17688187 Memoria Puente Grua de 100 10 t de Capacidad y 25 m de Luz 1

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Puente gra de 100/10 t de capacidad y 25 m de luz 1

Resumen

El montaje de las centrales de generacin elctrica requiere necesariamente desplazar grandes piezas de forma precisa. Tal es el caso del montaje sobre sus cojinetes del cigeal de unmotor disel cuya masa puede alcanzar las 100 toneladas. Para efectuar dicha operacin serequiere un aparato de elevacin, concretamente un puente gra, que debe ser capaz no slode desplazar dicha carga, sino que adems debe hacerlo lentamente, de forma precisa y,sobretodo, minimizando la amplitud de las oscilaciones de la carga que provocaran el

golpeteo del cigeal sobre el cojinete causando as la rotura ste. Por esta razn, los puentesgra para el montaje de centrales elctricas se proyectan no slo de capacidad suficiente, sinoadems con una elevada rigidez. Este hecho se pone de manifiesto en la especificacin de ladeflexin mxima admisible para la viga principal del puente, pasando de un valor del ordende 1/250 de la luz entre rales en los puentes convencionales hasta 1/1000 en los puentes demontaje.

Por otra parte, es necesario remarcar que salvo que se produjera una rotura inesperada delcomponente cuya masa establece la capacidad de carga del puente, en este caso el cigealantes mencionado, la gra no efectuar posiblemente a lo largo de su vida en servicio ms delas dos operaciones a plena carga correspondientes al montaje y posterior desmantelamientode la central.

Para el montaje de las piezas restantes de menor tamao, as como para llevar a cabo lastareas de mantenimiento de la planta, suele disponerse adems un segundo mecanismo de

elevacin sobre el mismo puente. Dicha elevacin auxiliar, de menor capacidad de carga,opera frecuentemente a mayor velocidad que la principal.

La sintetizacin de todo lo anteriormente expuesto conduce al hecho de que estos puentessingulares estn especficamente dimensionados para efectuar un nmero muy reducido demaniobras a plena carga y que, en consecuencia, estn tremendamente sobredimensionados para las restantes operaciones. As pues, se proyectan y construyen a medida y son nicos.


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SumarioResumen .....................................................................................................................................1Sumario.......................................................................................................................................31. Glosario de trminos...............................................................................................................72. Prefacio...................................................................................................................................9

2.1. Motivacin del proyecto..................................................................................................92.2. Los aparatos de elevacin en la industria ........................................................................92.3. Los puentes gra............................................................................................................102.4. Los puentes gra para el montaje de centrales elctricas ..............................................10

3. Introduccin..........................................................................................................................133.1. Objetivo del proyecto ....................................................................................................133.2. Alcance del proyecto .....................................................................................................13

4. Especificacin del proyecto..................................................................................................154.1. Criterios de diseo .........................................................................................................154.2. Condiciones de servicio.................................................................................................17

5. El carro .................................................................................................................................195.1. Los ganchos...................................................................................................................19

5.1.1. Generalidades .........................................................................................................195.1.2. Seleccin.................................................................................................................19

5.2. Estudio de la transmisin por cable...............................................................................205.2.1. Disposicin.............................................................................................................205.2.2. Rendimiento ...........................................................................................................23

5.3. Los cables ......................................................................................................................235.3.1. Generalidades .........................................................................................................235.3.2. Dimensionamiento y seleccin...............................................................................255.3.3. Dispositivos de sujecin.........................................................................................27

5.4. Dimensionamiento de las poleas ...................................................................................315.5. Dimensionamiento de los tambores...............................................................................32


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5.5.1. Clculo del dimetro mnimo................................................................................. 325.5.2. Clculo de la longitud mnima............................................................................... 32

5.6. Accionamiento de los tambores.................................................................................... 355.6.1. Clculo de las relaciones totales de reduccin....................................................... 375.6.2. Seleccin de motores ............................................................................................. 385.6.3. Seleccin de los reductores de alta velocidad........................................................ 415.6.4. Diseo de las etapas de reduccin de baja velocidad............................................. 43

5.7. La traslacin del carro................................................................................................... 465.7.1. Dimensionamiento de las ruedas............................................................................ 465.7.2. Clculo de la relacin de transmisin .................................................................... 495.7.3. Seleccin del motor................................................................................................ 495.7.4. Seleccin del reductor de alta velocidad................................................................ 515.7.5. El pin de ataque.................................................................................................. 51

6. El puente .............................................................................................................................. 536.1. La traslacin del puente ................................................................................................ 53

6.1.1. Dimensionamiento de las ruedas............................................................................ 53

6.1.2. Clculo de la relacin de transmisin .................................................................... 546.1.3. Seleccin de los motores........................................................................................ 546.1.4. Seleccin de los reductores de alta velocidad........................................................ 55

6.2. Los carriles .................................................................................................................... 567. Inspecciones y pruebas......................................................................................................... 578. Seguridad de operacin de la mquina ................................................................................ 59

8.1. Interruptores .................................................................................................................. 59

8.2. Contactos de fin de recorrido ........................................................................................ 598.3. Conductos y cableado ................................................................................................... 608.4. Tomas de tierra.............................................................................................................. 608.5. Alumbrado .................................................................................................................... 608.6. Seal acstica de aviso.................................................................................................. 618.7. Equipo de control .......................................................................................................... 61


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9. Mantenimiento y lubricacin................................................................................................639.1. Mantenimiento de los cables de elevacin ....................................................................639.2. Proteccin de la estructura.............................................................................................639.3. Lubricacin de los cojinetes ..........................................................................................649.4. Lubricacin de los reductores de alta velocidad............................................................64

10. Pintura.................................................................................................................................6510.1. Preparacin de las superficies......................................................................................6510.2. Aplicacin de las pinturas............................................................................................6510.3. Tipo de pintura.............................................................................................................66

11. Estudio de impacto ambiental ............................................................................................6711.1. Impacto visual..............................................................................................................6711.2. Contaminacin acstica...............................................................................................6711.3. Residuos especiales .....................................................................................................6711.4. Desmantelamiento y reciclaje......................................................................................67

Conclusiones.............................................................................................................................69Agradecimientos.......................................................................................................................71

Bibliografa...............................................................................................................................73Bibliografa complementaria................................................................................................73


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1. Glosario de trminos

Aparejo: Sistema de poleas compuesto de dos grupos, uno fijo y el otro mvil. Una cuerda oun cable, afianzado por uno de sus extremos en el armazn de la primera polea fija, corre por las dems mientras en su otro extremo acta la fuerza. Polipasto.

Cabrestante: Torno que se emplea para mover grandes pesos por medio de una maroma ocable que se va arrollando en l a medida que gira movido por un motor.

Cncamo: Pieza de acero en forma armella que sirve para fijar cables o amarrar cabos.

Eslinga: Maroma provista de ganchos para levantar grandes pesos.

Guardacabos: Pieza de forma almendrada, generalmente metlica y agujereada por el centro,utilizada para reforzar y dar forma a un ojal practicado en el extremo de un cable doblndolosobre s mismo.

Polipasto: Sistema de poleas montado sobre una traviesa a la que se fija un gancho.


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2. Prefacio

2.1. Motivacin del proyecto

La idea de desarrollar este proyecto surge tras una visita guiada a los grupos 1 y 2 de lacentral trmica Ibiza III. Dicha central fue construida en 1979 y genera energa elctricamediante motores disel. Para llevar a cabo el montaje y posterior mantenimiento de losdiversos componentes de la planta, se instal en la misma un puente gra con dos mecanismos

independientes de elevacin. El primero de ellos, la elevacin principal, tena una capacidadde carga de 85 t y se dimension especficamente para efectuar el montaje de los grandescigeales de los dos motores disel que suministraban la potencia. El segundo, la elevacinauxiliar, tenia una capacidad de carga de 15 t y serva para el montaje de las piezas menores,as como llevar a cabo las labores de mantenimiento cotidiano. La luz entre carriles del puenteera de 22 m.

Este documento trata de reproducir una mquina similar, con las mismas condiciones de

operacin y servicio pero con distintas medidas y capacidades de carga.

2.2. Los aparatos de elevacin en la industria

A lo largo de la historia, la industria siempre ha dependido en mayor o menor medida de lamaquinaria pesada para poder llevar a cabo su actividad. A causa de la amplia diversidad de la

industria moderna, existen un sinfn de aplicaciones que requieren procesos y maquinariaespecfica. Sin embargo, existen determinadas mquinas que, por la naturaleza de sufuncionalidad, tienen cabida en prcticamente todo el mbito industrial. Tal es el caso de losaparatos de elevacin. La constante necesidad de mover grandes cargas en tiempos pequeosconvierte a dichos aparatos en verdaderos protagonistas dentro del mundo industrial.


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A excepcin de las pequeas gras para la industria ligera u otras actividades, la diversidad detipos es tan grande que hace inviable la construccin en serie de los aparatos de elevacin.Incluso los aparatos ms generalizados, como los puentes gra o las gras giratorias, difierenmucho tanto por la velocidad de funcionamiento, como por la capacidad de carga o la alturade elevacin. Por esta razn, cada aplicacin requiere frecuentemente un estudio detallado yun proyecto a medida.

2.3. Los puentes gra

A pesar de que se usan tanto en el interior de las fbricas como en superficies descubiertas, ladisposicin de los puentes gra los convierte muchas veces en la nica solucin viable para eldesplazamiento de grandes cargas dentro de las naves industriales. Estos aparatos estnformados por un puente que puede desplazarse transversalmente sobre rales, encima del cualse encuentra un carro que a su vez puede desplazarse a lo largo del puente. Dicho carro portael cabrestante desde el que se descuelga el gancho. La combinacin de los movimientos del

puente y del carro hace posible posicionar el gancho sobre prcticamente cualquier punto dela superficie de la nave.

2.4. Los puentes gra para el montaje de centrales elctricas

En el sector elctrico y ms concretamente en las centrales de generacin elctrica, no se

requiere desplazar constantemente grandes cargas para desempear la actividad de la planta. No obstante, el gran tamao de la maquinaria utilizada para producir la electricidad como sonlos alternadores, los motores o las turbinas requiere la instalacin dentro de la propia planta deun puente gra de gran capacidad para llevar a cabo el montaje de los grupos durante laconstruccin de la central. Dicha gra deber ser especficamente dimensionada en cuanto acapacidad de carga para levantar la pieza ms pesada de todas cuantas debern montarse.


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Asimismo, y puesto que el puente deber desplazarse sobre los muros de hormign de la propia nave, ste deber proyectarse con unas dimensiones acordes a la central en la que seinstalar. La luz entre rales y la altura disponible sobre stos son pues parmetrosdeterminados por el tamao de la nave.

Por otra parte, la naturaleza de la tarea a realizar, esto es, el montaje preciso de piezasdelicadas de gran tamao, requiere tanto una elevada rigidez del puente para minimizar lasoscilaciones de la carga alrededor de la posicin de equilibrio, como una velocidad deoperacin extremadamente reducida.

Frecuentemente, se dispone adems sobre el carro un segundo mecanismo de elevacin demenor capacidad de carga y mayor velocidad de operacin para llevar a cabo tanto el montajede las piezas de menor masa, como las tareas de mantenimiento ordinario de la planta.

Puesto que a diferencia de otras actividades, la capacidad de produccin de la planta nodepende directamente de la operacin de la gra, y dada adems la reducida velocidad demovimientos, los tiempos de arranque y parada de la mquina son completamente

irrelevantes.


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3. Introduccin

3.1. Objetivo del proyecto

El presente proyecto trata de plasmar el proceso de diseo mecnico de un puente gra demontaje de gran tamao. Dada la gran envergadura de la mquina, as como el elevadonmero de componentes que sobre ella se disponen, no se analizarn en profundidad todos ycada uno de dichos componentes, puesto que algunos de ellos podran incluso ser objeto de un

proyecto completo.

As pues, el objetivo de este documento es presentar de forma sucinta y a modo de solucinglobal el proceso de diseo de un puente gra, empezando por los ganchos de los que secuelga la carga y terminando en las ruedas que portan el propio del puente. Dicho procesotratar de exponerse de forma ordenada, metdica y secuencial de forma que el orden lgicode las cosas resulte intuitivo a prcticamente cualquier lector.

3.2. Alcance del proyecto

Al tratarse de un proyecto suficientemente extenso y complejo y de contenido principalmentemecnico, no se abordarn otros aspectos como puedan ser la instalacin elctrica, cableado,equipos de control de la mquina, etc. Asimismo, se realizar un estudio de la estructura desoporte nicamente con fines de dimensionamiento, huyendo de los detalles constructivos de

dicha estructura.


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4. Especificacin del proyecto

4.1. Criterios de diseo

El presente documento corresponde al proyecto de un puente gra de montaje para una centralde generacin elctrica con motores diesel. Dicha gra estar formada por un puente que podr desplazarse transversalmente sobre rales a lo largo de una nave industrial de 50 m delongitud. Dichos rales se encuentran actualmente instalados sobre sendos muros de hormign

de 19,5 m de altura y sus ejes distan 25 m entre s. La altura libre de la nave por encima delnivel de los rales es de 6 m. Dicho puente estar formado por dos vigas paralelas de cajndebidamente arriostradas, practicables y con capacidad suficiente para albergar los armarioselctricos, de control y dems equipamientos de la mquina. Sobre cada una de las vigas del puente se dispondrn longitudinalmente sendos rales sobre los cuales circular un carro que portar dos mecanismos de elevacin completos e independientes con capacidades de cargade 100 y 10 t respectivamente. Dichos mecanismos no podrn funcionar nunca de formasimultnea.

Cada uno de los movimientos de la mquina deber satisfacer los siguientes requisitos conuna desviacin no superior al 10%.

Elevacin principal

- Capacidad de carga: 100 t

- Altura de elevacin: 18 m- Velocidad de elevacin en vaco: 0,70 m/min

- Velocidad de elevacin en carga: 0,34 m/min


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Elevacin auxiliar

- Capacidad de carga: 10 t

- Altura de elevacin: 18 m

- Velocidad de elevacin en vaco: 2,6 m/min

- Velocidad de elevacin en carga: 1,3 m/min

Traslacin del carro

- Velocidad de traslacin en vaco: 10 m/min

- Velocidad de traslacin en carga: 5 m/min

Traslacin del puente

- Velocidad de traslacin en vaco: 10 m/min

- Velocidad de traslacin en carga: 5 m/min

Para cada uno de los movimientos de la mquina deber instalarse un freno de enclavamientocapaz de inmovilizarlo a plena carga y aun en caso de fallo elctrico.

Deber preverse un equipo de control adecuado capaz de garantizar:

- Un arranque y frenado suave de todos los movimientos

- Imposibilidad de maniobrar en carga a la velocidad de vaco en cualquiera de losmovimientos

El puente deber estar diseado de tal forma que la diferencia entre la deflexin de las vigas a plena carga y la deflexin en vaco no supere bajo ningn concepto 1/1000 de la luz entrerales.


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Todos los cojinetes, salvo los de los reductores de alta velocidad, sern cojinetes dedeslizamiento de bronce sinterizado y autolubricantes.

Deber impedirse el giro de todos los ejes, excepto de los rboles de transmisin de potencia,mediante chapas de retencin segn DIN 15058.

El soporte de todos los rboles de transmisin de potencia se efectuar mediante soportesnormalizados DIN 506.

Las uniones entre rboles y cubos se materializarn mediante perfiles acanalados DIN 5472.

4.2. Condiciones de servicio

La elevacin principal est especficamente dimensionada para llevar a cabo el montaje delcigeal del motor diesel que accionar el alternador de la central. Por esta razn y salvoavera, dicha elevacin no efectuar a lo largo de su vida en servicio ms de las dos maniobras

correspondientes al montaje y posterior desmantelamiento de dicho motor.

La elevacin auxiliar est dimensionada con capacidad suficiente para efectuar las restantestareas de montaje y desmantelamiento de la instalacin, as como las operaciones diarias demantenimiento.


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5.2. Estudio de la transmisin por cable

5.2.1. Disposicin

Para accionar el gancho de un aparato de elevacin se utilizan cables de acero que se vandesenrollando y enrollando sobre un tambor. De esta forma, el cable se alarga o se acortahaciendo descender o ascender el gancho segn se haga girar el tambor alrededor de su eje enuno u otro sentido. Sin embargo, la normativa alemana para la seguridad de la maquinaria deelevacin establece que dichos tambores deben ser lo suficientemente grandes para garantizar

el arrollamiento completo del cable en una sola capa. Este hecho provoca que, en caso deestar fijado directamente al extremo del cable, el gancho se desplace lateralmente durante losmovimientos de ascenso y descenso dado que vara el nmero de espiras de cable arrolladassobre el tambor. Para evitar dicho fenmeno tan poco deseable, se utilizan dos cabrestantessimtricos los ramales muertos de los cuales se renen a travs de una polea decompensacin,a .

Fig. 4.1: Disposicin de una transmisin por cable conaparejo de 2 poleas (Ernst, 1970, p. 44)

Fig. 4.2: Disposicin de una transmisin por cable conaparejo de 4 poleas (Ernst, 1970, p. 44)


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Fig. 4.4: Aparejo de 4 poleas (Ernst, 1970, p. 67)

Tabla 4.2: Dimensiones de los aparejos de 4 poleas, segn la Fig. 4.4 (Ernst, 1970, p. 68)


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que se van rompiendo los hilos paulatinamente. No obstante, tienen el inconveniente deimponer poleas y tambores de radios ms elevados.

Para formar un cable, se enrollan un gran nmero de hilos de acero de alta resistencia. Dichoshilos se disponen en torones que, a su vez, se enrollan alrededor de un alma de camoformando el cable.

Segn el sentido de enrollamiento de los hilos que forman los torones, los cables pueden ser de cableado cruzado o de cableado directo. En la construccin cruzada, los torones se enrollansobre el alma en sentido inverso al de los hilos que los forman, mientras que en la directaambos enrollamientos tienen el mismo sentido. En consecuencia, los cables directos tienenmayor tendencia a girar y destorcerse bajo la accin de la carga y no se usan casi nunca salvoen algunas aplicaciones especiales.

Fig. 4.5: Cable cruzado con arrollamiento a derechas(Ernst, 1970, p. 9)

Fig. 4.6: Cable cruzado con arrollamiento a izquierdas(Ernst, 1970, p. 9)

Fig. 4.7: Cable directo con arrollamiento a derechas(Ernst, 1970, p. 9)

Fig. 4.8: Cable cruzado con arrollamiento a izquierdas(Ernst, 1970, p. 9)


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5.3.2. Dimensionamiento y seleccin

La norma DIN 4130 recoge las reglas para el dimensionamiento de los cables, basadas enensayos y experiencias prcticas. Para la aplicacin de dichas reglas, deben tenerse en cuentalas condiciones de explotacin de la mquina. Segn la importancia de la carga y lafrecuencia de los movimientos, se distinguen los grupos recogidos en la Tabla 4.4.

Grupo Frecuencia de los movimientos Importancia de la carga

I Movimiento de precisin Sin precisar

II Movimiento poco frecuente Raramente a plena carga

Movimiento frecuente Raramente a plena cargaIII

Movimiento poco frecuente Plena carga

IV Movimiento frecuente Plena carga

V Movimiento frecuente Todas las cargas en la industria siderrgica

Tabla 4.4: Clasificacin en grupos de los cables para mquinas de elevacin (Extrada de la DIN 4130)


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En funcin de esta clasificacin, ser necesario imponer un coeficiente de seguridad coherentecon las condiciones de servicio de la mquina. Dicho valor viene dado por la Tabla 4.5.

Cable Tambores Poleas Poleas de compensacin

Grupo

k c c c

I 5,5 a 6 0,30 a 0,32 5 a 6 5,5 a 7 4,5 a 5

II 5,5 a 6 0,30 a 0,32 6 a 7 7 a 8 4,5 a 5

III 6 a 7 0,32 a 0,34 7 a 8 8 a 10 5 a 6

IV 7 a 8 0,34 a 0,37 8 a 9 9 a 12 6 a 7,5

V 8 a 9,5 0,37 a 0,40 8 a 9 9 a 12 6 a 7,5

Tabla 4.5: Factores de seguridad y coeficientes k y c para cables de 160 kg/mm2 (Extrada de la DIN 4130)

As pues, el dimensionamiento de los cables para las dos elevaciones se realiza como sigue:

Para la elevacin principal:

- Carga nominal: 100 t

- Masa del aparejo segn Tabla 4.2: 2650 kg

- Clasificacin segn Tabla 4.4: Grupo III

- Coeficiente de seguridad segn Tabla 4.5: De 6 a 7

- Carga de clculo: 6041979 N

- Tensin en cada ramal de cable (8 ramales): 755247.38 N

- Cable seleccionado: C 40x160 KZ DIN 655


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- Tensin de ruptura: 821097 N

- Masa especfica: 5,24 kg/m

Para la elevacin auxiliar:


- Masa del aparejo segn Tabla 4.1: 170 kg

- Clasificacin segn Tabla 4.4: Grupo III

- Coeficiente de seguridad segn Tabla 4.5: De 6 a 7

- Carga de clculo: 598606.20 N

- Tensin en cada ramal de cable (4 ramales): 149651.55 N

- Cable seleccionado: B 16x160 KZ DIN 655

- Tensin de ruptura: 154017 N

- Masa especfica: 0,93 kg/m

5.3.3. Dispositivos de sujecin

Los cables de las dos elevaciones debern fijarse a sus respectivos tambores de un modo

seguro, eficaz y que permita sustituirlos de forma rpida y sencilla.

La fuerza necesaria para fijar el cable, suponiendo que siempre permanecern al menos 3espiras enrolladas sobre el tambor aunque el gancho alcance su posicin ms baja (ver apartado 5.5.2), se calcula mediante del siguiente modo:


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Fig. 4.9 (Ernst, 1970, p. 35)

= eS

S

1

2

S1: Tensin del cable en el ramal de fijacinS2: Tensin del cable en el ramal de la carga: ngulo abrazado por el cable, en radianes: Coeficiente de rozamiento aparente

El coeficiente de rozamiento aparente depende de la forma y dimensin de la garganta que

aloja el cable. Para gargantas semicirculares sin vaciado, dicho coeficiente tiene un valor:

40=

0: Coeficiente de friccin efectivo cuyo valor, para cables de acero sobre acero puedeestimarse en 0,10.

As pues, la fuerza necesaria para garantizar la fijacin de los cables, es:


97,54811560419796410,0

1 ==

e

S N


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08,1357655,1496516410,0

1 ==

e

S N

Para materializar dicha fijacin, se practicar un ojal (Fig. 4.10) en los extremos de los cablescon la ayuda de un guardacabos (Fig. 4.11), y se sujetar ste al tambor mediante un cncamode fijacin (Fig. 4.12) atornillado a la tapa lateral del mismo.

Fig. 4.10 (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, Espaa)

Fig. 4.11: Guardacabos (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, Espaa)

Tabla 4.6: Dimensiones de los guardacabos, segn la Fig. 4.11 (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo,Espaa)


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Fig. 4.12: Cncamo de fijacin

Para evitar que los tornillos de los cncamos de fijacin de los cables trabajen a cortadura,

debern disearse las tapas laterales de los tambores de tal manera que se produzca unainterferencia suficiente entre stas y los cncamos para absorber las fuerzas laterales. Con esta premisa, el diagrama de cuerpo libre del cncamo ser:

Fig. 4.13

Ft: Fuerza ejercida por el tornillo de fijacin

S1: Fuerza ejercida por el cableR: Reaccin ejercida por el encaje con el tambor

El equilibrio de momentos de la figura, conduce a la expresin:

d

hS F

t = 1

S1

Ft R

h

d


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Segn las dimensiones de los cncamos (ver anexo A, planos PG-01-18 y PG-01-22), queda:


11,140944140

3697,548115 ==t

F N


98,33095,52

8,1208,13576 ==t

F N

5.4. Dimensionamiento de las poleas

Las poleas para cables pueden fabricarse en fundicin, acero moldeado o medianteconstruccin soldada. Pese a no resistir bien el desgaste, el bajo coste comparativo de las poleas de fundicin respecto de las otras alternativas justifica su uso en la mayora deaplicaciones a excepcin de aquellas en las que estn sometidas a un servicio duro. En el casode las poleas de los polipastos y de las poleas de reenvo, los dimetros mnimos quegarantizan una duracin suficiente de los cables se calculan de acuerdo con la norma DIN4130 mediante la expresin:

81,9S

c D =

D : Dimetro de la polea, en mmc : Coeficiente segn Tabla 4.5S : Traccin mxima del cable, en N

Como resultado, los dimetros mnimos de todas las poleas de las elevaciones principal yauxiliar sern de 900 y 400 mm respectivamente.


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En el caso de la polea de compensacin, sta podr tener un dimetro ms reducido dado queel cable no ser sometido a fatiga por flexin al ser tericamente nulo el giro de la polea.

La norma DIN 15059 (ver anexo D) recoge las dimensiones principales de las poleas.

5.5. Dimensionamiento de los tambores

5.5.1. Clculo del dimetro mnimo

Se calcular segn DIN 4130 de forma anloga a la de las poleas de polipasto y de reenvo,segn la cual los dimetros de los tambores de las elevaciones principal y auxiliar sern de900 y 400 mm respectivamente.

5.5.2. Clculo de la longitud mnima

Segn los reglamentos alemanes para la seguridad de las mquinas de elevacin, los tambores para cables debern tener una longitud suficiente como para permitir el arrollamiento total delcable en una nica capa. Adems, debern dejarse entre 2 y 3 espiras muertas para reforzar lafijacin del cable e impedir que ste se desarrolle por completo aun en el caso de que elgancho alcance la posicin ms baja. Por otra parte, deber mecanizarse sobre la superficiedel cilindro una garganta semicircular destinada a alojar el cable e impedir que ste sedeforme cuando se somete a la accin de la carga. El paso y las otras dimensiones de lasgargantas se elegirn segn la Tabla 4.7.

Fig. 4.14: Dimensiones de las gargantas de los tambores (Ernst, 1970, p. 29)


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Dimetro

del cable

(mm)

10 13 16 19 22 27 33 40 44

s 12 15 18 22 25 31 37 45 49

r 5,5 7 9 10,5 12 15 18 22 24

a 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5 6

Tabla 4.7: Dimensiones de las gargantas de los tambores, segn la Fig. 4.14 (Ernst, 1970, p. 29)


Segn la disposicin de la transmisin por cable elegida anteriormente, la altura de elevacindeber salvarse con un total de 8 ramales de cable que se enrollarn sobre dos tambores

simtricos. Con esta premisa y considerando una altura de elevacin de 18 m, la longitud decable a enrollar sobre cada uno de los tambores se calcula como:

7228 == hl m

Imponiendo para el cable un dimetro de arrollamientod = 0,94 m, el nmero de espiras quedebern mecanizarse sobre cada uno de los tambores ser:

38,2472 ==d

n

Adems de las calculadas, se mecanizarn 3 espiras muertas ms para reforzar la fijacin delcable e impedir que ste se desarrolle por completo aun cuando el gancho alcance su posicin


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ms baja, y otras 2 para garantizar que el cable no llegar al final del tambor aun cuando elgancho alcance su posicin ms alta.

Con el objetivo de que el cable no interfiera con el cncamo de fijacin, la primera vuelta dela garganta se mecanizar con un paso doble al de las subsiguientes.

Con todo esto, la longitud mnima de cada uno de los dos tambores de la elevacin principaldeber ser de:

37,11045104538,29 33min =+= L m


Aun habiendo un nico tambor para la elevacin auxiliar, ste dispone de dos gargantassimtricas mecanizadas sobre su superficie, por lo que el clculo de la longitud de cable aenrollar es idntico al realizado para la elevacin principal teniendo en cuenta que segn la

disposicin de la elevacin auxiliar, la altura de elevacin se salvar nicamente con 4ramales de cable. En estas condiciones, la longitud de cable a enrollar sobre cada una de lasgargantas ser:

3624 == hl m

Imponiendo nuevamente para el cable un dimetro de arrollamientod = 0,416 m, el nmero

de espiras que debern mecanizarse sobre cada una de las dos mitades simtricas del tambor deber ser:

55,2736 ==d

n


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Adems de las calculadas, se dispondrn 3 espiras muertas ms para reforzar la fijacin delcable e impedir que ste se desarrolle por completo aun en el caso de que el gancho alcance la posicin ms baja, y otra espira extra para garantizar que el cable no se arrolle por completoaun cuando llegue a su posicin ms alta.

Igual que en la elevacin principal, la primera vuelta de cada una de las dos gargantas debermecanizarse con un paso doble al de las subsiguientes para evitar que el cable interfiera con elcncamo de fijacin.

Puesto que en este caso las dos gargantas se materializarn sobre un mismo cilindro, deberdejarse entre ellas una distancia aproximadamente igual a la de separacin de las dos poleasdel aparejo, esto es, 250 mm.

Con estos requisitos, la longitud mnima del tambor ser de:

( ) 42,1250,01018101855,312 33min =++= L m

5.6. Accionamiento de los tambores

Para accionar los tambores de cada una de las dos elevaciones se utilizarn dos motoresasncronos de induccin por ser stos de uso comn, requerir un mantenimiento prcticamentenulo, presentar una elevada fiabilidad y transmitir un par suficiente.

Dado que en la presente aplicacin los tiempos de arranque no son relevantes sino que se

especifica nicamente la velocidad de ascenso requerida para la carga, ser suficiente verificar que el par de arranque de los motores sea superior al doble del par resistente nominal paragarantizar un funcionamiento satisfactorio.

Puesto que las especificaciones del proyecto requieren dos velocidades de funcionamientodistintas para cada uno de los movimientos de la mquina se instalarn motores con dos


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juegos de polos, descartando as otras soluciones ms complejas o costosas como cajas decambios o reductores epicicloidales.

Para garantizar la seguridad de operacin de ambas elevaciones, debern disponerse en ellassendos mecanismos de frenado que satisfagan las siguientes condiciones:

- Garantizar un descenso suave de la carga a una velocidad similar a la de ascenso.

- Asegurar el frenado total de la carga en un corto intervalo de tiempo.

- Asegurar el enclavamiento de la transmisin con el gancho cargado con la mximacarga, aun en caso de fallo elctrico.

Los motores Bonfiglioli (ver anexo E) pueden suministrarse opcionalmente con disco de frenoincorporado capaz de satisfacer con creces las dos ltimas condiciones. No obstante, y pese aestar especialmente indicados para su uso en condiciones severas de servicio, la capacidadtrmica de dichos frenos limita el tiempo mximo de frenada muy por debajo de la duracinde una maniobra completa de descenso. Por esta razn, se proponen dos soluciones diferentes

para limitar la velocidad del descenso.

a) Utilizar los motores como freno, ejerciendo el par nominal en sentido contrario al de lavelocidad de giro del eje.

b) Utilizar los motores como generadores de energa elctrica, dejando que la carga losarrastre ms all de su velocidad de sincronismo. Dicha energa podr ser devuelta a lared, almacenada o ms probablemente desechada en forma de calor.

El uso de una u otra alternativa depende nicamente del sistema electrnico de control del puente gra. nicamente por razones de sencillez, la solucin preferida ser la primera.

El acoplamiento de cada motor a su respectivo tambor se efectuar a travs de unatransmisin por engranajes de varias etapas de ejes paralelos. Las primeras etapas, las demayor velocidad de giro, se materializarn en un reductor de la firma Bonfiglioli (ver anexo


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- Velocidad de ascenso requerida: 2,1610-2 m/s (1,3 m/min)

- Radio del tambor: 0,20 m

- Radio de arrollamiento del cable: 0,21 m

- Nmero de ramales de cable: 4

Nuevamente, la velocidad angular del tambor deber ser:

21,021,0

1016,22 2 ==

t rad/s

Estimando la velocidad de sincronismo del motor en 148,70 rad/s (1420 rpm), resulta:

77,71321,070,148 ==

t i

5.6.2. Seleccin de motores

Los motores que accionarn los mecanismos de elevacin debern seleccionarse de forma quesean capaces de ejercer un par suficiente funcionando a la velocidad ms baja, esto es, lacorrespondiente a la conexin de los 4 pares de polos. El funcionamiento con 2 pares de poloscorresponde a la velocidad del gancho en vaco y, en consecuencia, los motores estnescasamente solicitados.



- Masa aproximada del aparejo segn la Tabla 4.2: 2650 kg


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- Masa aproximada del aparejo segn tabla Tabla 4.1: 170 kg

- Masa aproximada de cada ramal de cable segn DIN 655:

74,161893,0 ==cm kg

- Tensin en cada ramal de cable:

98,2498281,94

74,1617010000 =++=S N

- Radio de arrollamiento del cable: 0,21 m

- Par resistente ideal en cada cabrestante:

43,524621,098,24982 ==iT Nm

- Rendimiento aproximado de la transmisin por cable. Ser el resultante de combinar losrendimientos del aparejo y del tambor. En definitiva:

94,096,098,0 ==c

- Par resistente real en cada mitad del cabrestante:

31,558194,0

43,5246 ==r

T Nm

- Rendimiento aproximado de la transmisin por engranajes (4 etapas de reduccin):


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92,098,0 4 ==e

- Par motor requerido:

00,1777,71392,0

31,55812 == M Nm

Motor seleccionado: BN 100LB 2/4 230/400-50 IP55 CLF B5 BA 100

5.6.3. Seleccin de los reductores de alta velocidad

Se efectuar segn los requerimientos de la aplicacin y siguiendo las recomendaciones delfabricante (ver catlogo de reductores Bonfiglioli, pgs 7-15).


- Par de funcionamiento del motor: 47,82 Nm

- Velocidad nominal del motor: 150,80 rad/s

- Factor de servicio: 2,50 (ver catlogo de reductores Bonfiglioli, pg 12)

- Factor del rgano motor: 1 (ver catlogo de reductores Bonfiglioli, pg 7)

- Potencia requerida en la entrada del reductor:

09,721180,15082,47 ==r P W

- Potencia de catlogo en la entrada del reductor:

1809650,240,7238 ==n P W

- Par de punta en la entrada del reductor, correspondiente al par de frenado: 150 Nm


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- Suponiendo un rgimen de funcionamiento con hasta 10 puntas/hora, el par nominalrequerido a la salida del reductor:

19,83166,1

706,881502 =n M Nm

Reductor seleccionado: HDP 80 3 88.7 LP RL AD 132 B6


- Par de funcionamiento del motor: 17 Nm


- Factor de servicio: 2,50 (Catlogo de reductores Bonfiglioli, pg 12)

- Factor del rgano motor: 1 (Catlogo de reductores Bonfiglioli, pg 7)


93,252770,14817 ==r P W


84,631950,293,2527 ==n P W

- Par de punta en la entrada del reductor, correspondiente al par de frenado: 50 Nm

- Suponiendo un rgimen de funcionamiento con hasta 100 puntas/hora, el par nominalrequerido a la salida del reductor:

77,51981,1

37,114502 =n M Nm


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dentado recto, los valores de K adm y adm se estiman en 1,5 y 33 N/mm2 respectivamente(Fenollosa et al., 2002).


- Reduccin total requerida: 3126,81

- Reduccin del reductor de alta velocidad: 88,71

- Reduccin restante:

25,3571,8888,3126 ==

r i

a) Primera etapa de reduccin (ver plano PG-01-00, Pin A-Corona A):

Par nominal a la salida del reductor de alta velocidad:

41,398794,071,8882,47 == s M Nm

Tomando como anchura del pin la longitud del eje de salida del reductor de alta velocidad,b = 210 mm, mayorando el par a transmitir con un factor de servicio caracterstico delfuncionamiento con choques moderados, f s = 1,25, y estimando una relacin de reduccin de6,5 se obtiene:

09,191d mm

53,70 m mm

Se elige z1 = 24, z2 = 157 y m0 = 8 mm.

b) Segunda etapa de reduccin (ver plano PG-01-00, Pin B-Corona B):


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Par nominal a la salida de la primera etapa de reduccin:

04,2504296,024

15741,3987 == s M Nm

Suponiendo para la segunda etapa la misma anchura de los piones que para la primera,mayorando nuevamente el par con un factor de servicio f s = 1,25, y estimando una relacin dereduccin de 5,4 resulta, para el pin de ataque de cada uno de los dos tambores:

18,343d mm

16,130 m mm

Se elige z1 = 25, z2 = 135 y m0 = 14 mm.

La relacin de reduccin total conseguida finalmente resulta ser pues:

54,313325

13524

15771,88 ==t i

Este valor satisface plenamente las necesidades de la transmisin al desviarse poco ms del0,2% respecto del valor inicial requerido.


- Reduccin total requerida: 713,77

- Reduccin del reductor de alta velocidad: 114,37

- Reduccin restante:

24,637,11477,713 ==

r i


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Con el fin de evitar el acuamiento del carro, la traslacin de ste deber efectuarse mediantedos ruedas motrices, una a cada lado.

Fig. 4.15: Rueda montada sobre cojinetes de bronce(Ernst, 1970, p. 147)

Fig. 4.16: Rueda motriz con corona acoplada (Ernst,1970, p. 147)

Las ruedas de los aparatos de elevacin estn solicitadas por la presin local de forma anlogaa los engranajes. El estudio de dicha presin mediante la frmula de Hertz, conduce a laexpresin:

( ) admk r b P

D

=2min

Dmin: Dimetro mnimo de la rueda, en mmP: Reaccin del carril sobre la rueda, en N b-2r: Anchura efectiva del carril, en mmk adm: Factor emprico segn la Tabla 4.8.


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Memoria48

Tabla 4.8: Valores admisibles para el coeficiente k, en kg/cm2 (Ernst, 1970, p. 146)

Las dimensiones de las ruedas y carriles vienen dadas por las normas DIN 15046 y DIN 536(ver anexo D).

En el caso de estudio, el valor de la reaccin del carril sobre la rueda admitiendo unareparticin uniforme del peso sobre las 4 ruedas es:

- Masa del carro: 22596 kg


- Reaccin sobre cada rueda: 300668 N

En consecuencia, el dimetro mnimo de las ruedas resulta:

( )11,742

10081,9708275

300668min =

= D mm

Se utilizarn ruedas de 800 mm de dimetro, segn DIN 15046.


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La Tabla 4.9, basada en resultados experimentales en condiciones de servicio medias, da laresistencia a la rodadura w (en kg por tonelada de reaccin) debida a los dos fenmenos primeros, as como la resistencia total wtot teniendo en cuenta las resistencias suplementarias.

Tabla 4.9: Resistencia a la rodadura w y wtot en kg por tonelada de reaccin (Ernst, 1970, p. 147)

En estas condiciones, la resistencia a la rodadura sobre las ruedas del carro, as como el par resistente presentado por stas se calcula como:

( ) 67,22850100596,221981,981,9 =+== tot tot r M w F N

27,91404,067,22850 ==t T Nm

El rendimiento aproximado de la transmisin por engranajes, suponiendo 4 etapas dereduccin, ser:

92,098,0 4 ==e

En consecuencia, el par motor requerido se calcula como:

45,2791,36192,0

27,9140 == M Nm

Motor seleccionado: BN 132M 4/8 230/400-50 IP55 CLF B5 BA 140


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5.7.4. Seleccin del reductor de alta velocidad


- Par de funcionamiento del motor: 27,45 Nm





68,206940,7545,27 ==r P W


20,517450,268,2069 ==n P W

Reductor seleccionado: HDP 70 3 114.4 H LL AD 132 B3

5.7.5. El pin de ataque

El acoplamiento entre el eje de salida del reductor de alta velocidad y las ruedas se efectuar

mediante un pin de ataque engranado sobre una corona solidaria a la rueda.

La relacin de reduccin restante es:

16,337,11491,361 ==

r i


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En consecuencia, el nmero de dientes escogido para el pin de ataque y la corona de larueda ser de 18 y 58 respectivamente.


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6. El puente

El puente de la gra, sobre el cual se desplaza el carro, estar formado por dos vigas de cajn practicables debidamente arriostradas. Esta disposicin, cuya seccin presenta una resistenciaa la torsin mayor que los perfiles laminados normalizados, resulta particularmente til tanto para albergar y proteger los armarios y dems equipos de control de la gra como para resistir los esfuerzos torsionales originados como consecuencia del frenado del puente.

El dimensionamiento de las vigas se detalla en el Anexo B.

6.1. La traslacin del puente

6.1.1. Dimensionamiento de las ruedas

Se efectuar de forma anloga al de las ruedas del carro

Masa del carro: 22596 kgCarga nominal: 100 tMasa del puente: 43410 kg

Suponiendo 4 ruedas a cada lado del puente, y dimensionando las mismas segn lascondiciones ms desfavorables, esto es, con el carro situado en el extremo de su recorrido ycargado con la carga mxima, la reaccin sobre las ruedas ser:

353898,20481,910000022596

243410 =

++= P N

As pues, el dimetro mnimo de las ruedas deber ser de:


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( )20,644

2min=

=

k r b

P D mm

Se utilizarn ruedas de 900 mm de dimetro, segn DIN 15046

6.1.2. Clculo de la relacin de transmisin

Velocidad de traslacin requerida: 0,083 m/s (5 m/min)

Velocidad de giro de las ruedas: 0,19 rad/sVelocidad estimada del motor: 75,40 rad/s (720 rpm)

Relacin de transmisin total:

15,40719,040,75 ==

t i

6.1.3. Seleccin de los motores

Se realizar de forma anloga al apartado 5.7.3:

26,268962410,43596,221001981,981,9 =

++== tot tot r M w F N

32,1210345,093,25931 ==t T Nm

Rendimiento aproximado de la transmisin por engranajes (4 etapas de reduccin):

92,098,0 4 ==e


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Par motor requerido:

31,3215,40792,0

37,11669 == M Nm

Motor seleccionado: BN 132M 4/8 230/400-50 IP55 CLF B5 BA 140

6.1.4. Seleccin de los reductores de alta velocidad


- Par nominal del motor: 31 Nm





31,243640,7531,32 ==r P W


78,609050,231,2436 ==n P W

Reductor seleccionado: HDP 80 3 114.4 H RL AD 132 B3


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6.2. Los carriles

El carro se desplazar a lo largo del puente sobre dos carriles paralelos soldados directamentesobre sendas vigas. Puesto que dichas vigas sern de cajn y sus patines superiores no sonadecuados para soportar el peso del carro, deber disponerse en el interior de las mismas unconjunto de dinteles destinados a soportar dicho peso. Con el fin de que dichos dinteles puedan colocarse con la mayor separacin posible entre ellos aligerando as el peso total de laestructura, se utilizarn carriles Vignole. Dichos carriles se utilizan normalmente sobretraviesas en detrimento de los carriles Burbach convencionales, dado que el mdulo resistente

de su seccin es mayor.

Fig. 6.1: Carril Burbach Fig. 6.2: Carril Vignole

De acuerdo con el tamao de las ruedas del carro, se instalarn para el guiado del mismo doscarriles Vignole S 49 segn DIN 5902.


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7. Inspecciones y pruebas

Todos los elementos que deban incorporarse al puente gra debern estar amparados por loscorrespondientes protocolos de ensayo.

Una vez montado por completo todo el equipo, debern efectuarse las siguientes inspecciones:

- Se radiografiarn el 100% de las soldaduras de traccin de las vigas del puente y el 10%del resto de las soldaduras a tope.

- Se probarn todos los mecanismos en vaco.

- Estando situado el carro en su posicin ms desfavorable, se suspender del gancho principal una carga igual a la mxima nominal, midindose la flecha mxima de lasvigas del puente, que deber ser inferior a 1/1000 de la luz.

- Con la carga mxima nominal se probarn las velocidades de cada gancho, debiendocoincidir con las de proyecto con mrgenes que no excedan del 10%.

- Se comprobarn las velocidades de traslacin del puente y del carro debiendomantenerse dentro de la misma tolerancia del apartado anterior.

- Se comprobar el correcto funcionamiento de todos los frenos, comprobando los de laselevaciones principal y auxiliar interrumpiendo la alimentacin elctrica, estando losganchos cargados con la carga mxima nominal.

- Se comprobar la correcta actuacin de los finales de carrera.

- Se comprobar que ningn motor presenta calentamientos anormales durante sufuncionamiento.

- Planimetra y alineacin del carro y del puente


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8. Seguridad de operacin de la mquina

8.1. Interruptores

La alimentacin de los motores se har a travs de interruptores independientes. Dichosinterruptores sern trifsicos, para 400 V, con proteccin trmica contra el sobrecalentamientoy con proteccin instantnea de cortocircuito.

Se dispondr adems un interruptor principal que desconecte la alimentacin de todo elequipo, excepto el alumbrado. Este interruptor deber disparar automticamente por bajatensin o cortocircuito en cualquiera de los motores y no ser posible volver a cerrarlo hastano tener todos los controles de los motores en posicin de parada.

8.2. Contactos de fin de recorrido

Se prevern los siguientes interruptores de fin de recorrido:

- Uno para el descenso del gancho principal.

- Uno para el ascenso del gancho principal.

- Uno para el descenso del gancho auxiliar.

- Uno para el ascenso del gancho auxiliar.

- Cuatro para la traslacin del carro, dos en cada sentido.

- Cuatro para la traslacin del puente, dos en cada sentido.


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8.3. Conductos y cableado

Todo el cableado del puente y del carro ir instalado en el interior de conducciones rgidasgalvanizadas, con uniones roscadas y cajas de conexiones y registros.

Los cables de potencia, excepto los adyacentes a las resistencias y a los paneles de control,sern de cobre recocido, trenzados, con aislamiento para 1000 V y con recubrimiento deneopreno o PVC.

Los cables adyacentes a las resistencias y a los paneles de control sern de cobre recocido,trenzados, con aislamiento para 1000 V y apropiados para el funcionamiento a altastemperaturas.

8.4. Tomas de tierra

Se dispondrn dos tomas de tierra, una por cada carril de rodadura. El contacto con el carril se

realizar independientemente de las ruedas por medio de patn frotador que asegure gransuperficie de contacto.

8.5. Alumbrado

Se instalarn los focos necesarios para mantener debidamente iluminada la zona de trabajo. El

circuito de alumbrado se dispondr con los interruptores correspondientes.


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8.6. Seal acstica de aviso

Se dispondr una seal acstica, montada en la parte superior del puente, que funcionarautomticamente al ponerse en marcha los motores de traslacin y se silenciarautomticamente cuando stos se detengan. Se dispondr de un interruptor de tres posicionesque realizar las siguientes funciones:

- Posicin de accionamiento de la bocina, tanto si el puente gra est en movimientocomo si est parado.

- Posicin intermedia, correspondiente al funcionamiento automtico de la bocina.

- Posicin de parada de la bocina, tanto si el puente gra est en movimiento como si est parado.

La bocina tendr una seal de 105 dB a 3 m.

8.7. Equipo de control

Todos los movimientos del puente gra se controlarn por control remoto mediante mando deradiofrecuencia. El alcance efectivo de dicho mando no podr ser inferior a 50 m y dispondrde un indicador del nivel de carga de las bateras.

Todos botones y palancas debern ser accionables por un solo operario, y dispondrn de

placas de identificacin e indicacin del movimiento correspondiente a cada uno.

Los mandos sern del tipo palanca o similar. Todo movimiento conseguido al actuar cualquiera de dichas palancas se interrumpir automticamente cuando el operador deje deaccionarlas, debiendo stas retornar a la posicin de parada.


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9. Mantenimiento y lubricacin

9.1. Mantenimiento de los cables de elevacin

A lo largo de su vida en servicio y como consecuencia de su uso, los cables sufren unconstante desgaste con la correspondiente prdida de parte de su resistencia, por lo que debensometerse a un control severo. Debe prestarse especial atencin a los siguientes fenmenos:

a) Aflojamiento de los alambres exteriores. Si el aflojamiento de dichos alambres es tal que permite desplazarlos con la ayuda de un simple destornillador, ello significa que los de lascapas internas estarn sobrecargados y el cable deber ser cambiado.

b) Rotura de alambres. Es consecuencia de la fatiga debida a las tracciones y flexiones a queestn sometidos los cables. Aunque los alambres exteriores son los ms expuestos a ladestruccin, es posible formarse una opinin de todo el cable a partir de la simple inspeccinde stos. Los cables debern ser reemplazados cuando la proporcin de los alambres rotos

visibles sobre la longitud de un paso sea superior al 20% en el caso de la elevacin principal oal 15% en el de la elevacin auxiliar.

9.2. Proteccin de la estructura

Tanto la estructura metlica del carro como la del puente estarn debidamente protegidascontra la corrosin. Dicha proteccin se realizar mediante una capa de imprimacinsuficientemente gruesa y rica en cinc que servir de nodo de sacrificio. Adems, se aplicarotra capa intermedia impermeabilizante para proteger las estructuras contra las agresionesatmosfricas. La integridad de ambas capas deber ser verificada peridicamente, evitando asla formacin de xido y la consecuente prdida de resistencia que ello acarreara.


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9.3. Lubricacin de los cojinetes

Todos los cojinetes presentes el puente gra estarn fabricados en bronce sinterizadoautolubricante de tipo Self-oil o similar, por lo que no requerirn lubricacin auxiliar alguna.

9.4. Lubricacin de los reductores de alta velocidad

Todos los reductores de alta velocidad presentes en la gra sern lubricados de acuerdo con

las indicaciones del fabricante (ver Anexo E, catlogo de reductores Bonfiglioli).

Lubricacin de las etapas de reduccin de baja velocidad

Todos los piones y coronas de las etapas de reduccin de baja velocidad de los distintosmecanismos estn especficamente diseados para operar a velocidades de giro muy inferioresa 200 rpm. Por esta razn, dichos engranajes se montan descubiertos y se lubricarn peridicamente de acuerdo con la Tabla 6.1:

Tabla 6.1: Lubricantes para los reductores de las mquinas de elevacin (Ernst, 1970, p. 213)


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10. Pintura

10.1. Preparacin de las superficies

Se realizar mediante chorreado de arena segn las normas SIS 055900 (equivalentes a lasSteel Structures Painting Council, SSPC).

Antes de realizar el chorreado se amolarn todas las soldaduras, rebabas y salpicaduras desoldadura y se eliminarn con disolventes las grasas, aceites y marcas de tiza.

Para la limpieza por chorreado debern observarse las siguientes condiciones:

- La arena a utilizar ser de slice pura, lavada y seca.

- La humedad relativa no deber ser superior al 80%.

- El aire del equipo de chorreado deber ser seco.

- Despus del chorreado se eliminar el polvo mediante chorro de aire seco o aspiracin.La superficie chorreada deber presentar una rugosidad uniforme y un promedio de profundidad de 30 a 50 micras.

10.2. Aplicacin de las pinturas

Para la aplicacin de las pinturas debern observarse los siguientes puntos:

- En la zona de pintado no existir ambiente de polvo o gases.

- No deben haber transcurrido ms de 4 horas desde la operacin de chorreado.

- La superficie a recubrir se observar completamente seca.


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- Se seguirn las instrucciones del fabricante de la pintura relativas a las temperaturas deaplicacin.

- La primera capa de pintura se aplicar a brocha y las sucesivas a brocha, rodillo o pistola segn indicaciones del fabricante.

- Los disolventes a utilizar sern los recomendados por el fabricante de la pintura.

10.3. Tipo de pintura

- Preparacin de las superficies: Chorreado grado Sa2.

- Imprimacin: Ser de base epoxi, rica en cinc y con un espesor de pelcula seca noinferior a 60 micras.

- Capa intermedia: Ser de base epoxi y con un espesor de pelcula seca no inferior a 30micras.

- Acabado: Dos capas de pintura alcdica de 25 micras de espesor cada una. Color amarillo naranja fuerte UNE B-534.


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11. Estudio de impacto ambiental

11.1. Impacto visual

Aun siendo el presente proyecto el de una mquina de gran envergadura, cabe tener presenteque dicha instalacin se ubicar completamente dentro de una gran nave industrial quealbergar, adems, una central de generacin de energa elctrica. Por esta razn, el impactovisual adicional que causar la ejecucin del proyecto ser nulo.

11.2. Contaminacin acstica

Siendo que la central donde se instalar el puente gra producir la energa elctrica mediantemotores diesel de gran tamao y en consecuencia muy ruidosos, la contaminacin acsticaadicional que se registrar en el entorno ser previsiblemente baja o nula.

11.3. Residuos especiales

Como resultado de las tareas de mantenimiento y lubricacin de la gra, se producirn pequeas cantidades de aceites y dems agentes lubricantes degradados que debern ser tratados y/o eliminados segn lo dispuesto en la legislacin medioambiental vigente.

11.4. Desmantelamiento y reciclaje

Una vez concluido el periodo de vida til de la mquina, sta podr ser desmantelada yreciclada en su prctica totalidad dado que ms del 95% de su masa est compuesta de acero.


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Conclusiones

El presente documento pretende ser la respuesta a una peticin de oferta ficticia conespecificaciones reales. En consecuencia, se han seguido fielmente las especificaciones del proyecto y, por lo tanto, el puente gra proyectado cumple todos los requisitos demandados por el supuesto comprador.

En lo que se refiere a los aspectos no especificados de antemano, se ha tratado de resolverlosde forma prctica, eficiente y con la mayor cantidad posible de sentido comn. A tal efecto, seha minimizado el uso de chapas de diferentes espesores y se ha economizado el peso delconjunto, abaratando as el coste del proyecto. Adems, se ha diseado una mquinacompacta y robusta.

Se han dimensionado generosamente todos aquellos componentes cuya rotura implicara eldesprendimiento de la carga, utilizando coeficientes de seguridad a rotura mayores que 2.

En lo referente al mantenimiento de la mquina, se ha minimizado el uso de componentes querequieren lubricacin y, en cualquier caso, stos se han dejado fcilmente accesibles para noentorpecer dichas labores.

Salvo en aquellas aplicaciones que por su naturaleza requieren materiales especiales o de altaresistencia (coronas de engranajes y cojinetes), se han utilizado aceros de calidad media y deuso general. De la misma forma, las tolerancias utilizadas han sido las de grado de precisinmedio, salvo en aquellas dimensiones que requieren un grado ms fino para garantizar el

correcto montaje y funcionamiento de la mquina.

Se han utilizado, en la medida de lo posible, componentes normalizados o de catlogo. Deeste modo se contribuye a la estandarizacin de los repuestos, as como a la reduccin delcoste total de la mquina.


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Con el fin de evitar errores de montaje, se ha procurado que ste slo pueda llevarse a cabo deuna forma y sin confusiones. A tal efecto, se han diseado las piezas con las pertinentesranuras, muescas o fresados que inducen a su montaje de forma inequvoca.

En conclusin, puede decirse que el puente gra diseado responde a las especificaciones del proyecto y adems es una mquina segura, robusta, compacta, fiable, de fcil mantenimientoy coste razonable.


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Agradecimientos

Quisiera agradecer a Miquel Ferrer, profesor del departamento de elasticidad y resistencia demateriales, el apoyo prestado en el clculo de las vigas principales del puente, pues sudiligencia facilit en gran medida dicha labor.

Quisiera agradecer especialmente a Llus Massanet, mi padre, ingeniero industrial y coautor del proyecto original de la central disel Ibiza III su inestimable ayuda a lo largo de larealizacin de este proyecto, pues sin ella el trabajo hubiera resultado prcticamenteinabordable. Su enfoque, su visin global del proyecto, su metodologa de proceder y susobservaciones han resultado cruciales a lo largo esta obra. Me gui a lo largo de la visita a lacentral elctrica de Ibiza, me consigui las especificaciones del proyecto original y ha sido, endefinitiva, la piedra angular alrededor de la cual ha girado este trabajo.


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Bibliografa

ERNST, H. Aparatos de elevacin y transporte (Tomo 1). Barcelona, Ed. Blume, 1970.

Bibliografa complementaria

BIGORD, J., FENOLLOSA, J. La fatiga dels elements mecnics. Barcelona, Servei de publicacions de la UPC, 1997.

CHEVALIER, A. Dibujo industrial. Mxico, Ed. Limusa, 2002.

ERNST, H. Aparatos de elevacin y transporte (Tomo 2). Barcelona, Ed. Blume, 1969.

FENOLLOSA, J., FERNNDEZ, J., MARTINEZ, J. Quadern CM3: Engranatges.Barcelona, Publicacions dabast, 2002.

GERE, M., TIMOSHENKO, S. Mecnica de materiales. Madrid, Thomson editores, 1998.

MESTEEL. Steel grade classification and chemical composition of the steels. Dubai, 2002.[http://www.steelmillsoftheworld.com/qualities/german.htm, Enero-Septiembre 2006]

NIEMANN, G. Elementos de mquinas (Volumen I). Barcelona, Ed. Labor, 1987.


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Documents

17688187 Memoria Puente Grua de 100 10 t de Capacidad y 25 m de Luz 1