GRUA Puente Birrail 1 - Nota: 9 PDF

Preview

Summary

gruas tipo puente...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

CURSO MAQUINARIA INDUSTRIAL II CATEDRÁTICO ING. TELLO RODRIGUEZ JORGE TRABAJO GRUAS TIPO PUENTE ALUMNO ACOSTA CACHAY JEYSON FECHA BRAVO DÁVILA BRYAN JOSEP 29-10-2018 TENORIO VERGARAY ROMEL SALAZAR RAMIREZ CRISTIAN NUÑEZ CASTILLO RONALD

CÓDIGO 140518 - C NOTA 140521 –D 140545 - K XXXXXXX 144040 - K

Lambayeque 29 DE OCTUBRE del 2018

INDICE CONTENIDO INTRODUCCIÓN...................................................................................................................4 OBJETIVOS............................................................................................................................5 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA.....................................................................................5 MARCO TEÓRICO.................................................................................................................6 HISTORIA...........................................................................................................................6 GRUAS TIPO PUENTE......................................................................................................8 ESQUEMA Y FUNCIONAMIENTO.................................................................................10 PARTES DE UNA GRÚA PUENTE..................................................................................11 Vigas...............................................................................................................................12 Polipastos.......................................................................................................................15 Motores de mantenimiento longitudinal.........................................................................19 Mandos del puente grúa..................................................................................................20 Mando suspendido de un punto fijo del puente..............................................................21 Gancho...........................................................................................................................21 Líneas de suministro de energía......................................................................................23 Soportes o ancladeros.....................................................................................................24 Accesorios para izaje de cargas......................................................................................25 CLASIFICACION DE LOS PUENTE GRUAS.................................................................25 Grúa consola...................................................................................................................25 Grúa caballete.................................................................................................................28 Grúa corredera................................................................................................................34 MANIPULACIÓN DE PUENTES GRUA........................................................................54 SOFTWARE APLICADO AL DISEÑO.............................................................................55 Solidworks......................................................................................................................55 Elementos finitos............................................................................................................55 CONCLUSIONES.................................................................................................................56 RECOMENDACIONES........................................................................................................56 BIBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA....................................................................................56

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

GRÚAS TIPO PUENTE

pág. 3

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

INTRODUCCIÓN En nuestra actualidad, la tecnología desenvuelve un papel muy importante en la industria, la creciente demanda de proyectos sofisticados y de gran alcance ha hecho posible el crecimiento y desarrollo en la sociedad. A medida que avanza la industria en el mundo siempre se necesitaran más y mejores equipos de elevación puesto que a mayores dimensiones de cargas que se deben movilizar se necesitan equipos más sofisticados y nuevos diseños para lograr tener un desempeño óptimo y seguro realizando un menor esfuerzo; y facilitando así el trabajo, ya que en años anteriores se requería de mayor número de personas para realizar trabajos pesados. Es así como surge el concepto de las grúas, que básicamente son máquinas que se utilizan para elevar y distribuir cargas en muy pesadas de un gancho. Por regla general son ingenios que cuentan con poleas acanaladas, contrapesos, mecanismos simples, etc., que han ido evolucionando a través de la historia, partiendo desde conceptos muy básicos propuestos por los antiguos y famosos pensadores que hoy en día han servido como punto clave para el desarrollo de estas tecnologías muy utilizadas en casi toda la industria moderna. Este trabajo se centra en un tipo muy común de grúas, las GRUAS TIPO PUENTE, también conocidas como PUENTEGRÚAS. Y es así como nos enfocaremos en brindar una información detallada sobre todo lo concerniente a esta tecnología, partiendo desde el origen y evolución, funcionamiento, tipos, aplicaciones, ventajas y hasta el cálculo y diseño de un tipo de puente grúa.

pág. 4

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

OBJETIVOS 

Analizar la importancia de las grúas tipo puente en la industria moderna y su impacto histórico en el desarrollo de la humanidad.



Brindar información útil sobre las grúas tipo puente que sirva como base para investigaciones posteriores evocadas al desarrollo de nuevas y mejores maquinarias de elevación y transporte.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA En la actualidad el creciente desarrollo de la industria y la sociedad son el principal motivo de la búsqueda de nuevas y tecnologías para facilitar el trabajo de las personas y acelerar el desarrollo de actividades relacionadas a la producción o simplemente construcción. La creciente demanda de megaproyectos, que a su vez son cada vez más grandes y complejas, hace que el requerimiento de máquinas de elevación y transporte sea mucho más eficiente y variada, lo cual abre las puertas a una nueva industria evocada a satisfacer esta demanda, para ello es muy importante conocer el origen y desarrollo que tuvo esta tecnología a través de los años; a su vez el uso, las aplicaciones y los tipos que existen de esta tecnología, para así tomar como un punto base para el mejoramiento e invención de nuevas y mejores equipos de elevación y transporte.

pág. 5

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

MARCO TEÓRICO ¿QUÉ ES UNA GRÚA? Máquina de funcionamiento discontinuo destinada a elevar y distribuir las cargas suspendidas de un gancho o de cualquier otro accesorio de prensión. Las grúas son elementos imprescindibles para cualquier transporte de mercancías, ya que se encargan de la carga y descarga de contenedores y otras cargas pesadas. En la actualidad, hay muchos tipos diferentes de grúas, dependiendo del lugar donde trabajen, de las cargas que hayan de izar y de las toneladas que soporten, así como de los mecanismos que empleen (poleas, contrapesos, rieles, ruedas, etc.). HISTORIA Desde la antigüedad se ha venido utilizando los distintos tipos de grúas para realizar muy diversas tareas. Los primeros vestigios del uso de las grúas aparecen en la Antigua Grecia alrededor del s. VI. Las primeras grúas de las que se tiene constancia que usaron poleas acaneladas, fueron inventadas y por supuesto usadas en la antigua Grecia para la construcción de edificios de altura considerable, eran accionadas por animales y personas. Posteriormente, la introducción del torno y la polea pronto conduce a un reemplazo extenso de rampas como los medios principales del movimiento vertical. Por los siguientes doscientos años, los edificios griegos contemplan un manejo de los pesos más livianos, pues la nueva técnica de elevación permitió la carga de muchas piedras más pequeñas por ser más práctico, que pocas piedras más grandes. Este tipo de grúas podían cargar entre 15 y 20 toneladas. Pero posteriormente, fueron desarrollándose grúas más grandes utilizando poleas para permitir la elevación de mayores pesos. La

pág. 6

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

primera evidencia literaria de la que avala la existencia de la primera grúa compuesta de poleas aparece en los ejercicios mecánicos atribuidos a Aristóteles. Los romanos adaptaron la grúa griega y la mejoraron, llegando a elevar en combinación con varias grúas bloques de 60 Ton elevadas a una altura de 19 m. Los trabajadores griegos de la construcción tenían una gran ayuda para llevar a cabo su tarea. No obstante, los accidentes eran frecuentes, las medidas de seguridad, nulas, las caídas desde lo alto, mortales.

Figura 1. Grúa griega izando tambores (Fuente: La ciudad antigua. P. Connolly. Acento Editorial, 1998)

En la Alta Edad Media la grúa fue reintroducida en una escala grande después de que la tecnología hubiera caído en desuso en Europa occidental tras la caída del imperio romano occidental.

pág. 7

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

Las grúas se utilizaban en puertos y astilleros para estibar y construir barcos. Algunas de ellas fueron construidas ancladas a torres de piedra para dar estabilidad adicional, dando paso así a las grúas pórtico. En esta época, desde la llegada de la revolución industrial la tecnología de las grúas alcanza un nivel completamente nuevo. Las grúas de madera pasaron a ser desarrollados a base de hierro fundido y el acero. La primera energía mecánica fue proporcionada por máquinas de vapor en el siglo XVIII y las grúas modernas de hoy en día utilizan generalmente motores de combustión interna o motores eléctricos e hidráulicos para proporcionar fuerzas mucho mayores. GRUAS TIPO PUENTE Las Grúas Puente es un tipo de grúa que se utiliza en fábricas e industrias, para izar y desplazar cargas pesadas en rangos de 1 a 500 TM, permitiendo que se puedan movilizar piezas de gran porte en forma horizontal y vertical. Grúa que consta de un elemento portador formado por una o dos vigas móviles, apoyadas o suspendidas, sobre las que se desplaza el carro con los mecanismos elevadores.

Figura 2. Grúa Tipo Puente

pág. 8

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

Las Grúas Puente realizan 3 tipos de movimiento: 

El movimiento longitudinal se lleva a cabo mediante la traslación de la viga principal o puente a través de los carriles elevados. En la práctica totalidad de los casos, la rodadura es por ruedas metálicas sobre carriles también metálicos.

Figura 3. Grúa Puente con movimiento longitudinal



El movimiento transversal se realiza mediante el desplazamiento de un polipasto o carro sobre uno o dos carriles dispuestos sobre la viga principal.

Figura 4. Grúa Puente con movimiento transversal

pág. 9

MAQUINARIA INDUSTRIAL II



El movimiento vertical se ejecuta a través del mecanismo de elevación: polipasto o carro.

Figura 5. Mecanismo de elevación de una Grúa Puente

ESQUEMA Y FUNCIONAMIENTO Se encuentra constituido por una viga puente que al estar apoyada sobre un juego de ruedas se puede trasladar en el sentido longitudinal de la nave rodando sobre unas vigas que actúan como carril.

Figura 6. Esquematización y funcionalidad de una Grúa Puente

A su vez, sobre esa viga, existe un carro que permite el desplazamiento transversal, a derecha e izquierda, y al que se encuentra sujeto el polipasto que permite la elevación.

pág. 10

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

PARTES DE UNA GRÚA PUENTE

Figura 7. Partes de una Grúa Puente

El puente grúa consta de las siguientes partes: 1. Viga Transversal 2. Carro Transportador Dirección ZZ 3. Vigas Carrileras 4. Trolley Dirección XX 5. Columna 6. Motor Trifásico 7. Reductor de Velocidad 8. Polipasto

pág. 11

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

9. Gancho Vigas Uno de los principales miembros de carga de los marcos de acero es la viga que está constituida por perfiles de acero estructural cargados transversalmente.

Figura 8. Vigas

Se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja principalmente a flexión. que soporta cargas transversales y que puede estar apoyada en sus dos extremos o solo en uno. Este tipo de vigas son comunes miembros de estructuras en puentes, edificios y otras estructuras. En la mayoría de los casos, las vigas tienen sus cargas aplicadas en el alma produciendo flexión. En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal. Viga Principal Transversal Es la viga que soporta la mayoría de la carga, y es la que está sometida a mayores esfuerzos, justamente cuando la carga pasa por medio del claro de la viga, estas

vigas

pueden

ser

de Figura 9. Viga transversal principal pág. 12

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

diferentes formas, como una IPE, IPN, viga W de alas anchas, doble canal, Viga cajón prefabricada, etc. Vigas Testeros Esta viga en la mayoría de los casos es prefabricada, son tipos cajón, o también pueden tomar la forma de una viga omega, o en el peor de los casos también sirven dos canales soldados de espalda, todo depende del diseño y de la carga que va a soportar, se debe

Figura 10. Vigas testeros

tomar en cuenta, que en esta viga va acoplada las ruedas de transportación, como chumaceras y rodamientos. Vigas Carrileras Están sometida a flexión y cortante, pero los esfuerzos son mínimos, ya que va reforzados con columnas cada seis metros, esta viga soporta el peso de la carga, más la carga distribuida de la viga central, en están viga

Figura 11. Vigas carrileras

es donde van acoplada las ruedas, las cuales se desplazan por medio de un riel. Columnas

pág. 13

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

XSe debe verificar que las columnas soportan el peso de las vigas carrileras más el peso de la viga cajón, además debe resistir a los esfuerzos que

están

sometido,

esta

columna no debe fallar ni por pandeo, ni aplastamiento, se valida en el caso de que

Figura 12. Columna

existan columnas ya construidas en el taller. Trolley El

trolley

movimiento

se

encarga

transversal

de

del la

carga, se debe de tener en cuenta, que cuando se selecciona un tecle eléctrico el mismo viene con un trolley correspondiente, que de acuerdo con el diseño lo puede utilizar

dependiendo

de

la

Figura 13. Trolley

longitud del ala de la viga central (cajón).

Tecle eléctrico

pág. 14

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

Es el encargado y correspondiente del movimiento vertical de la carga, esta se selecciona por el criterio de velocidad a la cual se requiere trasladar la carga, y la capacidad de diseño del puente grúa.

Figura 14. Tecle eléctrico

Motoreductores Se selecciona de acuerdo a la velocidad a la cual quiere moverse la viga transversal, por lo general son 35m/min, esta velocidad permite a la carga estar en pequeñas oscilaciones, las cuales reducen el riesgo de accidente dentro del taller o planta de

Figura 15. Motoreductores

construcción. Polipastos Es el encargado de levantar las cargas fácilmente en un plano vertical, estos pueden ser manuales, eléctricos de cadena, de cable y neumáticos. El polipasto constituye el componente que está sujeto a la viga principal del puente, el cual es utilizado para elevar cargas de peso de 1 a 100 Ton.

pág. 15

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

Es ideal para el transporte de materiales gracias a su flexibilidad con velocidades de elevación y su capacidad de integración mediante conexiones rápidas por enchufes, lo que proporciona menos limitaciones y mayor flexibilidad. Polipasto de accionamiento manual Es un dispositivo de levantamiento que, mediante un mecanismo compuesto por engranajes, permite desplazar verticalmente una carga, aplicando el esfuerzo a una cadena de maniobra Polipasto de Palanca Es un dispositivo de levantamiento que, mediante un mecanismo de engranajes, permite desplazar una carga aplicando el esfuerzo a una palanca. Este tipo de polipasto es muy popular en trabajos de montaje industrial y de construcción metálica, su peso y unas dimensiones reducidas son las principales ventajas que le permiten mayor maniobrabilidad Polipastos Eléctricos por cadena Los polipastos eléctricos de cadena son de diseño funcional y de construcción modular el cual presenta las siguientes características. 

La dimensión del gancho



El mando directo normal



Tres variantes de velocidad de levantamiento



Las velocidades del levantamiento altas, a 25 m/min

pág. 16

Figura 16. Polipasto

MAQUINARIA INDUSTRIAL II



La trayectoria del gancho normal 3 m, también el gancho permite otras trayectorias posibles



El diseño ergonómico, controla la pendiente

Este tipo de polipasto está constituido por las siguientes partes: 

Engranajes Helicoidales



Dispositivo de Freno



Interruptor final de carrera (superior e inferior)



Cables de Alimentación Insertos



Contactor Electromagnético



Relé de inspección de Fases



Contenedor de Cadena



Cadena de Tracción



Cable de la Botonera



Interruptor de la Botonera



Limitador de Sobrecarga

Polipastos Eléctricos por cable Los polipastos eléctricos de cable pueden usarse en diferentes lugares donde las cargas necesitan ser alzadas a

grandes

alturas,

es

el

más

pág. 17

Figura 17. Polipasto eléctrico por cable

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

conveniente para tareas de mantenimiento y montaje, además para el transporte de materiales de construcción. Polipasto Monorraíl Este mecanismo de elevación se caracteriza por su constitución en línea y por su tendencia hacia el mínimo peso propio. La estructura resistente está conformada por las propias

carcasas

de

los

mecanismos de accionamiento, reducción y eléctricos.

Figura 18. Polipasto monorrail

Lógicamente, este tipo de mecanismo cubrirá el campo de aplicación de manutención de cargas bajas.

El Carro Polipasto o Polipasto Birrail Se utiliza para la manutención de cargas de nivel intermedio. Sus características principales son la simplicidad del polipasto y la rodadura sobre dos carriles que le permite la elevación del nivel de carga. Para este mecanismo de elevación, la estructura resistente está compuesta por uno o dos travesaños sobre los cuales apoyan todos los mecanismos de elevación, accionamiento o

pág. 18

MAQUINARIA INDUSTRIAL II

traslación, si existe. Así mismo lleva uno o dos largueros donde apoyan los rodillos de rodadura.

Figura 19. Polipasto birrail

Motores de mantenimiento longitudinal Los motores son elementos que permiten el movimiento a lo largo de las...