajo costo y reproducción práctica. A través de su trayectoria, Echeverría ha demostrado un compromiso constante con la aplicabilidad de métodos de ingeniería moderna y el uso de herramientas computacionales avanzadas para generar soluciones replicables en entornos industriales y de producción.

  • Gloria Vanegas-Zabala, Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador.

    Gloria Isabel Vanegas Zabala es una investigadora y docente de Ecuador con una destacada trayectoria en ingeniería, automatización y análisis de datos. Obtuvo su doctorado en Automática, Robótica e Informática Industrial en la Universitat Politècnica de València, además de una maestría en Robótica y Automatización y formación básica en electrónica y computación. Su trabajo profesional se centra principalmente en la educación superior, donde ha desempeñado roles de docencia y gestión en áreas como la automatización, redes, telecomunicaciones y sistemas. Ha publicado artículos en revistas indexadas que abordan problemas reales usando modelos estadísticos y análisis multivariante, con énfasis en variables climatológicas y planificación técnica.

  • Pablo Amancha-Proaño, Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador.

    Pablo Israel Amancha Proaño es un profesor e investigador ecuatoriano vinculado a la Pontificia Universidad Católica del Ecuador (PUCE) en Ambato. Allí, enseña en áreas relacionadas con ingeniería, diseño industrial y manufactura avanzada. Su trabajo combina la investigación académica con aplicaciones prácticas de ingeniería, cubriendo temas como optimización de materiales, prototipado rápido, ingeniería inversa y aprendizaje virtual, con varias publicaciones en revistas científicas y congresos. Entre sus aportes, destacan proyectos enfocados en optimizar procesos y productos mediante manufactura aditiva, así como estudios sobre estrategias de aprendizaje y diseño de instrumentos terapéuticos, reflejando un enfoque interdisciplinario. En conjunto, su perfil profesional combina diseño, análisis técnico y educación, con un compromiso claro con la innovación, la mejora de procesos y la formación de estudiantes en ingeniería y diseño.

  • Marco Pilco-Núñez, Carrera de Diseño Industrial, Escuela de Hábitat, Infraestructura y Creatividad, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ambato 180207, Ecuador.

    Es un ingeniero mecánico con una sólida formación y experiencia en el área de la ingeniería y la docencia. Posee un Magister en Mecánica con mención en Manufactura, complementando su título de grado como Ingeniero Mecánico. Profesionalmente, combina su experiencia en ingeniería con una consolidada trayectoria académica.

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Publicado

2026-01-23

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Vol. 1 Núm. 1 (2026): La ciencia no conoce país, porque el conocimiento le pertenece a la humanidad y es la antorcha que ilumina el mundo

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Artículos de Investigación

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Cómo citar

[1]
F. Echeverria, G. Vanegas Zabala, P. Amancha Proaño, and M. Pilco Núñez, “Diseño y validación estructural de un sistema mecánico de elevación para columnas tipo reticular utilizando análisis por elementos finitos”, ARKSIS-Journal, vol. 1, no. 1, pp. 19–32, Jan. 2026, doi: 10.63957/arksis.v1i1.0004.