PUENTES RODANTES O PUENTES GRUAS
PUENTES GRUAS Los puentes rodantes o puentes grúas son las máquinas de elevación de mayor utilización dentro de la industria. Así el puente en sus tres movimientos, de traslación del carro, de traslación t raslación del puente y de elevación de la carga barre totalmente el paralelepípedo formado por las tres coordenadas rectangulares que corresponden a: la longitud de la carrera del puente, la luz del puente y la elevación del gancho. Son máquinas utilizadas para la elevación y transporte de materiales generalmente en proceso de almacenamiento o en curso de su fabricación. Un puente grúa está formado por una doble estructura formada por un par de vigas, las que rematan en forma transversal en cada uno de sus extremos e n vigas testeras, dotadas de ruedas con doble pestaña que encarrilan sobre rieles, lo que le permite un desplazamiento en forma sincronizada. Apoyado en dicha estructura, se desplaza encarrilado en la misma un carro automotor que posee un polipasto o guinche de levante cuyo cableado de izamiento discurre entre ambas vigas. La combinación de estructura y carro permite actuar sobre la superficie delimitada por la longitud de los rieles por los que se desplazan los testeros u la separación entre ellos Los raíles de desplazamiento están est án aproximadamente en el mismo plano horizontal que el carro y su alt ura determina la altura máxima operativa de la máquina. La elevación de los carriles implica la existencia de una estructura para su sustentación. En máquinas al aire libre la estructura es siempre específica para este fin; en las de interior puede ser aledaña o incorporada a la de la propia nave atendida por la máquina. La La figura muestra las partes del puente.
El lugar de trabajo juega un papel importante, en e special en aquellas grúas que prestan servicios se rvicios a la intemperie, se deben tener cuidados especiales pa ra proteger los mecanismos de la acción de la lluvia y otras inclemencias del tiempo. El proyecto de la grúa se realiza siguiendo los siguientes pasos 1.- La distancia distancia medida entre los rieles de traslación del puente puente llamada luz del puente puente 2.- La carga a levantar por la grúa o capacidad de levante 3.- La altura de elevación del gancho. 4.- La velocidad de desplazamiento del gancho 5.- La carrera longitudinal de la grúa. 6.- La velocidad de traslación de la grúa grúa 7.- La velocidad de traslación del del carro 8.- Tipo y tiempo de servicio. 8.- Lugar de instalación ( cubierto o descubierto ).
ESTRUCTURA En su forma más simple las grúas están est án constituidas por un de par vigas muchas veces dispuestas para que trabajen en forma paralela. Las más importantes son.
Vigas principales Son vigas que están dispuestas en forma transvers as al desplazamiento del puente, llamadas también vigas de carga
Vigas de cabecera o testera. Las vigas principales son unidas en sus extremos por l as vigas de cabecera o testera te stera las que poseen ruedas permitiendo el desplazamiento del puente sobre las vigas carrileras, colocadas a una altura conveniente donde la grúa prestará sus servicios.
Vigas laterales Sirven para sostener la barandilla y el pasillo y el pasillo del puente. Juntamente J untamente con la viga principal forma un conjunto más resistente. La figura muestra un es quema de la estructura del puente.
CLASIFICACION Puente mono riel Si el carro se desplaza sobre una sola viga. Su capacidad de carga máxima es del orden de las 16 toneladas con una luz de hasta 39 metros
Los cálculos de los expertos que miden la relación costo beneficio recomiendan que las grúas de una sola viga se elijan de acuerdo al cuadro siguiente.
Puente birriel Las vigas principales son dos dispuestas en forma paralela. Este tipo de estructura no tiene ti ene limitaciones en cuanto a la capacidad de carga y a la luz.
VIGAS Según la forma de la estructura de las vigas principales las podemos clasificar en, vigas de alma llena y vigas reticuladas o de alma calada.
VIGAS DE ALMA LLENA Tienen ventajas y simplicidad en su construcción y son muy ventajosas para car gas y luces grandes. Es necesario cuidar en ellas la elasticidad estática mediante:
Pandeo lateral. Puede ser iniciado por una carga lateral pequeña, debida a fuerzas de inercia en el frenado, clavado de las ruedas sobre los carriles del puente o viento transversal. Se elimina dando mayor rigidez transvers al al ala sobre la que actúa la carga lateral o agregando una una viga lateral que aumente dicha rigidez.
Pandeo del alma Se evita adoptando un alma de buen espesor. Si este es mayor de 1/ 50 la altura del alma, no necesita refuerzos.
Las vigas de alma llena se clasifican en: a) Perfiles laminados b) Perfiles armados.
Vigas laminadas o estándar Son construidas con perfiles laminados estandarizados, pues son fabricadas en las acerías de acuerdo a las normas específicas. Su uso solo es posible para c argas de hasta 20 toneladas constituyendo constitu yendo elementos de fácil construcción y bajo costo. Debido a su pequeña altura y poca rigidez, exigen una atenta veri ficación de la flecha al pandeo del alma. En cambio siendo estos perfiles de espesor del alma siempre mayor de 1/ 50 50 de la altura de su alma, no es necesario la verificación al pandeo del alma.
Vigas armadas Estas vigas en puentes grúas para elevar grandes cargas. Pueden ser construidas mediante roblonado o soldadas.
Vigas roblonadas Son construidas utilizando roblones o remaches para la unión de las chapas de acero. Un roblón es un elemento de acero de forma similar a un tornillo pero sin rosca el cual se introduce en los agujeros de las chapas metálicas de la unión a realizar. Posteriormente la punta del mismo o parte opuesta a la cabeza se calienta hasta alcanzar una temperatura suficiente para moldearla dándole dándole aproximadamente la misma forma de la cabeza, de esta manera las chapas quedan unidas.
Para las dimenciones fundamentales de la viga pueden tdomarse como inicio si llamamos h la altura del alma de la viga:
h = 1/ 10 10 a 1/16 de la luz del puente el espesor del alma se toma.
t=
1/ 100 de la luz del puente
Vigas de alma llena soldada En la actualidad todas las vigas son construidas mediante el método de aporte de soldadura para la unión de las chapas, ello da como resultado una viga más fácil de construir y más liviana que una roblonada. El aporte de soldadura se hace mediante arco eléctrico ubicando los cordones en forma alternada a ambos lados del alma.
Las dimensiones fundamentales se toman de acuerdo a l a figura y al criterio siguiente. si guiente.
Espesor del alma: Altura del alma:
t = h/ 10 h = 1/ 10 a 1/ 15 de la luz
El espesor de las alas se toma aproximadamente igual al espesor del alma.
Vigas de doble alma También llamadas vigas tubulares o vigas con sección en forma de caja.
Se emplean para estructuras de gran resistencia. Su caja está formada por: a) Dos planchas verticales que forman el alma. b) Una ( dos o tres ) planchas horizontales en e n cada una de las alas, que forman forma n junto con las cantoneras las cabezas de la viga c) Cuatro hierros en L ( dos por cada cordón) que constituyen las cantoneras. Todo el conjunto se roblona o se suelda.
MECANISMOS DE TRASLACIÓN Pueden ser accionados en forma manual, mediante poleas y reductores, como también utilizando motores eléctricos. En ambos casos los esquemas son similares.
Apoyo sobre los ejes. Se utilizan cojinetes de fricción o rodamientos, para instalar cojinetes de ficción debe considerarse que ellos ocupan un espacio a lo largo del eje equivalente al doble o triple que en el caso que se monten cojinetes de rodadura o rodamiento. En puentes pequeños los fabricantes prefieren utilizar cojinetes de ficción en vez de rodamientos por su costo sustancialmente inferior.
Numero de ruedas. Varían de cuatro a ocho, de acuerdo a la carga a transportar. El diámetro máximo de acuerdo a normas es de 1200 milímetros pero en forma muy rara llegan a medir por encima de los 620 milímetros
MOTORIZACION Se la realiza sobre pares opuestos de ruedas, con el fin de evitar la deformaci ón pantográfica del puente o el cruzamiento del mismo si la motorización de la ejecutara sobo una sola rueda. Esquemas básicos para la motorización Se tienen cuatro esquemas básicos
Comando a través de dos ruedas
Se utiliza un motor eléctrico ubicado en el centro de le distancia entre ambas ruedas a motorizar, el motor descansa sobre un pasadizo, y posee en su eje trasero frenos con zapatas accionado mediante electroimán. El eje delantero del motor es acoplado a un reductor de engranajes, con doble salida para hacer entrar en movimiento ambas ruedas motoras opuestas. La acometida a las ruedas motrices se lo ejecuta mediante un reductor compuesto de piñón y corona.
La transimicon del movimiento movimiento entre el reductor del motor motor y el de las ruedas se lo rehaliza mediante ejes, los cuales dado su gran longitud deben absorver choques y desalineamientos, por lo cual poseen acoplamientos elasticos y apoyos con cojinetes intermedios.
Los acpoles elasticos son construidos de partes metálicas y de caucho bulcanizado sobre ellas
Comando mediante cuatro ruedas y un motor
La diferencia con el anterior es el de poseer cuatro ruedas r uedas motoras en grupos de dos, lo pares opuestos meciante piñón y corona. estan conectados.
Comando mediante cuatro ruedas y dos motores
La figura da detalles de los acoplamientos entre componentes. Comando individual en cada rueda.
Se emplea un motor acoplado a un reductor de tornillos sin fin y corona para accionar cada rueda. Este sistema se encuentra en forma muy frecuente en la industria de EEUU, ellos utilizan motores de corriente continua acoplados en paralelo, y controlados mediante un comando doble de esta forma se elimina el largo eje de transmisión y sus acoples flexibles flex ibles dando al sistema una gran rigidez El sistema de motor independiente surgió por el hecho de que en los puentes siderúrgicos de gran longitud siempre se ha presentado el peligro del desgaste des gaste de las ruedas debido a pequeñas diferencias entre sus diámetros o por el des alineamiento entre carriles.
Velocidades de traslación del puente Las velocidades de traslación recomendadas son de 130 metros por minuto, cuando se requiere una traslación más rápida se utilizan hasta 161 metros por minuto, en este caso se eliminan de la transmisión la reducción sobre las ruedas. Para evitar el patinaje de las ruedas motoras en el momento de partida es necesario definir el número de ruedas, se adopta el criterio criter io que para un máximo de seis ruedas como apoyo del puente y una velocidad de 60 metros por segundo, dos ruedas motoras son suficientes. Para ocho ruedas y una velocidad de un metro por segundo también con dos ruedas motoras se evita el patinaje, por encima de estos límites es necesaria la utilización de cuatro ruedas motoras.
CARRO Está compuesto de tres elementos: estructura, sistema de levante y sistema de traslación.
Estructura
Es un chasis de acero apoyado en cuatro ruedas, dos de l as cuales son motoras. La parte superior es una red construida de perfile I o tipo caja, que sirve de apoyo de las partes mecánicas y circuitos electricos, comlo tambien deben soportar los esfuerzos que estos mecanismos introdudcen. El bastidor constituye una estructura hiperestática, por lo cual su cálculo es complejo sumando a esto que las fuerzas que actúan sobre él son difíciles difíc iles de determinar. Los perfiles se unen entre si mediante soldadura constituyendo una estructura compacta.
Sistema de traslación Es similar al sistema sis tema de traslación del puente siendo más común el uso de dos ruedas motoras.
SISTEMA DE LEVANTE Obedece al esquema de la figura siguiente Tenemos:
Motor con freno de zapata accionada a electroimán Reductor con acoplamiento elástico Piñón y corona del tambor, doble o simple de acuerdo a la longitud Tambor con eje fijo.
Guinche con doble velocidad. Muy usado cuando hay necesidad de un movimiento más lento en el descenso de la carga. Obedece al esquema mostrado en le figura donde es necesario de dos motores eléctricos acoplados entre si por un tren de engranajes planetarios
Los engranajes que intervienen en este sistema son: A: Engranaje sobre el eje del motor II B: Corona dentada en su interior y en su exterior C: Engranajes satélites D: Engranaje sobre del motor I F: Brazo de satélites G: Engranaje sobre el brazo F H: Corona del tambor. Las posibilidades para las dos velocidades son:
Motor II frenado: Corona B frenada por el piñón A Motor I funcionando
→
brazo F → acciona G
acciona D → acciona satélites C que giran sobre corona B frenada
→
acciona H
→
→
acciona
gira el tambor.
Motor I frenado Engranaje D frenado
→
acciona A → acciona corona B externamente → acciona satélites C que giran
sobre libremente sobre engranaje D frenado gira el tambor.
→
los satélites arrastra brazo F→ giran G y H →
Cabinas Deben ser proyectadas de forma que ofrezcan una buen visibilidad para que el operado tenga excelente vista de la carga, deben responder a estrictos conceptos de ergonomía en cuanto a las dimensiones y visión visión del tablero de control Construidas en chapa doble de 1/4" para cabinas de servicio severo y 3/6" para cabinas de servicio pesado, con material aislante acústico y térmico en su interior.
Los vidrios son de tipo termo panel armado templados de 10 + 10 + 10 mm. parte frontal y laterales acordes a los requerimientos del cliente Alfombras de goma en el piso de la cabina y alfombra tipo moqueta en pared. El diseño está adaptado para colocar un sillón con comandos incorporados con todo el cableado realizado a los efectos de poder realizar el reemplazo en forma modular rápida. La cabina deberá ser climatizada.
RUEDAS Las ruedas de los puentes grúas son fabricadas provistas de dos pestañas, raramente de una sola. La achura entre pestañas es ligeramente superior a la anchura del carril. La superficie de rodadura sobre carriles Vignole esta perfectamente torneada según se gún el perfil correspondiente permitiendo asi un mejor contacto. En todo caso el radio de la pestaña debe ser menor que el redondeo del carril para evitar que las ruedas monten dobre él. Las pestañas deben ser ampliamente dimensionadas, dado que son soli citadas por las fuerzas de guiado, frecuentemente muy importantes y estan expuestas a un gran desgaste. En la figura se muestra una rueda no motriz montada sobre un eje fijo, en la que se ha utilizado cojinetes de ficcion
El cubo es la parte de la rueda que apoya sobre el eje fijo, la llanta es la parte superior de la rueda que apoyo sobre el carril, el sector se ctor de unión entre cubo y llanta toma el nombre de alma de la rueda. El eje es soportado so portado mediante perfiles laminados los que son protegidos del desgaste que el cubo de la rueda ejerza en su movimiento rotatorio mediante chapas de desgaste de acer o al molibdeno. Si se trata de una rueda motriz sobre ella es montada una corona mediante elementos roscados lo que permite el cambio de alguno de los elementos si llegase a tener defectos en función al uso en la explotación del puente.
La corona es montada sobre la rueda perfectamente centrada pues ella posee tetones o salientes que permiten el encaje correcto de la corona para luego ser fijada mediante los pernos y tuercas.
Resistencia a la rodadura Una rueda que gira en un soporte y se mueve en la dirección de un carril, cargada con P kilogramos y montada sobre un eje de diámetro d en centímetros, encuentra una resistencia a la rodadura que se compone de la resistencia a la rodadura de de la ruedas sobre el carril y la resistencia de los cojinetes sobre su eje: W
P d ( f ) D 2 2
Con f = 0.05 brazo de la resistencia a la rodadura µ = coeficiente de fricción del eje, puede toma los valores de 0,08 para casquillos y 0,0015 0,0015 para rodamientos. A esta resistencia se añaden los rozamientos sobre las pestañas y el cubo ya ya que los aparatos de elevación sobre todo si son de gran capacidad tienden a avanzar oblicuamente y a cargar sobre las pestañas y las partes frontales de los cubos. Además los carriles nunca están rigurosamente planos, su separación varia, el montaje de las ruedas tampoco es exacto y sus diámetros pueden tener algunas diferencias. Todos estos factores tienen una influencia desfavorable sobre la resistencia a la rodadura. La mayoría de las resistencias a la rodadura rodadura ocasionadas por el viento las inclinaciones y las curvas deben ser evaluadas en forma separada. Como promedio pueden admitirse como promedio para las resistencias de 20 kilogramos por tonelada métrica trasportad si el montaje de la rueda es sobre casquillos y 7 toneladas kilogramos por tonelada métrica si el montaje es sobre rodamientos.
CARRILES. Cuando es necesario soportar grandes cargas los fabricantes europeos frecuentemente utilizan los carrieles o rieles llamados Burbach que presentan una cabeza ancha y una base o patín muy ancho que favorece la fijación del carril.
Los carriles laminados son menos frecuentes. De suministran rectangulares, con las esquinas superiores redondeadas o achaflanadas, o con superficie bombeada.
Sobre fundaciones en hormigón se emplean los rieles Vignole a causa de s u esbeltez ya que ello le proporciona un gran momento de inercia dándole una gran resistencia.
Fijación sobre fundaciones de hormigón Una forma de fijación es la mostrada en la figura, mediante espárragos de anclaje. a nclaje. Ellos están anclados sobre en la viga hormigón mediante tacos de hormigón – amianto, amianto, esta disposición tiene la desventaja de la difícil tarea para el cambio de la fijación cuando presenta defectos en razón del uso.
La forma más efectiva de lograr la fijación del carrie es la de colocar tirafondos anclados en los tacos de hormigon – amianto amianto lo que gracias a la elasticidad de este tipo de material las vibraciones son efectivamente absorvidas y el cambio de los tirafondos se ejecuta eje cuta con mucha facilidad.
