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© Antonio Miravete, Emilio Larrode, Luis Castcjon y Jesus Cuartero PRIMERA
EDICION, 1998 REIMPRESION: A B R I L DE 2002 Imprcso cn Kspafia • Printed in Spain ISBN: 84 - 921349 * 5 - X Dcposiio legal: B-3466-2006 Ii.U. Imprime: Publidisa
INDICE 21
Prologo
PARTE A. INTRODUCTION A LOS TRANSPORTED 1 i V. IV/, T L4\/u? 1 VIM F.NIA INC.FNIFRIA INDUSTRIAL A 1 Introduction a los Transportcs ........................................................................................................................
.. ?3
A 1.1 Inlroduccion ........................................................................................................................................
?3
A 1.2 Caracterfslicas y Funciones de los Transportes para el Ingcnicro Industrial ......................................
.. 25
A 1.3 Los Transportes en cl contcxto national .............................................................................................. .... 26 A 2. Infracstructuras de los distinlos modos de iransporte ................................................................................... 33
A 2.1 El transportc dc cargas en la industria ................................................................................................. A 2.2 El transporte vertical ...........................................................................................................................
33
A 2.3 El iransporte por carretera .................................................................................................................... . 34 A 2.4 El transporte fcrroviario ....................................................................................................................... .... 36 A 2.5 El transportc maritimo .........................................................................................................................
38
A 2.6 El transporte acreo ............................................................................................................................... .. 39 A 2.7 El transporte combinado ...................................................................................................................... 40 A 3. Prediccion de la demanda de los transportes mcdiantc redes neuronales ...................................................... .... 41
A 3.1 Inlroduccion..........................................................................................................................................
.... 41
A 3.2 Planteamiento del problema ................................................................................................................. .... 41 A 3.3 Description de la red tipo backpropagation ..........................................................................................
. .. 42
A 3.4 Aplicaeion de ItScnicas prcdictivas. Obtencion de resultados y analisis ............................................. A 3.5 Conclusiones .........................................................................................................................................
43 47
A 4. Evolution de la Ingenieria de Aparalos de Elevacion y Transportc ........................................................................48 A 4.1 La Antigiicdad .............................................................................................................................................. 48 A 4.2 Dc la polea de cablc a la rueda dc grua ........................................................................................................ 49 A 4.3 Impulso dc la mecanica................................................................................................................................. 50 A 4.4 I-a E-dad Media ............................................................................................................................................ 51 A 4.5 Aparicion del ascensor .................................................................................................................................. 52 A 4.6 El vapor como sisiema de traccion ............................................................................................................... 52 A 4.7 Aparici6n de los ferrocarriles aereos de mercancias .................................................................................... 55 A 4.8 Aparicion de telefdricos de viajcros ............................................................................................................. 56 A 4.9 El Congreso dc Paris dc 1889 ...................................................................................................................... 57 A 4.10 La traccion clectrica .................................................................................................................................... 58 A 5. Bibliografi'a.............................................................................................................................................................59
PARTE B. GRUAS. is I. biemenios ue suspension ................................................................................................................... >••••••••••••••• n1 B 1.1. Ganchos ................................................................................................................................. _——___---—_____________ - - _____ __ ___ ___ ................. ................. 61 61 B 1.1.1. General idades ............................................................................................................ 1.1.2. Calculo de ganchos ..................................................................................................... ................. 65 B 1.1.3. Dimensioncs de ganchos segun normaliva ................................................................. ................. 66 ----------------- - — ------- — £ ■ — — — - — m m _ - — — ^ ^ — — » - _ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _—_ — _ _^_^_™- ' ■ — _ ^ ^ ■ w — W — ^ ^ ~ — - ■ ■ ■ ■ - m ■ ^ » — — — » ^ — '■ m_■'& w ^— — ■ p—■ ^^ ^————— —— ^ »— — »de ——ganchos ——■_— —_ — 1.1.4. Disposiciones dc suspcnsioncs ..................................... — —B —- — —— —- — _ _segun _ _»normaliva — — — ________ — — — _ _ _ _ _ — — — — — — ^ ^ ^ — — — — — — B 1.2. Cucharas ................................................................................................................................ w -— ^ ^ ^ ^ ^ ^ — — ^ ™ — ■ _— — ^ — — — _ _ _ _ — — — — — ^ ^ _ _ _ _ _ _ _ _ _ — — _ _ _ _ _ _ _ _ — — — _ _ _ _ _ _ _ — — _^_^_^_— _ _—_ — —— — _B _ _ _ _ _ _ _ — — _ _ _ _ _ _ — — — — — — _ _ _ _ — _ — — — — — _ _ _ _ — — Spreaders —1.3. —— — _ _ _............................................................................................................................... ___———— ———^^—————^^ B 1.2.1. General idades ............................................................................................................ ■ I ____________________________________________________________ _______________________________________________________________________ B.1.2.2. TIDOS dc cucharas ........... ............. — ......................... . B 1.3.1 General idades ................. B 1.3.2. Tipos dc Spreaders ...................................................................................................... ■—*^» — — M ^ ^ w ~ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ — — _ — _ _ ___ — — _ — — _ _ _ _ _ _ _— ^~'—______ —_ ~ - ___ _ — — — — — — _ ^ - — _____ ____ ■ — — —— ^ ^ - — ■ — ■ — _ — — ^ » — - — _ _ _ _ _ _ _ _ — —■ ___________ — ^ —_______ — — _ _ _ _ _____ — _ — ■ — —B — —— - _ _—_ ............................................................................................................... __________ __ __ _ -—i. ^ ^ > i — — — — ^ - ■ _ _ _ _ _— _1.3.3. _» _—_La _ _esiructura _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .............................................................................................. _____________________________ __ B 1.4. Oiros clcmentos de suspension B 1.3.4. Mecanismos dc seguridad ........................................................................................... _________ —^ ^ "B- 1^ ^.5. ^ ~ Dimensioncs... ^ — _ _ --- — — — -------- — — — — ■ — V ~ ^ — — — -------------------- — ——______— — — — — _ — - - — — — — — — ______ — — _ _— _ _ _—_ — _ ____________ _— _ _— _ _ _—_ _________________ _-----------------------__ ________ _ _ _m _ __ __ __ _—_ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _____ ____ _ _ _ _ _ m ■ _ _ ■ ■ — m^ ^ w _ _ — — _ — —_________ — — — _ _ _ _ _ _ _ _ — B 1.4.1. Eleciroportadores ........................................................................................................ Garras ............................................................................................................ _ _ _ _ _ _ _B _ _ 1.4.2. _— ^ — — v _Pinzas ____ — ^ — — ______ _ — _ — —_ _ ___ — _ — —________ — _ ——_ B 2.1. General idades ....................................................................................................................... ■
B 2. Cables ............................................................................................................................................... “ — _ _ _ — ^ W » ■ — W w - - - — —■ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - ________ ________ ----------- ---- --- ______ - __ ______ ^_ -- — ---------------------------m ___— ——-——— - - - -— - -■■ - - -—- -■- ■- -_— - - -— - -— - -^- ^- ^ _— _ _ _ _ _ _ _ ____ _ _ _ _ w — — ----------------------------" — ™ ■ — —_ _ _ ^ — — m » ^ ^ _ — — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _~_— __ __“ -- _ ------ _ _ _ ------------------------------------ -- ------— — _ ^ _ _ _ _ ___ ___ ■__ __ __m_^— — _ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 _— _ ■—w ------------------------------------_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ B ---2.2._La dc_los ^_ ^cstructura _iransversal ■■m_— —cordones - _ — _ _.............................................................................. _ -_ — _-—■■^^^■ __^______^ _ B 2.2.1. Cordones dc alambrcs de igual didmeiro.................................................................... diamclro.............................................................. _ _— _— _ _—^___ _ _ _ _ ___ _ __ ________— _ __ _—_ —_ v_ __ — _ _— _ ^—B■2.2.2. _ Cordones _ — —dc—alambrcs _ — — de _ - diferenie _ —•— _Cordones _ _ _ transversal _ dc _ _alambrc _ _ de _ _los _ _forma _ _ _ ................................................................................... _ _ _ _ _ .................................................................... _______________________ 2.2.3. de especial B 2.3.B La estructura cables B 2.2.4. Cordones de forma no circular ................................................................................... B 2.3.1. Cables monocordcs ..................................................................................................... B 2.3.2. Cables de cordones ...................................................................................... B 2.3.3, Cables de cabos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B 2.4. Sislcmas de trenzado dc los alambres v cordones ...................................................................................................................
................. 67 ............................... 71 .................71 ....... 73 •••••••■••••••a l ...................80 xo ................. 81 .................85 .................86 .. 87 • •••••••••••••a \/ ■ .................88 .................87 .................88 .................89 ................. 89 ................. 90 ................. 91 ............
91
.................91 ................. 92 ••••••••••••••• ^ •• .................92 i)l & i i i i . 92 ft . ................. ••••••••••••••• ™
t ■ c % ............................... 92 ...............................92
- - _ _ _ - _ _ _ - — — _ _ _ — _ _ _ - — ^ ^ ■ _ _ ^ — — » _ - _ ^ _ — w ^ — — — w _ ................. 93 —— — ^ _ - r ^ — _ ■ —_ — — — — _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ■ — — _ _ ^ _ — — — — — — _ — _ — "■ ■ - — — _ _ ^ ^ — — _ _ _ — .................93 B _ _ 2.4.1. _ _ _ _ _ _Torsion _ _ _ _ _ _ cruzado _ _ _ _ o _ normal _ _ _ _ _ ._. . _. _. ._. _. _. . ._. _. _. ._. _. _. ._. _. _. ._. _. _. ._. _. _. ._. _. ._ ._. _. ._ ._. _. ._ ._. _. ._ ._. _. ._ ._. . . . . . . . . . . . . . . — - _ - _ — _ — — — _ _ _ _ _ _____ _ — — — — _ _ — _ _ ■ _ _ _ _ . . . . . . . . . . . . 93 B _ _ 2.4.2. _ _ _ _ _ _Torsion _ _ _ _ _ _ _Lang _ _ _ _ _o_ de _ _ _senlido _ _ _ _ _ _ _unico _ _ _ _ _................................................................................. _______________ ••••••••••••••• ^• B 2.6. Nolacion de las eslrucluras dc los cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B 2.5. Cables prcformados ........... ...................... ........ ......... .............. . ............ . ..................... — _ — _ __ _ - _
........ ............................... 9494
■ - - - — ^B^2.6.1. ^ — Formula — ■ — —abreviada » ^ _ ■ ................................................................................................................................................................................... W_ _ _ — _ — — _ _ _ _ _ _ _ _ — — — _ _ _ _ _ _ _ _ — — _ _ _ _ _ _ _ _ _ — ••••••••••••••• * — ________ — — — ________ — _ — ______ — _ — ____ ■ — — — _ _ — — — _ — — _ - 1 — _ _ - _ ^ ^ - ■ ■ — _ _ _ _ _ _ — _ _ — — — _ _ _ _ ............................... .................95 96 B 2.6.2. Formula desarrollada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ — _ _ — — _ _ _ _ _ — _ _ _ _ — — _______ — _ _ _ _ _ — _ _ — — _ _ _ _ _ _— — _ _ _ — — — — — — _ _ — ^ _ ■ ■ _ _ — — — — - — _ — — — — — ■ — — — _ —^ .................96 B ^ 2.7. _ — Aceros — — ^ cmpleados ^ _ _ _ _ _ _ _ en _ _ _la_ _fabricacion _ _ _ _ _ _ _ _ _ dc _ _ _los _ _ _cables _ _ _ _ _ _. ._ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 — _ _- _ — — — — — — — — — — _ » » _ _ _ _ _ _ — _ — - — —» ■ — — — — _ _ — _ _ .................96 B_ 2.8. _ _ _ _Resistencia __________a _ _la _ _roiura _ _ _ _ _de _ _ _los _ _ _cables _ _ _ _ _ ....................................................................................... ______________________
.................97 B 2.9. La esiructura de los cables y sus solicilaciones cn el servicio ............................................... ■ ^ ^ * ■ — — — ^ .................97 B _ _ 2.9.1. _ _ _ _ _ _Hncurvacion _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _................................................................................................................ ____________________________________________________________ __ B_ _2.9.3. Lslrepada .............................................................................................................................................. ................. 98 _ _ _ Aplasiamiento _ _ _ - _ - _ _ .............................................................................................................. ____ _ ______ B— 2.9.2. .................98 B 2.9.4. Abrasion ...................................................................................................................... B 2.9.5. Corrosion ........................................................................................................................................... 98
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B 2.9.6. Tcndcncia al giro y resistencia al calor ............................................................................................. 98 B 2.9.7. Eleccidn dc la estructura del cable .................................................................................................... 98 B 2.10. Cocficientcs de scguridad .......................................................................................................................... 99 B 2.11. Caleulo de las faiigas del cable.............................................................................................................. KM) B 2.11.1. Esfuerzos dc extension ................................................................................................................. 100 B 2.11.2. Esfuerzo de encurvacion ............................................................................................................. 1(H) B 2.11.3. Esfuerzos de aplastamiento .......................................................................................................... 101 B 2.11.4. Esfuerzos de estrepada ................................................................................................................. 103 B 2.11.5. Rigidcz de los cables y rendimiento de las polcas ....................................................................... 105 B 2.11.6. Esfuerzos reicerados .................................................................................................................... 107 B 2.11.7. Fatiga total del cable y duracion del mismo ................................................................................ 107 B 2.12. Aplicaciones tipicas de los cables .......................................................................................................... 108 B 2.12.1. Gruas corrientes ........................................................................................................................... 108 B 2.12.2. Gruas de gran altura dc elevacion ................................................................................................ 108 B 2.12.3. Puentes grua .................................................................................................................................. 109 B 2.12.4. Tornos y cabrestantes ................................................................................................................... 109 B 2.13. Efectos giratorios de los cables .............................................................................................................. 110 B 2.13.1. Esfuerzos dc giro.......................................................................................................................... 110 B 2.13.2. Cdlculo del par giratorio de un cable ........................................................................................... 111 B 2.14. Normas para las instalacioncs de cables ................................................................................................. 113 B 2.14.1. Diametros de las polcas y tambores ............................................................................................. 113 B 2.14.2. Forma de las gargantas de las polcas y ranuras de los tambores ................................................. 114 B 2.14.3. Angulo de emboque del cable cn poleas y tambores ................................................................... I 15 B 2.14.4. Diamelm minimi? dc cnrollamicnto ............................................................................................ 117 B 2.14.5. Clasificacion de los aparatos de elevacion .................................................................................. 117 B 2.14.6. Dimensionado y selection del cable segun norma ....................................................................... 117 B 3. Poleas .................................................................................................................................................................. 119 B 3.1. Poleas de accro ......................................................................................................................................... B 3.1.1. Generalidades ................................................................................................................................. B 3.1.2. El perfil de la garganta ................................................................................................................... B 3.1.3. Caleulo de una polea de radios soldada ......................................................................................... B 3.1.4. Dimensiones de poleas soldadas y laminadas................................................................................ B 3.1.4.1. Poleas con casquillos de bronce .......................................................................................... B 3.1.4.2. Poleas con rodamientos de bolas ......................................................................................... B 3.1.4.3. Polcas con rodamientos de rodillos ..................................................................................... B 3.1.4.4. Poleas con casquillos dc broncc para cucharas ................................................................... B 3.1.5. Seleccion de las poleas dc acero. Normativa ................................................................................. B 3.1.5.1. Dcterminacion del diamctro primitivo mmirno en una polea ............................................. B 3.2. Poleas de plastico...................................................................................................................................... B 3.2.1. Introduccion ................................................................................................................................... B 3.2.2. Poleas de Nylon ............................................................................................................................. B 3.2.3. Configuracion de la garganta ......................................................................................................... B 3.2.4. Configuracirtn del alma ................................................................................................................. B 3.2.5. Retcncion del rodamiento .............................................................................................................. B 3.2.6. Capacidad dc carga dc poleas planas pcrforadas ........................................................................... B 3.2.7. Presion de contacto (presion dc Hertz) ..........................................................................................
119 119 122 123 124 124 125 127 127 130 131 134 134 135 136 136 137 139 139
B 4. Aparejos ............................................................................................................................................................. 141
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B 3.2.8. Operation con poleas de plastico
140
B 4.1. General idades .......................................................................................................................................... 141 B 4.2. Dimensionamienlo segiin normativa ........................................................................................................ B 4.3. Cdlculo de las traviesas ............................................................................................................................ B 4.3.1. Calculo de la traviesa de gancho ................................................................................................... B 4.3.2. Calculo de la trav iesa de poleas .................................................................................................... B 4.4. Aparejos de poleas continuas ...................................................................................................................
142 152 152 153 154
B 5, Tamburcs ................ .. ...................................... ................... ................... .................................. !55 B 5.1. General idades .......................................................................................................................................... 155 B 5.2. El per til de la .garganta ............................................................................................................................ 155 B 5.3. Calculo de un tambor................................................................................................................................ 160 B 5.4. Fijaciones del cable en el tambor ............................................................................................................. 164 B 5.5. Determination de cspesorcs de pared ....................................................................................................... 166 B 6. Carrilcs ................................................................................................................................................................ 169 B 6.1. General idades ........................................................................................................................................ 169 B 6.2. Tipologfas ............................................................................................................................................... 169 B 6.3. Calculo de carrilcs sobre fundaciones de hormigon ............................................................................... 172 B 6.4. Fijaciones del carril ................................................................................................................................ 172 B 7. Ruedas ................................................................................................................................................................ 173 B 7.1. General idades .......................................................................................................................................... 173 B 7.2. Calculo de las ruedas propulsoras ............................................................................................................ 175 B 7.3. Discno de ruedas....................................................................................................................................... 178 B 7.4. Dimensiones de ruedas .............................................................................................................................. 181 B 8. Equipo electrico .................................................................................................................................................. 183 B 8.1. Generalidades ........................................................................................................................................... 183 B 8.2. Accionamientos electricos ........................................................................................................................ 184 B 8.2.1. Terminologta especifica dc accionamiento de gruas ..................................................................... 185 B 8.3. Motores ..................................................................................................................................................... 186 B 8.3.1. Tensiones de trabajo .................................................................................................................... 186 B 8.3.2. Motores de corriente continua ..................................................................................................... 186 B 8.3.2.1. Motores de excitacion en serie ......................................................................................... 187 B 8.3.2.2. Motores de excitacion en paralelo ................................................................................... 187 B 8.3.2.3. Motores de excitacion independiente ............................................................................... 187 B 8.3.3. Motores trifasicos ........................................................................................................................ 187 B 8.3.3.1. Motores asfncronos .......................................................................................................... 187 B 8.3.3.1.1. De anillos rozantes ................................................................................................ 187 B 8.3.3.1.2. De colcctor ............................................................................................................ 187 B 8.3.3.1.3. De jaula de urdilla ................................................................................................. 187 B 8.4. Calculo de la potencia necesaria .............................................................................................................. 188 B 8.5. Eleccion del molor ................................................................................................................................... 191 191 B 8.5.2. Tipo dc motor ................................................................................................................................ 191 B 8.5.3. Tipos dc scrvicio ........................................................................................................................... 191
B 8.5.4. Factor de marcha ........................................................................................................................... 191 B 8.5.5. Forma constructiva ........................................................................................................................ 191 B 8.5.6. Protecciones ................................................................................................................................... 191 B 8.5.7. Eleccion del motor en catalogo ..................................................................................................... 193 B 8.6. Acoplamientos y embragues .................................................................................................................... 193 B 8.6.1. Acoplamientos rfgidos .................................................................................................................. 193 B 8.6.2. Acoplamientos clasticos ................................................................................................................ 194 B 8.6.3. Acoplamientos semiclasticos ........................................................................................................ 196 B 8.6.4. Caracteristicas de los acoplamientos elasticos y semiclasticos ..................................................... 198 B 8.6.5. Eleccion de un acoplamiento ......................................................................................................... 198 B 8.6.6. Aparatos derivados ........................................................................................................................ 199 B 8.6.7. Accoplamientos flcxiblcs .............................................................................................................. 199 B 8.6.7.1. Las funciones del acoplamiento llexiblc en general ........................................................... 199 B 8.6.7.2. Los acoplamientos flcxiblcs de dicntcs abombados ............................................................ 200 B 8.6.7.3. Capacidad dc par dc los acoplamientos dc dicntcs abombados........................................... 201 B 8.6.8. Limitadores dc csfucrzo ................................................................................................................. 202 B 8.6.9. Embragues ...................................................................................................................................... 202 B 8.6.9.1. Los embragues dc tetoncs .................................................................................................... 203 B 8.6.9.2. Los embragues dc friction ................................................................................................... 203 B 8.6.9.3. Embragues sin position de dcscenso librc ........................................................................... 204 B 8.6.9.4. Embragues ccntnfugos ......................................................................................................... 205 B 8.6.9.5. Embragues por corrientes de Foucault ................................................................................ 205 B 8.6.9.6. Embragues de partfculas de polvo y fluido magnetico ........................................................ 206 B 8.6.9.7. Embragues hidroviscosos .................................................................................................... 207 B S.6.9.8. Embragues hicdrocindticos ................................................................................................. 208 B 8.7. Frenos ........................................................................................................................................................ 210 B 8.7.1. Inlroduccion .................................................................................................................................... 210 B 8.7.2. Calculo ............................................................................................................................................ 210 B 8.7.3. Actuadores clectricos ..................................................................................................................... 210 B 8.7.4. Frenos electromecaiwcos ............................................................................................................... 211 B 8.7.4.1. Frenos de cinta ..................................................................................................................... 211 B 8.7.4.2. Frenos de mordazas ............................................................................................................. 212 B 8.7.4.3. Frenos dc disco .................................................................................................................... 213 B 8.7.4.4. Frenos conicos ..................................................................................................................... 213 B 8.7.5. Frenos de traslacion ........................................................................................................................ 213 B 8.8. Calculo del I'ndice de transmision ............................................................................................................ 213 B 8.9. Esquema dc calculo del circuito electrico ................................................................................................. 215 B 8.9.1. Circuito dc elevation....................................................................................................................... 215 B 8.9.2. Ciriuilo dc translation ..................................................................................................................... 215 B 8.9.3. Circuilo de giro ............................................................................................................................... 216 B 9. Estructura ............................................................................................................................................................. 217 B 9.1. General idades ........................................................................................................................................... 217
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B 9.2. Dcterminacion dc solicitaciones ................................................................................................................. 217 B 9.2.1. Dominio dc aplicacion ..................................................................................................................... 218 B 9.2.2. Clasificacion dc aparaios cn funcion del scrvicio ........................................................................... 218 B 9.2.2.1. Vida del mccanismo ............................................................................................................. 218 B 9.2.2.2. Eslado dc carga..................................................................................................................... 218 B 9.2.2.3. Clasificacion de aparaios ...................................................................................................... 219 B 9.2.3. Tipos de solicitaciones a lener cn cuenta ........................................................................................ 220 B 9.2.3.1. Solicitaciones principals ....................................................................................................... 220 B 9.2.3.2. Solicitaciones debidas a movimientos verticales ................................................................. 220 B 9.2.3.2.1. Solicitaciones debidas a manipulation de la carga cn servicio 221 B 9.2.3.2.2. Caso particular........................................................................................................... 222 B 9.2.3.3. Solicitaciones debidas a movimientos horizontales ............................................................. 223 B 9.2.3.3.1. Efectos horizontales dcbidos a movimientos dc direction ........................................ 223 B 9.2.3.3.2. Efectos horizontales dcbidos a movimientos de orientacion y recuperation dc flccha....................................................................................... 223 B 9.2.3.3.3. Efectos dc la fucrza centrifuga .................................................................................. 224 B 9.2.3.3.4. Reaccioncs transvcrsales debidas a la rodadura ........................................................ 224 B 9.2.3.3.5. Efectos de choquc a topes ......................................................................................... 225 B 9.2.3.4. Solicitaciones debidas a efectos climaticos .......................................................................... 225 B 9.2.3.4.I. Action del viento ........................................................................................................ 225 B 9.2.3.4.2. Sobrccarga dc nicve .................................................................................................. 231 B 9.2.3.4.3. Variaciones de temperatura ....................................................................................... 231 B 9.2.3.5. Solicitaciones diversas ......................................................................................................... 232 B 9.2.4. Dcterminacion de combinaciones dc solicitaciones ........................................................................ 232 B 9.3. Obtencion de desplazamientos. tensiones y reacciones ............................................................................. 233 B 9.4. Comprobacion de clasticidad, resistencia y cstabilidad ............................................................................. 233 B 9.4.1. Comprobacion dc clasticidad y resistencia...................................................................................... 233 B 9.4.2. Comprobacion dc cstabilidad .......................................................................................................... 233 B 9.4.2.1. Caso dc gruas portacontcnedorcs y gruas portico ................................................................ 234 B 9.4.2.2. Caso de vehiculos grua ......................................................................................................... 235 B 9.4.2.3. Caso de gruas torre ............................................................................................................... 240 B 10. El pucnte grua ..................................................................................................................................................... 245 B 10.1. General idadcs .......................................................................................................................................... 245 B 10.2. El mccanismo de elevacion ...................................................................................................................... 248 B 10.2.1. El polipasto monorail .................................................................................................................... 250 B 10.2.2. El carro polipasto ........................................................................................................................... 250 B 10.2.3. El carro abierto .............................................................................................................................. 252 B 10.2.4. Caleulo del bastidur ....................................................................................................................... 254 B 1Q.2.5. Election dc las vdocidades dc elevation ....................................................................................... 255 B 10.2.6. Election de las vclotidade.s dc traslatidn ....................................................................................... 255 B 10.3. La viga principal ....................................................................................................................................... 257 B 10.3.1. Viga cn celosia............................................................................................................................... 257 B 10.3.2. Viga de vierendeel ......................................................................................................................... 257 B 10.3.3. Viga caj6n ...................................................................................................................................... 258 B 10.3.4. Caleulo de la viga principal ........................................................................................................... 258 B 10.3.5. Election de la vclocidad de traslacion de la grua .......................................................................... 259 B 10.4. Dimensiones generales de un puente grua ............................................................................................... 259
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You have either reached a page that is unavailable for viewing or reached your viewing limit for this book. B 17.3. Diagrama de cargas ............................................................................................................................... 318 B 17.4. La estructura ......................................................................................................................................... 319 B 17.4.1. Pluma en cclosia ........................................................................................................................ 319 B 17.4.2. Pluma cn viga cajon ................................................................................................................... 320 B 17.4.3. Calculo dc la estructura ............................................................................................................. 322 B 17.5. Potencia de los motores ........................................................................................................................ 324 B 17.6. Sistcmas dc mando de gufa ................................................................................................................... 324 B 18. Bibliogratia ......................................................................................................................................................... 325
P AR TK (' . I I TR A NSP OR T! V K. R TI CAI . C 1. Gencralidades y description de ascensores .......................................................................................................... 327 C 1.1. Asccnsores dcu‟Lriute ................................... ............................... .................. ................................ 327 C 1.2. Asccnsures hidraulicos............................................................................................................................ 327 C 1.3. Montacargas ............................................................................................................................................ 329 C 1.4. Montacamas ............................................................................................................................................ 331 C 1.5. Normativa ................................................................................................................................................ 332 C 2. Ascensor elcctrico ................................................................................................................................................ 333 C 2.1. Partes dc un ascensor electrico ............................................................................................................... 333 C 2.2. Velocidad de los ascensores.................................................................................................................... 337 C 2.2.1. Velocidad nominal de los ascensores .......................................................................................... 337 C 2.2.2. Velocidad maxima posiblc cntrc dos paradas consecutivas ........................................................ 338 C 2.2.3. Aceleracioncs y velocidades utilizadas en los ascensores ........................................................... 339 C 2.2.4. Inllucncia de la velocidad de los ascensores en la nivclacion ..................................................... 339 C 2.3. Cuartos dc maquinas y poleas ................................................................................................................. 340 C 2.4. Motor ....................................................................................................................................................... 342 C 2.4.1. Los motores de corrientc alterna .................................................................................................. 343 C 2.4.2. Motores de corrientc continua con convertidor dc altcrna-continua ........................................... 346 C 2.4.3. Otros sistemas .............................................................................................................................. 346 C 2.4.4. Potencia necesaria de los motores ............................................................................................... 347 C 2.4.5. Calculo dc la potencia del motor ................................................................................................. 347 C 2.5. Freno ....................................................................................................................................................... 348 C 2.5.1. Freno mccanico ............................................................................................................................ 341 C 2.5.2. Freno elcctrico ............................................................................................................................. 351 C 2.5.3. Accionamicnto de emergencia ..................................................................................................... 351 C 2.6. Reductor .................................................................................................................................................. 352 C 2.7. Poleas de traccion.................................................................................................................................... 359 C 2.7.1. Fuerzas en la polea ....................................................................................................................... 361 C 2.7.2. Presion especifica......................................................................................................................... 362 C 2.7.3. Adhercncia dc los cablcs sohrc la polea de arrastre..................................................................... 363 C 2.8. Volantc dc inertia .................................................................................................................................... 365 C 2.9. Elementos dc amortiguaeion y aislamiento de ruido .............................................................................. 365 C 2.10. Polea de dcsvfo ..................................................................................................................................... 367
U y [I u
C 3 Panes mecanicas de asccnsores.............................................................................................................................. 369 C 3.1. Hueco ......................................................................................................................................................... 369 C 3.2. Foso ............................................................................................................................................................ 371 C 3.3. Cabina ........................................................................................................................................................ 372 C 3.4. Contrapeso ................................................................................................................................................. 373 C 3.5. Guias y fijacion dc guias ............................................................................................................................ 375 C 3.5.1. Condiciones que deben cumplir las guias ....................................................................................... 375 C 3.5.2. Caleulo dc las guias ........................................................................................................................ 377 C 3.5.3. Guias dc contrapeso ........................................................................................................................ 383 C 3.5.4. Esfuerzos dc flexion sobre las gufas scgun Janovsky..................................................................... 384 C 3.5.5. Apoyos sobre las gufas ................................................................................................................... 385 C 3.6. Cables ......................................................................................................................................................... 386 C 3.6.1. Cables para ascensores y montacargas ........................................................................................... 387 C 3.6.2. Selection dc cables .......................................................................................................................... 389 C 3.6.3. Sistcmas dc suspension dc cable ..................................................................................................... 390 C 3.7. Puertas de embarque .................................................................................................................................. 391 C 3.8. Accesos ...................................................................................................................................................... 392 C 3.9. Componemcs dc scguridad ........................................................................................................................ 392 C 3.9.1. Limitador dc vclocidad ................................................................................................................... 393 C 3.9.2. Paracaidas ....................................................................................................................................... 397 C 3.9.2.1. Paracaidas dc acelcracion ..................................................................................................... 397 C 3.9.2.2. Paracaidas de rotura o desequilihrio dc cables ..................................................................... 402 C 3.10. Amortiguadorcs........................................................................................................................................ 402 C 3.10.1. Amortiguadorcs dc acumulacion de cnergfa ................................................................................ 403 C 3.10.2. Amortiguadores de disipaeitin de energia .................................................................................... 405 C 4. Ascensor hidraulico .............................................................................................................................................. 407 C 4.1. Central hidraulica ....................................................................................................................................... 407 C 4.2. El piston hidraulico .................................................................................................................................... 410 C 4.3. El cuarto dc maquinas cn los ascensores hidraulicos ................................................................................ 412 C 4.4. Ventajas e inconvenientes dc los ascensores hidraulicos .......................................................................... 412 C 5. Partes electricas de ascensores .............................................................................................................................. 415 C 5.1. Circuito dc traction .................................................................................................................................... 415 C 5.2. El circuito dc maniohra ............................................................................................................................. 416 C 5.3. Sistcmas de control ................... ..... ............................................................................................. ........... 113 C 6. Escalcras mecdnicas y andcnes moviles ............................................................................................................... 421 C 6.1. Introduccion ............................................................................................................................................... 421 C 6.1.1. Normativa ....................................................................................................................................... 423 C 6.2. Composition y funcionamiento .................................................................................................................. 423 C 6.2.1. Principios basicos ........................................................................................................................... 423 C 6.2.2. Partes mecdnicas ............................................................................................................................. 428 C 6.2.2.1. Cuartos de maquinas............................................................................................................. 428 C 6.2.2.2. Maquinas ..............................................................................................................................428 C 6.2.2.3. La estruclura portanlc ...........................................................................................................432 C 6.2.2.4. Escalones ..............................................................................................................................432 C 6.2.2.5. Cadenas de arrasire ...............................................................................................................435 C 6.2.2.6. Balauslrada.s ____________________________________________________________ M2 C 6.2.2.7. Pasamanos ............................................................................................................................443 C 6.2.2.8. Components de scguridad.....................................................................................................443 C 6.3. Carteles y senates ........................................................................................................................................444
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C 7. Introduction ill tralko vertical.................................................................................................................. ............. 445 C 7.1. Diagramas de trafico por sectores ...............................................................................................................445 C 7.2. Sisiemas de gestion de trafico .....................................................................................................................449 C 7.2.1. Tipos de maniobras ..........................................................................................................................449 C 7.3. Ascensores y montacargas ..........................................................................................................................452 C 7.3.1. DefinickSn de la instalacion dc elevation en el edificio. Normas generates 452 C 7.3.2. Trafico tie t-nirada _____________________________________________________________ 452 C 7.3.3. Trafico de salida ...............................................................................................................................458 C 7,3,4, Trafico bidirectional............................................................................................ ............................459 C 7.4. Escaleras mceanicas y rampas moviles ......................................................................................................460 C 7.4.1. Trafico de subida..............................................................................................................................461 C 7.4.2. Trafico de bajada ..............................................................................................................................461 C 7.4.3. La combination enire escalera mecdnica y ascensor .......................................................................461 C 8. Bibliografia ............................................................................................................................................................ 463
PARTE I). TRANSPORTADORES Y ELEVADORES D 1. Elevadores simples ................................................................................................................................................ 465 DLL Elevadores de cangilones ................................................................................................................................. 465 D 1.1.1. Tipos de elevadores de cangilones ..........................................................................................................467 D 1.1.2. Determination del flujo de un elcvador de cangilones ............................................................................469 D 1.2. Disposiiivos de gravedad ............................................................................................................................... 470 D 1.3. Transportadores vibraiorios ........................................................................................................................... 473 D 1.4. Transportadores de tornillo sin fin ................................................................................................................. 476 D 1.5. Transportadores neumaticos e hidraulicos ..................................................................................................... 479 D 1.6. Disposiiivos auxiliares en los transportadores ............................................................................................... 483 D 2. Bandas transportadoras ......................................................................................................................................... 487 D 2.1, Imroduwion ......... ...................................... ............ - .................. - ------------- ----- ---------------- -------- - 487 D 2.2. Calculo de la capacidad tcorica dc transporte ................................................................................................ 489 D 2.3. La banda transportadora ................................................................................................................................. 491 D 2.4. Tambores ........................................................................................................................................................ 494 D 2.5. Rodillos de apoyo........................................................................................................................................... 496 D 2.6. Estaciones accionadoras ................................................................................................................................. 497 D 2.7. Estacioncs tensoras ........................................................................................................................................ 499 D 2.8. Carga y descarga dc los (ransportadorcs ....................................................................................................... 499 D 2.9. Caleulo dc handas transportadoras ................................................................................................................ 501 D 2.9.1. Caleulo dc capacidad de iransporic .........................................................................................................501 D 2.9.2. Caleulo de potcneia y tensioncs ..............................................................................................................501 D 2.9.2.1. Transportc horizonial .......................................................................................................................502 D 2.9.2.2. Transportc inclinado ascendente ......................................................................................................504 D 2.9:2.3. Transportc desccndcnte; handas impulsadas ...................................................................................506 D 2.9.2.4. Transportc dcsccndcntc; handas frenadas ........................................................................................507 D 2.9.2.5. Traccion/impulsidn por doble polea ................................................................................................509 D 3. Carretillas elcvadoras ........................................................................................................................................... 513 D 3.1. Introduction.................................................................................................................................................... 513 D 3.2. I^i Manipulation en el almacen ..................................................................................................................... 514 D 3.3. Carretillas ....................................................................................................................................................... 516
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D 3.3.1. Carretillas manuales ................................................................................................................................516 D 3.3.1.1. Descripci6n ......................................................................................................................................516 D 3.3.1.2. Selection ...........................................................................................................................................517 D 3.3.1.3. Aplicacion ........................................................................................................................................517 I) 3.3.1.4. Mantenimiento .................................................................................................................................517 D 3.3.1.5. Ergonoima D 3.4. Traspaletas ..................................................................................................................................................... 517 D 3.4.1. Traspaletas manuales ..............................................................................................................................517 D 3.4.1.1. Description .......................................................................................................................................517 D 3.4.1.2. Funcionamiento ...............................................................................................................................518 D 3.4.2. Traspaletas de traction electrica ..............................................................................................................518 D 3.4.2.1. Traspaleta electrica de conductor sentado 2.000 Kg .......................................................................519 D 3.4.2.2. Traspaletas electricas de 2.000 a 3.000 Kg. de carga ......................................................................519 D 3.5. Apiladoras ...................................................................................................................................................... 521 D 3.5.1. Caractcrfsticas .........................................................................................................................................521 D 3.6. Carretillas elcvadoras..................................................................................................................................... 522 D 3.6.1. Tipos ........................................................................................................................................................522 D 3.6.2. Clasificacion ........................................................................................................................................... 523 D 3.7. Tractores y cmpujadorcs ................................................................................................................................ 523 D 3.8. Carretillas de carga lateral ............................................................................................................................. 523 D 3.9. Carretillas sin conductor 524 D 3.10. Manutencirin de contcnedores ..................................................................................................................... 524 D 3.10.1. Carretillas elcvadoras con spreader .......................................................................................................524 D 3.10.2. Apiladores telcscopicos .........................................................................................................................526 D 4. Plataformas elcvadoras ..................................................................................................................................... 527 D 4.1. Introduccion ................................................................................................................................................... 527 D 4.1.1. Ventajas dc las plataformas aereas ..........................................................................................................527 D 4.2. Tipos dc plataformas aereas........................................................................................................................... 528 D 4.3. Descripcirtn general de una plataforma elevadora ........................................................................................ 532 D 4.3.1. Partes de una plataforma elevadora.........................................................................................................533
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D 5. Transportc por cablc: Tclcfericos D 5.1. Introduction ................................................................................................................................................... 535 D 5.2. Clasiticacion .................................................................................................................................................. 535 537 D 5.2.1. Por el sistema de movimiento ................................................................................................................. 537 D 5.2.2. Por el numcro dc cables.......................................................................................................................... 537 D 5.2.3. Por la forma de sujecion dc! habitaculo al cablc cn movimiento ........................................................... 537 D 5.2.4. Por cl tipo de habitaculo ......................................................................................................................... 537 D 5.2.5. Por la situation del puesto dc mando cn servicio normal ....................................................................... 537 D 5.2.6. Por cl sistema de mando del movimiento ............................................................................................... 537 D 5.3. Ccneralidades sobre las instalaciones ........................................................................................................... 537 D 5.3.1. Trazado ................................................................................................................................................... 537 D 5.3.2. Dimensionamicnto.................................................................................................................................. 537 D 5.3.3. Alturas dc funcionamiento ..................................................................................................................... 538 D 5.3.4. Vclocidades de marcha c intervalos entrc vchiculos .............................................................................. 538 D 5.3.5. Solicitaciones y condiciones de apoyo ................................................................................................... 539 D 5.3.6. Seguridad ................................................................................................................................................ 540 D 5.4. Cables y clement os auxiliares ...................................................................................................................... 541 D 5.4.1. Tipos de cables y su uso ......................................................................................................................... 541 D 5.4.2. Dimensionamicnto dc los cables ............................................................................................................ 541 D 5.4.3. Empalmes y terminates dc los cables ..................................................................................................... 542 D 5.4.4. Poleas, tamborcs y zapatas ..................................................................................................................... 543 D 5.5. Vchiculos ....................................................................................................................................................... 543 D 5.5.1. Solicitaciones.......................................................................................................................................... 543 D 5.5.2. Caracterfsiicas constructivas .................................................................................................................. 544 D 5.5.3. Equipo auxiliar ....................................................................................................................................... 544 D 5.5.4. Elementos dc enganche .......................................................................................................................... 544 D 5.5.5. Carretoncs ............................................................................................................................................... 545 D 5.5.6. Frenos en los carretoncs ......................................................................................................................... 545 D 5.6. Apoyos en Ifnea ............................................................................................................................................ 545 D 5.6.1. Solicitacioncs................ ... 545 D 5.6.2. Apoyos . ... 546 D 5.6.3. Elementos auxiliares............................................................................................................................... 547 D 5.7. Estacioncs ...................................................................................................................................................... 547 D 5.7.1. Edification .............................................................................................................................................. 547 D 5.7.2. Grupo motor y frenos ............................................................................................................................. 548 D 5.7.3. Tensionado y anclajc de los cables......................................................................................................... 549 D 5.7.4. Dimensionamiento dc los espacios......................................................................................................... 549 D 5.7.5. Circuitos dc seguridad, serialization y comunicaciones......................................................................... 549 D 5.8. Explotacion dc la estacion ............................................................................................................................. 550 D 5.8.1. Personal dc la insialacion ....................................................................................................................... 550 D 5.8.2. Reglamcnto dc cxplotaci6n .................................................................................................................... 550 D 5.8.3. Controles puesta a punto y conservation ................................................................................................ 550 D 5.9. Calculo de teleferico y tclesilla ..................................................................................................................... 551 D 5.9.1. Andlisis de solicitaciones ....................................................................................................................... 551 D 5.9.2. Estudio dc las variaciones de tension ..................................................................................................... 552 D 5.9.2.1. Tensiones debidas al peso ................................................................................................................ 552 D 5.9.2.2. Tensiones debidas al rozamiento ..................................................................................................... 553 D 5.9.2.3. Contrapeso ........................................................................................................................................ 553 D 5.9.2.4. Tensiones rcsultames ....................................................................................................................... 553
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PROLOGO El presente texto es una adaptation de libros anteriores, editados por el Area de Ingenieria e Infraestruc- tura de los Transportes, que liene por ohjelo ajustarse al Nuevo Plan de Estudios de la Ingenieria Industrial (primer curso de imparticion 1998-1999). El libro consla de cualro secciones:
Introduction a los Transportes en la Ingenieria Industrial >
Gruas
>
Transportc Vertical
>
Transportadores y Elevadores
Se ha considerado oportuno incluir una primera section dedicada a la Introduction a los Transportes con objeto de enmarcar las cnscnanzas de los Transportes en la Ingenieria Industrial dentro del contexto global de la Ingenieria. Inicialmente, se plantea una panoramica general de los Transportes. basada en los datos del Anuario de Estudios dc Transportes y Comunicacioncs. editado por el Ministerio de Obras Publicas. Transportes y Comunicacioncs: >
Valor Anadido Bruto
y
Inversiones rcalizadas en los distinlos modos de transportc
>
Gastos de las Administraciones Publicas
>
Consumo Encrgetico por los distinlos modos de transportc
>
Distribution del trafico dc viajcros segun los distintos modos de transportc
>
Distribution del trafico interior dc mercanci'as segun los distintos modos de transportc
>
Transportc Internacional de viajcros segun los distintos modos dc transportc
>
Distribution Internacional de mercanci'as segun los distintos modos de transportc
Dado que a lo largo del texto se hacc rcferencia a las infraestruciuras dc los sistemas de transportc de cargas en la Industria, transportc vertical y transportadores y elevadores. se ha considerado oportuno introducir un apartado titulado „Infracstructuras en los distintos modos de transportc'. con objeto de describir cl esiado dc las infraestruciuras cn el resio de modos dc transportc: canetera, ferrocarril. trans- porte marftimo, acreo y combi nado.
A continuation, se describe la aplicaeion de las redes ncuronalcs a la prediction de la dcmanda en los transportes. Esta nucva tecnologfa entroncada cn los denominados sistemas de inteligcncia artificial csta utilizandose de forma crecicnte en los pai'scs industrial i/ados con ob jeto de prcdecir la dcmanda cn un dcterminado sistema de transporte. Sus resultados se consideran mucho mas precisos que los obtcnidos mediantc mctodos cstadfsticos. El capitulo de introdueeion fmali/a con una breve description historica de los diversos sistemas de transporte. La siguiente section del lexto corresponde al tema de Gruas. HI enfoque es mecanico/electrico. Es decir, el objelo de esia parte es presentar los conceptos de discno mecanico de los distintos elementos c|ue componen la cadena de transmisi6n de esfuerzos desde el sistema de suspension hasta el organo de almacenamiento del cable. Tambien se estudian las estructuras tanto de los sub-aparatos como es el caso del carro, como de los aparaios completos o griias. Desde el punto de visia de traccion, se enfaliza en la componente electrica de la motorization asi como en el conjunto meda-carril. Esta section esta dividida en dos partes. En la primera se estudian los elementos: Elementos
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>
Sistemas de suspension
r
Motorizacion
v s' >
Cables
y
Transmision
Poleas
>
Ruedas
>
Aparejos
r
Carriles
>
Tambores
Vr
Estructura
La segunda esta dedicada a la descripcidn de los principales tipos de gruas: Aparaios >
Puente grua
> Gruas de Puerto
y Grua Portico
V Vehtculo Griia
V Gnia Consola
'>• Grua Portacontenedores
>
> Grua Torre
Gruas Giratorias
La tercera seccirin del libro esta dedicada al transporie vertical. Este tema se considera de gran transcendencia para la Ingenierfa Industrial cn nuestro pais ya que por una parte la componente tecnolo- gica de los sistcmas de transportc vertical en nuestros dfas tienc gran calado. Por olra parte, la industria del transporie vertical en nuestro pais esta muy consolidada y es cada vcz mayor cl numcro de Ingenieros industrials con formation en este campo rcqueridos por este sector. En esta pane se estudiaran: >
Ascensores y Montacargas > Andenes moviles
>
Escalcras mecanicas
> Trafico Vertical
Finalmcntc. en la cuarta seccion se tratan los Transportadores y Elevadores. Este tema tiene una gran importancia para los denominados transporie continuo, transporie interno y transporie por cable. En los trcs casos. existen una serie dc „sistemas moviles* con unas peculiaridadcs tfpicas de cada campo. Se analizaran los siguienles transportadores y elevadores : >
Transportadores simples > Telefericos
>
Bandas transportadoras
> Funiculares
>
Carretillas
> Blondines
r Plataformas elcvadoras Confiamos que cl texto sea de interes para tanto estudiantes de Ingenierfa Industrial como para profe- sionales relacionados con el Transportc. Finalmente, queremos agradccer la colaboraci6n dc Narciso 1‟olosana y Ana Lopez Fiona por sus aportaciones en la aplicacion dc la tccnologfa dc redes neuronales cn los mode los de demanda.
PARTEA
INTRODUCTION A LOS TRANSPORTES EN LA INGENIERIA INDUSTRIAL A.I. INTRODUCCION A LOS TRANSPORTES
22
-
-
A 1.1. Inlroduccion Dcsde su creation, cl Area de Ingenieria e Infraesirueiura de los Transportes de la Univcrsidad de Zarago/a ha impulsado el conccpto de la ensenan/a de los Transportes como una maieria donde sc deben integrar las siguienies disciplinas: >
Ingenierfa Industrial
>
Ingenierfa de Caminos. Canales y Puertos
>
Ingcnieria Aeronautica
>
Ingenierfa Naval
>
Ingcnieria de Tclccomunicacion
>
Ingenieria Informatica
La ensenan/a de los Transportes en la Ingenieria constituye una material tan esencial y variada que deben coordinarse esfuerzos entre todas las disciplinas relacionadas con estc sector, critico para el desa- rroHo y bienestar dc la sociedad actual. Citando las palabras del Profesor Rafael Izquierdo, los transportes pucdcn scr analizados bajo ties punlos de vista: >
Sistema m6vil
>
Infraesinictura
>
Servicio
P(Klemt>s hablar dc los siguientcs sistcmas dc transporter > Transporte dc cargas cn la Indusiria > Transporte vertical > Transportc |x>r carretera > Transporte por ferrocarril > Transportc marftimo > Transportc aerco > Transporte combinado El transpi>rte combinado sc denomina a la union coordinada dc dos o mas modos dc transporte. cn un contexto rclacionado con la intcrmodalidad.
-
23
-
En cl a pari ado A 2 dc esic capitulo, sc anali/aran brcvemenic las infraestruciuras dc los sistemas dc transporte citados en la lista anterior. El servicio dc cada clcmento dc transportc dependc dc la legislation. y cs un tcma que esta fuera del alcance dc las cnscnanzas de Transportes en la Ingenieria Industrial. En la Tabla A I. I., sc puedc apreciar un esquema del alcance del presente texto: Tabla A 1.1. Alcance del presente texto
Si sterna movil
Infraestructura
Servicio
Transporte de cargas en la industria Transporte vertical Transportc por carrcicra Transportc por ferrocarril Transportc maritimo Transporte aereo Transporte eombinado
Como sc aprecia cn la Tabla A I. I.. los Transportes cn la Ingenieria Industrial cstan focali/ados cn cl estudio dc los sistemas moviles denominados gendricamente como Aparatos dc Elevation y Transporte asf como cn sus infraestruciuras. Matcrias tan especificas e importantcs para cl Ingeniero Industrial como son los vehiculos por carretera y los ferrocarrilcs son estudiados cn asignaturas optativas y tienen sus propios textos. Es importantc subrayar quc la infraestructura fcrroviaria o via es tratada tanto en las ensefianzas dc Ingenieria Industrial como en las de Caminos, Canales y Pucrtos, mientras quc la carretera. cs unicamentc abordada cn esta ultima. I lay que enfatizar quc la Ingenieria Industrial esta enmarcada dentro del inodo de transportc terrcstrc. ya que existcn Ingcnierias propias de los modos de transporte aereo y maritimo. Sin embargo, existen relaciones cada vcz mas cstrechas cntre las Ingcnierias citadas al comienzo de cstc capitulo y que tienen como objeto los estudios denominados de transporte multimodal. Existe un largo numero dc ejemplos que rcllcjan la cada vez mas necesaria relation entre las distintas ingcnierias con objeto de estudiar con rigor y cficiencia el problema del transporte en nuestros dfas: > El vehiculo inteligente > La carretera inteligente > El transporte multimodal > Sistemas dc inteligcncia artificial aplicados a la gestion del Transportc > Elcmentos c instalaciones industriales en infraestruciuras > Transfercncia de Nuevos Materiales y Nuevas Tccnologias > Incorporation de sistemas mecanicos y clectricos en los sistemas moviles > Etc.
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>
Actuar como elemento dc integration social
-
24
-
>
Colaborar cn la mejora de la calidad de vida, a pesar de los efectos negati vos que pueda ocasionar principalmcntc cn lo que sc refiere a accidentes cn carrcteras e impact os mcdioambientales
>
Constituir un elemento dc la estrategia y defensa nacional
>
Ser una importante actividad productiva del pais, que ocupa una elevada masa laboral y que contribuye dc forma considerable a la creacidn del Producto Interior Bruto
y lmpulsar el desarrollo de otras actividades ccondmicas, como por ejemplo el sector de la automocion, bicnes de equipo, etc.”
A 1.3. Los Transposes en el contexto nacional En este apartado se muestra un estudio estadistico de los Transports a nivcl nacional, basado en la information suministrada por el Anuario de Estudios dc Transportcs y Comunicacioncs dc 1994, rccicn- temente cditado por el Ministerio de Obras Publicas, Transportcs y Comunicaciones. Una mcdida de la importancia dc los Transportcs en la Economia Nacional cs su participation cn el Producto Interior Bruto (PIB) cs decir, su Valor Anadido Bruto (VAB). En la Tabla A 1.2. pucde apre- ciarse la participacidn del sector Transportcs que fluctiia entre el 4.0 y el 4.2 % desde el ano 1986 hasta el ano 1994. Tabla A 1.2. Valor anadido bruto a precios dc mercado en el sector de transportes. Precios constantcs (millones de pesetas de 1986) (Base 1986)
CONCEPTO
1991
Fcrrocarril
3.320
3.650
Carrctera. Olcoductos y Gascoductos
900.853
926.636
-
•
Marftimo y cabotajc
60.867
62.144
-
-
Ac*rco
151.564
188.487
-
-
Servicios ancxos al transportc
367.756
373.174
Total del sector transportes
1.484360
1.554.091
1.551.252
1.612.202
Servicios destinados a la venta
15.863.450
16.364.924
16.790.206
9,5 %
9,6%
37.362.797
38.012.981
4,1 %
4,2%
39.702.517
40.537.982
Participacidn del Sector: Tranportes cn Servicios destinados a la Venta V. A. B. a precios de mercado Participacidn del Sector Transportes en V. A. B. P. I. B. a precios dc mercado
9.4%
37.458.924 4,0% 39.903.175
1992 (P)
16.218.757 9.6%
37.694.004 4,1 % 40.170.313
1993 (P)
(P) Provisional.(A) Avance Fuente : Instituto Nacional dc Estadistica
Las cifras correspondientes al ano 1991 en pesetas corrientes y al coste de los factorcs, fueron las siguicntcs:
1994 (A)
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19.454
30(X)4
29.296
30929
22.189
•28.3 %
* Mctropolilanos
12.454
30.004
29.296
30.929
22.189
-28.3%
Infraesiruciura (7) Material movil (8»
4.637 8.332
11.203 8.411
13 564 9.438
17.772 11.025
13.970 4.522
*21.4 % -59.0 %
• Transportc colectivo dc superticie <9>
6.485
10390
6.294
2.132
3.697
73.4%
Material movil
5.494
9.518
4.327
1.795
2.935
63.5 %
Maquinaria, instalaciones y utillajc
458
285
381
140
223
59.3 %
Mohiliario, ensercs y otras inversiones
533
587
1.586
197
539
173.6%
(1) Cifras provisional (2)
Incluye las inversiones y gastos de conservacion realizadas por la D. G. de Carreieras. por las Dipuiaciones Provinciates y Cabildos Insulares y las
inversiones realizadas por las soeiedades conccsionarias dc aulopislas dc pcajc. a partir de 1986 se incluyen las inversiones realizadas por las CC.AA. (3) Las inversiones estan compuiadas con los nuevos eriterios eonlables de la I.G.A.E. (4) Haslal992, comprcndc las inversiones de Puertos Autonomos. Juntas de Puertos, Comision Adminislrativa Juntas de Puertos. A partir de 1993 comprcndc Autoridades Portuarias y Puertos Menores de CC.AA. (5) Hasia 1992 comprcndc la invcrsidn en Costas y Senates Maritimas; a partir de 1993 comprcndc las inversiones dc D.G. Marina Mercante, D.G. dc Costas y la Sociedad Estalal de Salvamenlo y Seguridad Maritima. (6)
lnversiones de AliNA.
(7) Comprende las Inversiones dc las CC.AA. en InfraestructuralMadrid y Barcelona). (8) Comprende las inversiones de las respcctivas soeiedades. (9) Incluye s6lo a Madrid. Barcelona. Valencia. Sevilla y Zaragoza. Fucntc: Ademas dc las rcscnadas cn las notas anteriores: D.G. de Aviacion Civil. D.G. de Marina Mercanic, D.G. de Industria del Ministerio de Indusiria y Energia. RENFE. FEVE. CLHSA, Enagas. Gobierno Vasco. Generalidad de Cataluna y Generalidad de Valencia.
La inversion toial en 1994 ascendid aproximadamente a 1.2 billones de peselas. correspondiendo a carreieras -solo infraeslruciuras- el 64 % y al ferrocarril el 19%. Los Gaslos de las Adminislraeiones Publicas en el sector Transportes, sc han rellejado scgun los difercnies modos en la Tabla A. 1.5. Tabla A 1.5. Gastos de las administraciones publicas en el sector transporte (millones de pesetas de cada ano) ANOS
GASTOS TOTALES
GASTOS EN TRANSPORTES (irtTttTH
1 trrucjirrll
Manllmu
Purtldpucion del Srelor
A«;ro
1975
„>82.892
1.953
35.285
18.132
10.931
7.791
74.092
7.5 %
1980
3.278.093
8.733
47.371
111.659
23.181
9.487
200.431
6.1 «*
1985
6.659.886
12.920
112.315
272.643
26.236
24.848
448.962
6.7 %
1986
7.255.797
11.503
123.625
239.033
22.143
27.782
424.086
5.8%
1987
8.817.776
10.486
139.288
257.222
22.581
32.746
462.323
5.2-*
1988
9.702.179
12.189
185.138
336.465
33.896
28.851
596.539
6.1 ■*
1989
II 322.K48
12.261
237.351
344.8fil
24.247
45.007
663.727
5.9**
1990
12.093.470
11.973
370.325
394.728
37.005
55.153
869.234
7.2 *
1991
13.203.516
11.921
417.175
397.438
23.613
21.519
871.666
6,6 ■*
1992
14.670.588
23.324
374.412
294.438
29.153
21.102
742.429
5.1 %
Fuente : Cuentas de las Administraciones Publicas y Ministerio de Economia y Hacienda Sc aprccia en la citada tabla que los gastos de las Administraciones Publicas cn lo quc sc rcfierc a carreteras y fcrrocarriles es del 43.1 y 33.8% respcctivamcntc. Llama la atencion cl retroccso de ambos modos respecto a los gastos de anos anteriores y cn especial
cl caso del ferrocarril cuya tasa en cl ano 1990 era del 45% - casi 400.000 millones dc pesetas- y que cn cl ano 1992 no alcanza los 300.000. Tabla A 1.6. Consumo energetico por los distintos modos de transporte Clase He energfa
ANOS
MODOS DE TRANSPORTE
Carretera (I) (6)
1990 Gasolina aulo (miles ()
1991
Ferrocarril
8.227.4 8.593.5
Aero (2) (6)
Maritimo (7)
-
m -
-
Tulieria (3)
TOTAL
Imremento respecto al ano anterior
Metro (5)
-
-
-
8.227.4
4.2 %
-
-
-
8.593.5
4.4%
•
-
-
-
-
8.988.4 8.755,3
4.6% -2.6 %
-
8.719.0
-0.4%
1992 1993
8.988.4 8.755.3
•
-
1994
8.719.0
-
-
-
-
1990
9.629.8
129.8
-
-
0.9
•
9.760.5
6.9%
Ctcnli'n
1991
9.936.0
127.7
-
-
0.2
-
10.063.9
4.9%
VldMMlO
1992
9.919.8
120.5
-
-
“ "• *
-
10.041.2
•0.2%
(miles 1)
1993 1994
9.129.7 9.390.6
109.5 101.6
• •
614,4 818.7
3.7 3.3
•
9.857,3 10.314.2
-1.8% 4.6%
1990
•
•
•
•
•
•
-
-
Fuel-oil
1991
-
-
•
•
•
•
•
•
(miles 1)
1992 1993 1994
• • •
• • •
• • *
• 1.302.5 1.552.6
• • •
“ *
1.302.5 1.552.6
• • 19.2%
-
11.1
m
-
-
II.1
11.0%
1990 1991 1992 1993
• •
•
10.4 9.1 5.4
m
m -
• * *
10.4 9.1 5.4
-6.3 % -12.5% -40.7 %
1994
-
-
3.7
•
-
•
3.7
-31.5%
1990
-
-
2.297.0
-
-
•
2.297.0
9.5%
Qucroseno
1991
•
•
2.246.0
*
•
•
2.246.0
-2.2%
(miles t)
1992 1993 1994
• • -
* • *
• -
•
•
2.632.8 2.580.5 2.784.6
•
2.632.8 2.580.5 2.784.6
17.2% -2.0% 7.9%
1990
57.5
-
-
-
6.0
-
63.6
l.l %
1991
45.9
-
-
8.5
-
54.4
-14.5%
40.4
•
•
6.1
-
46.5
-14,5%
•
6.9
*
42.9
-7.7%
•
51.4
19.8%
Gasolina aviacion (miles t)
Gas licuado
1992
*
•
1993
36.0
*
•
1994
35.5
•
•
*
15.9
1990
•
1.868.7
•
*
225.9
374.4
2.496.0
5.0%
Electricidad
1991 1992
-
-
*
•
m
226.7 233.1
371.7 377.7
2.536.6 2.567.0
2.7% 1.2%
(Gwh)
1993 1994
-
-
•
•
203,6 211,0
374,5 386.3
2.435.2 2.390.5
-5.1 % -1.8%
100.393,5
•
1.127.1
1.347.8
886.866.4
4.8%
-
1.214.8 1 157.6
1.338.1 1 359.7
913 319.6 946.045.6
3,0 % 3.6%
(miles 0
1990 Fotal equivalent** iMl IV I I I V v I I
Tj (6)
•
• •
771.728.2
1.938.2 1.956.2 1.857.1 1.793.2 12.269.8
1991 1992
800.191,3 816 425.2
12 430.3 12 187,2
98.145,1 114.915,4
1993
772.346.1
11.361.2
112.482.3
79.637.4
1.207.7
1.348.2
978.382.9
3.4%
1994
781.884.6
10.793.8
121.288.1
98.615.1
1.630,3
1 390.7
1 015.602.6
3.8 %
-
(1) Corresponde al abastccimicnto dc todos los vehfculos dc carrctcra cn tcrritorio nacional. (2) A partir de 1992 para carretera y a6reo los datos son de la Asociacion dc Opcradorcs de Pctr61eo(A.O.P.) (3) Comprcnde el suministro de productos energeticos a flotas exlranjcras cn los aeropucrtos espaiioles. no los usos mi I i tares.
-
27
-
(4) Comprende oleoductos y gasoduclos. (5) Comprende Metropoliiano de Madrid y Barcelona. (6) Se han utili/ado las equivalentes empleadas por el Centro dc Estudios dc la Energia. (7) Recoge, unicamcnte, los datos de la A.O.P., e incluye Pesca dc Altura. Fuente : AOP.CLHSA. REPSOL BUTANO S.A.. RENFE. FEVE, REPSOL PETROLEO S.A., Generalitat de Catalu- na, Metropoliiano de Madrid. Generalitat de Valencia. Ferrocarriles del Gobierno Vasco. Melropolilano de Barcelona y Compamas privadas de Fenocarril. En la Tabla A 1.6. aparecc el consunio energetico por los distintos modos dc transportc. El consumo final energdtico en nuestro pafs alcanzo la cifra de 56.8 toneladas equivalentes de petroleo. correspon- diendo al sector transportes 24.2 ini Hones, es decir, cl 42.6 % frcnte al 33.5 y el 23.9 % de la induslria y hogarcs respeclivamcntc. Esta tcndencia difiere de la media de los paises comunitarios donde el transpor- te rcprcscnta el 30.5 % del total y hogares cn torno al 40%. Las distribuciones del trafico interior de viajeros y mercancias sc mucstran en las Tablas A 1.7. y A 1.8. Tabla A 1.7. Distribution del trafico de viajeros segun modos de transporte (millones de viajeros-km) MODOS DE TRANSPORTE
1985
1990
1991
1992
1993
1994 1 94 / 93
C‟arretera (1)
153.680
209.395
220.067
231.109
237.288
245.2
3.3%
Fcrrocarril (2»
17.066
16.736
16.361
17.579
16.490
16.142
-2.1 %
Acrco (3) Maritimo (4)
5.216
7.050
7.234
8.642
10.127
10.313
1.8%
888
1 057
1.258
1.200
1.200
1.267
5,6 %
(1) Las cifras se han oblenido totali/ando los viajeros-km correspondiemes a motos. coches y autobuses en la red cubierta por el Plan Nacional de Aforos. (2) Comprende RENI-E y via cstrccha (3) Comprende cl irafico regular y no regular de IBERIA y AV1ACO. Desde 1993. ademas del grupo IBERIA, incluye AIR EUROPA y SPANAIR (4) Pasajeros enirados en cabotaje. No se incluye cl pasaje correspondienlc a bahfa y transito. Fuente: Direccion General de Aviacion Civil. Enie Publico Pucrios del Esiado. Dirccci6n General de Carreteras. Direccion General del Transporie Terrestre, RENFE. FEVE y CC.AA. Tabla A 1.8. Distribution del trafico interior de mercancias segun modos de transporte (millones de t - k m ) ( 1) MODOS I)E TRANSPORTE
1985 1990
Carrclcra (2)
110.500 151.000
Fcrrocarril
12.075 1776.3
Tuhcria (3) Mar'timo (4) Acrco (5) Total
I 1992 | 1993
1991
1994
| 94/93
157.200
160.600 | 164.200
172.300
4.9%
10.802
9.550 8.132
9.018
11,3%
3.165 1 4.215
4.780
5.266 1 5.555
5.479
-1.4%
31.288 1 33.1M8
34.750
32.711 28.885
30.680
6.2%
90
94 94
98
207.622
208:223 ) 206:8661
77 9I~
157.105 1 199.697
| 217.605
-------------------------
Finalmenlc. cn las Tablas A 1.9. y A 1.10. sc muestran las distribuciones del trallco international dc viajeros y mercancfas. Tabla A 1.9. Transporte international de viajeros segun modos de transporte
-
28
-
M OD OS DE TR A NSP OR TE
ENTRAPAS(t)
********
SALIDAS (2)
VIAJEROS (miles)
"1 « » — ■ ■ ' AAA ft A A
Carretera
f % • .k/, 1993 1994
Fcrrocarril
33.608 34.093 j 2.305 2.334 1
f\M\
Maritimo
„'I
J
VIAJEROS (miles)
M
94 / 93 1.4% |
iw
\frta
%
^
«
94 / 93
.
«
—
133
-26.2 % 21.4
57.263 | 61.429
_1
_
15 617 376
1.3%
1 9T5| 1.413 I 19 435 23.589 j
TOTAL
4 a%
1
■ j
1.582 17.708
7J%
i
(1)
Extranjcros y espanoles residentes en cl extranjero entrados cn Espana, no incluye la entrada de espanoles en sus viajes de relomo.
(2)
Espanoles salidos al extranjero
.
—
Puente: Secretaria General de Turismo. Instituto de Estudios Turfsticos
Tabla A 1.10. Distribution del trafico internacional de mercancfas Transporte internacional de mercancias y modos de transporte, ano 1994 (miles de toneladas) MODOS TRANSPORTE Maritimu
Fcrrucari ril
Carretera
Salida
Entrada
Salida
PRODUCTO Agricolas
6.105
2.211
177
184
4 330 6 851
6
Alimenticios y
8.605
3.758
45
86
2607 2.565
31
forrajcs Combustibles
11.882
45
Pmductos
Entrada
'
0
126
52
0
2
minerales
Salida
TOTAL 1)
Entrada
CLASH DE
Entrada
Aereo Salida
Entrada
Salida
10.620
9.252
10
II 288
6.419
0
12.010
97
65.525
11.709
15.749
1.878
7|
11
62.304
10973
3^
4
2.614
731
8
14 129
1.817
1
0
1.577
60
22
540 '
75
1 724 1-931
7
11
5.007
7 044
1
87
1.026 3.678 .. |
0
3
3.724
16 767
*
3
—* 0
47H,
1 190
pctroliTcms Minerales
21 Productos
2.736
5037
2.695
12 999
0
metalurgicos Minerales en hmto v • materiales de const ruction
2
Abonus
3.865
-1 758
Productos
.3.296
4.718
103
43
4639 3.046
8
9
8.063
7.826
2.108
3.520
367
761
6053 4.782
153
246
8701
9.364
117.725
45.836
1J27
1.243
24.978 24.125
238
277
144.903
71.546
1
67
3
282
42V
quimicos Maquinas. vchiculos, y transacciones especiales TOTAL
(I) Estos totales son superiores a las respcctivas sumas por cstar incluidas una scrie departidas cuyo medio dc transportc es dificilmcnte clasificablc. Fuente: Direction General dc Aduanas
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1
Corrcsponde cxelusivamentc al transportc mlcrurbano
-29
-
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El transportc dc personas: >
Ascensores
>
Escaleras Mecanicas
>
Andenes Moviles
> El Montacargas transporte de cargas: > Elevadores de cangilones
Las infracstructuras de los diversos sistemas dc transporte vertical se analizaran cn la parte C dc cste texto.
A 2.3. El transporte por carretera El transporte por carretera a finales del siglo XX, esta asociado indefectiblemcnle al pctroleo.
RESERVAS DE PETROLEO Modelo de Hubbert Descubrimiento de yacimientos
1940
1960
1980 2000
2020
2040
A-o
Figaro A 2. /. Evolution de los descubrimientos de yacimientos y modelo de prediction de Hubbert. Segun cl modelo de Hubbert (2) representado en la Figura A 2.1., las rescrvas de pctroleo estan ya cn la fase decreciente y los costcs del denominado oro negro puedcn comenzar a elcvarse drasticamente a comienzos del siglo XXI, como consccuencia de la disminucion progresiva de la produeci6n. Es obvio que el transporte por carretera dcbera adaptarsc progresivamente a las energias disponibles, lo cual su- pondra variaciones drasticas tanto en los sistemas moviles como cn las infraestructuras. En nuestros idas, cl transporte por carretera constituye el pilar bdsico del transportc interior (89%), tanto de viajcros como de mercanci'as (77%). En el primer caso. le siguc cl ferrocarril, y cn el segundo, cl transporte maritimo. En cuanto al transporte internacional, la carretera sigue siendo el mas importante en transporte de viajcros, frcnte al aereo y solo en cl transportc dc mercancfas cs superado ampliamente por el transportc maritimo.
-
31
-
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La forma exterior, del mismo corie que las citadas anteriormente como cucharas normales, presenta como novedad, el acopiamiento cn los hordes dc las mandfbulas de unas juntas espeeialcs que eonfonnan un volumen cerrado donde no es posible la perdida del fino material cn las opcraeiones dc elevacidn y transporte. En la Figura B 1.22. se reprcsenta una cuchara para ccrcalcs y cn la Tabla B 1.9 las dimensio- nes principals y el peso propio de cucharas de diferentes capacidades eon arrcglo a las variables defini- das cn la Figura B 1.22.
f igura li 1.22. Cue haras
[him cereales.
Cuchara dc un solo cubic
En este tipo dc cuchara solo existe un unico cablc de clcvaci6n, de mancra que la apertura y cicrre dc la cuchara se debe realizar mcdiantc procedimicntos auxiliarcs. Presenta la ventaja de que puede ser acoplada a cualquicr aparato de elevacion ya que no precisa de cablc de suspension. Su capacidad dc carga es menor que la de una cuchara de dos o cuatro cables. Sc utiliza para manutencion dc fardos y muy rara vcz como cuchara. En la Figura B 1.23 sc represcnta una cuchara dc un solo cable. En la Tabla B 1.10 sc dcscriben dimensiones generales y pesos segun la definition de variables expuestas cn la Figura B 1.23.
Figura H 1.23. Cuchara de un solo cable.
-78-
-
79
-
Exislen diierentes mecanismos dc apcrlura y cierre dc la cuchara, si bicn todos cllos prcscnlan como caractcrfstica comun cl principio de funcionamicnto: • La apcrlura sc ejecuia medianie una elevacion del cablc. I ras la apcrlura, enlra en funcionamienio un mecanismo de detention que rnanliene abieria la cuchara. • El cierre sc I leva a cabo por medio de una traction del cable por medio dc un mecanismo auxiliar. Tabla B 1.10. Dimensiones generates y pesos de cucharas de un solo cable de diferenles capacidades. A
B
0,63
1060
1580
0,8 1.0 1.25 1,6 2.0 2.5
1060 1160 1270 1410 1464 1660
1760 1760 1990 2134 2214 2458
Capacidad rr?
B1
H
H1
a
b
D
2745
140
260
300
Diam. m&x. del cable 16
1860
2335
2070 2070 2320 2560 2650 2875
2450 2450 2880 2960 3045 3145
2905 2905 3400 3520 3620 3780
140 140 140 140 140 140
260 260 260 260 260 260
300 350 400 400 400 400
16 18 22 22 22 22
Carrera de cierre
Peso kg
3800
1060
4320 4560 4480 5240 5560 6040
1130 1325 1640 1800 2010 2500
Cucharas electrical
En csle modelo, se incorpora un molor elcctrico en la parte superior de la cuchara que rcgula la apertura y el cierre de la misma. Asf pues, unicamcntc rcquicro un solo cable quc controlc la elevacion del mecanismo (Figura B 1.24). Dado quc las operacioncs propias dc la cuchara son reguladas indepcn- dientemente por medio del elemento clcctrico. cslc tipo de suspension prcscnta una gran flexibilidad cn los movimienios dc la carsa. Sc preficrc, asf pucs, a la cuchara dc un solo cablc. si bicn no alcanza la poicncia de las cucharas de varios cables dcbido a quc la poicncia del motor cldetrico estd limiiada por el peso de 6ste. El peso del motor dcbe ser cuidadosamcntc cstudiado con objeto de no sobrcpasar en mu* cho, cl peso neccsario para un buen llenado del material. Para compensar el peso anadido se suclen utili/ar materiales ligcros para la construction de la cuchara. El centro de inercia debc estar situado a la cola mas baja posible para evitar probables vuelcos de la cuchara, durante la recepcion del material.
Figura If 1.24. Cuchara accionada electricamcnte.
El accionamienlo puede ser mec£nico o hidrautico. El accionamiento mccanico requiere una serie dc engranajes y husillos con los correspondienles platos dc acoplamiento. El accionamiento hidraulicocon- siste en la pucsta cn marcha de una bomba tras la correspondicnie reduction, normalmcntc a travcs de engranajes de dientes rectos. En la Figura B 1.24 sc rcpresenta una cuchara accionada clectricamente. Sus pesos y dimensiones principales se describcn segun la Figura B 1.24 en la Tabla B 1.11. Se utilizan para
-80-
manutencion de fardos y ocasionalmente para servicios de cuchara. Un aparalo important cn el diseno de cstc tipo de elementos de suspension accionados clectricamcnte es el sistema de protection ante cl polvo y la suciedad existentes en las operaciones de carga y descarga. Se suelen construir bloques unicos que cnglobcn motor, Irenes de cngranajcs y bomba, en el caso hidraulico. asegurados con cicrres especiales. Tabla B 1.11. Peso y dimensioncs generates de cucharas accionadas elect rica nun te. Capaciciad m3
Peso propio
Dimensiones prir icipales en mm
Ftatencia del rotor H.P. A
kg
B
C
D
E
0,75
1000
3.4
1260
900
1650
2550
1050
1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2,25 2,5
1450 1500 1550 1600 2075 2150 2200
6.4 6.4 6,4 6.4 8,4 8,4 8,4
1350 1400 1500 1600 1700 1750 1850
1000 1000 1050 1090 1250 1300 1350
1900 1900 1900 1900 2010 2010 2010
2900 3000 3200 3400 3600 3700 3900
1400 1400 1400 1400 1630 1630 1630
B 1.3. Spreaders 1$ 1.3.1. Generalidades Los contenedores y cajas imSviles prescntan como unicos puntos habilcs para su manutcncidn los ocho vertices o «comers». Se han ideado unos sistcmas de suspension especiales que cncaramados sobre los puntos de amarre de la carga. realizan los movimientos de elevacion y translation con rapidcz y cstabilidad. A diferencia de ganchos y cucharas, no existe una normativa que dcfina el peso del spreader. Existe una norma quc define las dimensioncs de estos, pcro no su peso. Por lo tanto hay que calcular siemprc cl spreader para conocer su peso. Para detcrminar con exactitud que carga debe ser suspendida por el spreader hay quc conocer el peso del contcnedor, ya quc la carga suspendida es obviamenie el peso de la carga mas la del contcnedor.
Figura li 1.25. Fotograji'a de una grua con un spreader como elemento de suspension.
-
81
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No exisicn unos valores mmimos absolutos para los didmetros de las poleas y tambores por debajo de los cuales no se podrta asegurar el funcionamiento de un cable. No hay por tanto un diametro nn'nimo absoluto. No obstante, existe una gran relation entre el diametro de poleas y tambores y la duraeion de la vida del cable, disminuyendo esta muy rapidamente con el decrecimiento del diametro de poleas y tambores. Por cllo las normas marcan unos criterios que garantizan un satisfactorio funcionamienlo del cable, vamos a verlo a continuaci6n.
B 2.14.5. ClasiHcacion de los aparatos de elevation Para poder empezar el analisis de un aparato de elevacion, es necesario en primer lugar determinar cl grupo al que pertenecen de acuerdo con las ultimas exigencias dc la tecnica y de las normas ISO 4301 FEM - Section I (Cuademos 2 y 4) y DIN 15020. Esta clasificacidn viene dada en funeion de la vida cn horas de funcionamicnto real del mecanismo y del estado de la carga. Las normas FEM realizan la clasi- ficacion con la siguiente notation: Mai. dondc n es el nuincro del grupo al que pertenece el aparato de elevacion y va del 3 al 8. mientras que las normas DIN utilizan la siguiente notation: mn. donde n es el numcro de grupo al que pertenece el aparato de elevacion y varia de I a 5, siendo el grupo Im doble
Factor
VIDA EN HORAS DE FUNCIONAMIFNTO REAL DEI. MECANISMO
SERVICIO
800
1600
3200
6300
1 250(1
25000
50000
K.
0.125
M3
1 Bm
Ml
1 Am
M5
2 m
M6
3m
M7
4 m
Frecuencia muy rcducida de la carga mdtima
0.250
M3
1 Bru
M4
1 Am
MS
2m
Mfi
3 m
M7
Jm
MS
5 m
Frecuencia rcducida dc la carga maxima
0.500
M3
1 Hm
M4
1 Am
MS
2 m
M6
3m
M7
4 m
M8
5m
M8
5 m
M4
1 Am
M5
2m
M6
3 m
M7
4i n
MS
5 in
MS
5m
M8
5m
Frecuencia aproxinuda igual dc cargas pequcnas. mcdianas y maximas
1.000 Frccucncia elcvada dc la carga m.ixima -------------------------
B 2.14.6. Dimcnsionado y selection del cable La norma DIN 15.4(H) marca unas reglas para el dimensionamicnto basadas en ensayos y cxperiencias practicas. Es necesario tener cn cuenta las condicioncs de trabajo de la maquina. Sc distinguen seis grupos para las normas DIN y otros seis para las normas FEM, segun la duraeion real del mecanismo y de la frecuencia de la carga maxima. La traccion maxima S en el cable de elevacion se obtiene considcrando: Q( = Carga maxima nominal de! aparato. Q = Peso propio del aparejo o elemento de suspension de la carga. i
= Relation del aparejo.
i]
= Rendimiento del aparejo. (Tabla B 2.19.)
Fa = Fucrza de aceleracion si fuese superior a 10% de la carga. an = Inclination del cable en fin de curso si es superior a 22.5°.
Q„ + Q« Qu + Qk Qu + Oc, + Fa S= ' ---------------- S= j . „. COSCm S= —
(Ec.B2.46)
En el caso particular de cucharas aulo prensoras se consideraran dos casos: 1, Sistejmifc .vLey ation .qug. flsg&iip vl repang sargtft.
cn cables de cierre; S = 66% del peso total de la cuchara dividido por el numero de cables en cables de retention; S = 66% del peso total de la cuchara dividido por el numero de cables 2. Sistemn de elevacion quc no a.segurji el reparto de cargas. en cables de cierre; S = 100% del peso total de la cuchara dividido por el numero de cables en cables de ret eric ion; S = 66% del peso total de la cuchara dividido por el numero de cables El diametro del cable se calcula de la siguiente manera:
p (carga de rotura del cable)
FEM: Seguridad Zp > — 7" ------------------------- : ------ : ------- :---T7T (Ec. B 2.47)
S (traccion maxima cn el cable] DIN: d = K(
Kr = coeficiente indicado en Tabla B 2.18. (Ec. B 2.48) Tabla B 2.18. Coeflcientes Zp y K(.
-84-
FEM GRUPO
DIN
SEGURIDAD MINIMA Zp NORMAL
COEFICIENTE K(
CARGA PFJ.IGROSA CABLE ANTI GIRATORIO
GRUPO
NORMAL
CARGAS PELIGROSAS Y CABLE ANTIGIRATORIO
-
180
200
180
200
M3
3.55
4
1 Bm
0,250
0.235
0,265
0.250
M4
4
4.5
I Am
0.265
0.250
0.280
0,265
M5
4.5
5.6
2m
0.280
0.265
0,315
0.280
M6
5,6
7.1
3m
0.315
0.280
0.335
0.325
M7
7.1
4m
0,335
0.325
0.375
0,365
MS
9
5m
0.375
0,365
0.425
0.4011
11.2
Tabla B 2.19. Rendimiento del aparejo. N° dc Ramalcs Polcas con icndimicnto J »|
213 0.99
0.98
4
5
0.97
0.96
<> 0.95
7
8
9
10 | SI | 12
13
14
0.94
0.93
0,92
0.91 0,90 0,90
0.89
0.88
Rendimiento de una polea de cable i] = 0.98
-85-
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B 5. TAMBORES B 5.1. Generalidades Los tambores dc cables han dc calcularsc dc modo quc cn la position mds alta del medio dc transportc no pueda arrollar mas capas dc cablc quc las prcvistas. Podcmos dividir los tambores dc elevacion cn dos grandcs grupos: de una capa: cl cablc nomialmcnte ranurado, sc cnrolla solo cn una capa. Son los tambores quc generalmente sc montan cn los aparatos dc clcvacion. de varias capas de cable: cl cablc sc arrolla cn capas sucesivas, nomialmcnte son I isos. Utilizados solo en tambores de obras publicas, cn las cucharas mecanicas y cn los tambores de almacenamicnto quc sc encucntran detras de las polcas de friction. Segun las reglas dc Gosgortejnador, los hordes de los tambores deben sobrcsalir por encima dc la capa superior del cable arrollado no menos que dos didmetros del cable y los hordes de los tambores lisos para cadcnas soldadas, no menos que la anchura del cslabon dc la cadcna. Los tambores se fabrican gcncralmcnic, bien cn fundicidn dc hierro, dc acero fundido. o cn construction de chapa dc acero soldada. Los tambores son accionados dircctamcnte o. cn cl caso dc grandcs tambores mcdiantc corona dentada, (Figura B 5.1). La longitud dc los tambores dcbe scr tal quc en la position inferior del gancho queden al menos 1.5 (cs preferible dc 2 a 3) espiras mucrtas, a fin de quc rcfuercen la fijacion del cablc c impidan que la carga quedc colgando directamente dc dsta.
B 5.2. El pcrfi! dc la garganta La norma DIN 15061 marca los perfiles de garganta basandose en las diferencias admisibles siguientes para el diametro nominal del cablc (Tabla B 5.1). Diametro nominal del cablc
________________________
Pifentiaj^mis^le^
___________________________________________
d|< 3
3< d j < 6
6< d) < 7
+8
+7
+6
0
.M.
-
155
-
...
0
7< dj +5 Q
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Figura H ILL Acoplamiento ehistico de clementos ela.slicos. Tabla B 8.5. Acoplamiento elastico. TIPO
A0
PAR m
B
C
0
0
D
E
F
G
H
K
L
PESO
0
Kg
P0? Kg
Ma«
Min
2
25
LA
41
afl
60
2
123
40
20
a
24
2.10
0.0037
2 75
125
3Q
Ui
47
90
72
2
147
52
20
in
42
2.75
0.0059
5 25
&25
42
Lfi
68
1 15
95
2
193
75
20
Ll
52
6.50
Q.Q195
12 it
45
18
70
130
128
5
261
95
33
13.
58
10 75
0 0426
- 20
20
50
22
Tfi
140
130
&
265
97
33
18
67
12 50
0.059
ao
02
55
23
88
150
130
5
265
97
33
18
68
15
0.082
50
50
65
32
105
190
163
6
332
121
42
20
88
22
0.248
75
7b
80
38
125
210
163
6
332
1 2J
4?
20
100
37
0 395
- 135
135
90
42
140
250
200
LQ
410
138
62
25
112
64
0 975
• 200
200
95
52
145
280
200
m
410
1 38
62
25
120
73
1 44
- 125.
225
105
62
165
125
220
LQ
450
158
62
27
130
103
2 75
- 500
500
1LQ
75
175
10Q
245
LQ
500
181
64
2Q
150
146
5 90
- 800
800
125
ao
125
481)
250
LQ
510
186
64
35
170
213
12 25
1200
150
85
235
575
265
m
540
201
64
40
190
316
22
Kg MA - 2
1?5
•
- 1 200
m2
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-
195
-
HQ
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nm: rpm motor d|ambor: diametro del tambor (m) i=
n„, (rpm) T t d , n v clev
r
( s l )
nr(aj
Ve|ev: VeliK'idadde elevacion (m/min) nr (si): numero de ramales a la salida del tambor nr (a): numero dc ramales del aparejo
Para el circuito de traslacion, cl csquema es:
Figura B S. 25. Esquenm de circuito de traslacion.
nm: rpm motor
i=
n in (rpill) K tl rucita
^rueda: diametro de la rucda (m)
^Iras vlras:
Vclocidad de traslacion (m/min) bn la Figura IS X.26 sc
muestra cl circuito lipico dc traslacion.
figura li &26. Foiografia de un circuito de traslacion.
-197-
B 8.9. Ksquema de ealeulo del circuito electrico IS 8.9.1. Circuito de elevacion G.: Carga a clcvar (Carga util + Peso clem. susp. en daN) clcx
P=
v : vclocidad elevation (m/mint
4500-ri
CwCS
i): rendimiento de transmision B 8.9.2. Circuito de translation <»,: Carga mucrta a trasladar (daN) (G, + pw
=
G
,)
W
V
4500000 • il
Iras
W: 7 para rodamicnto
20 para casquillo dc hronce v( (: vclocidad de iraslacion (m/min) r\: rendimiemo transmision
Par arranque = Mw + Mh *- Par mSximo Pw 716
Mw =
(daN.in)
I)
n|: Vclocidad motor
t = 2 seg. elevacion. cierre cuchara IGD? n M„ = 375, con
t = 4 seg. translation, giro. earn), puente t = 6 seg. translation portico
-------- + GD; -t n ■nr
con
yd=
Iras 7C II
Si hay viento.
ptranslaci
Sv
6n = l\v + 4509. n Fy S: superficic exposition (m2) l;v: presion del viento (daN/m2)
-198-
B 8.9.3. Circuito de Giro
F
D Figura H 8.27. Ejemplo de un esquema de circuito de giro. Parranque - P M 11 Pw= 71611
+ Pfo < Potencia nominal
Q (i D/2 ii |^^
Q: Carga vertical p: coeficientc rodadura n: rpm giro i}: rendimicnto mccanico D = diametro del rodamiento (m) g = acclcracion dc la gravedad
i, cn Pb =
7i6n
8 ic n c
=
30T
-199-
7
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C, = coeficiente de forma, viene expresado cn la tabla B 9.7. nra = efecto acumulativo de sombra sobre m identicos equidistantes objctos: = i + ri + ?i + n + ■ • • + ' < (i * n) = coeficiente de 2
3
1
sombra, viene dado en la tabla B 9.8. 0 = angulo entre la direction del viento y la superficie del objeto Cuando una superficie estiS siluada a un Angulo delenninado con la direccttfn del viento, y se requiere conoccrel efecto del viento normal a la superficie, se rcsuelve dc manera ordinaria. Para viento actuando sobre la diagonal de una torre cuadrada, el coeficiente C puede tomarse como 1.0 + 0.75
C,
f/b
Pcrfilcs, angulares, vigas cajon (pequenos)
f / d V,
d v, < 4,5 m/s‟
v„ = vclocidad del viento
(m/s?)
Tubos
viento
d = diameiro (m)
d-v, >4.5 in/s‟
-201-
50 40
1,90 1.70
30
1.65
20 10
1.60
5
1,30
50 40
1.10 1.00
30
0,95
20 10
0.90
5
0.75
50 40
0,80 0,75
30
0,70
20 10
0.70
5
0.60
1,35
0,80
0,65
Tabla B 9.7. Valores de C para distintos de estructuras (continuation).
40
vigas cajon grandes b_ c*2
sobre 35 mm cuadradas
30 20
2.20 2.10
1.95
10
1.75
5
1.55
40
1.90
30
1.85
b,
20
1.75
7='
10
1.55
5
1.40
40
1.40 1.35
b1
30 20
c=2
10
1.20
5
1.00
25 x 45 mm rectangulares
_____ U ______
1.30
h_i c “4
f/b Placas planas
/I t b
por encima
>80
/ J.
60
del nivcl del suelo
/ A /
| / •<= viento V
\ / /
I* --Cable
K -
Vienio perpendiculai al cablc
40
I.Of)
30
c, 1.00
20
0.90
10 5
0.90
2.00 0.80 1.85
40
1.75
20 15
1.50 1.40
10
1.30
<5
1.20 1.20
meealic o
-202-
Tabla B 9.7. Valores de C para distintos tipos de estructuras (continuacion). Q
Celosfas simples, viemo perpendicular a las caras. (uiilizar factor de sombra para marcos multiples)
< 0.05
1.95 1,90
Perfiles.
0.10 0.20
angulares.
0.30
1.60
vigas caj6n.
0.40
1.45
placas
0.50
1.45
Coniponentcs
<0.05
1.30
lubulares
0,10 0.20
1.25
dv, <
0.30
4.64 m/s2
0.40 0.50
Estructuras cn celosia
1,75
1,20 1.10 1.05 1.05
Eslruciuras de celosfas ensambladas cuadradas o triangulares con el viento perpendicular a las
caras
d-v, >
0.80
4.64 m/s* Eslruciuras
< 0.025
4.0
cuadradas de
0.025+0,45
4.13-5.18
perfiles,
0.45+0,7
1.8
angulares.
0,7+1,0
1,33+0,67
vigas cajon y placas. Caso de vienio en la diagonal. se multiplica
1.0+0.75(j>
el valor perpendicular a la cara por: bstrucluras triangulares dc
< 0.025
3.6
perfiles.
0.025+0,45
3.71-4.47^)
angulares.
0.45T0,7
1.7
vigas cajrtn y
0.7+1.0
1.0 + 9
triangulares y
< 0,3
0.66
cuadradas con
0.3+0.8
0.66tp+0,47
componentes tubularcs. Sc
0.8+1.0
1.0
placas. Estructuras
* *
multiplican los valores anteriores por csios coeficicntes:
203
-
-
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B 10. EL PUENTE GRUA
"1 I m
Figura B 10.1. Fotografia de un puente grua.
B 10.1. Gencralidadcs EI puente grua cs un tipo dc aparato dc elevacion compuesto por una viga, simple o doble. biapoyada sobrc dos carrilcs clevados sobre unos posies, dispucstos a tal cfccto o componentes de la esiructura rcsistcntc de la nave o edificacion. El movimicnto longitudinal se lleva a cabo mediante la translation dc la viga principal o puente a traves dc los carrilcs clevados. En la practica totalidad dc los casos, la rodadura cs por ruedas metalicas sobre carrilcs tambicn metalicos. El movimicnto transversal se rcali/a mediante cl dcsplazamiento dc un polipasto o carro sobrc uno o dos carrilcs dispucstos sobrc la viga principal. Como en el caso anterior la rodadura cs para todos los casos dc tipo acero-acero. El movimicnto vertical se ejecuta a traves del mecanismo dc clcvaci6n: polipasto o carro. Un puente grua sc compone dc las siguicntes partes (Figura B 10.2): i Mecanismo elevacion 2. Viga principal 3. Viga tcstcro \ 4. C‟amino dc rodadura.
-245-
Con objeto de elevar las cargas ligeras con mayor rapidez, se dispone de dos velocidades de elevacion medianle un cambio de marchas de pindn dcsplazable o mecanismo planelario. Ahora bien, siempre existira el problema de desplazar el puenie, en sentido longiiudinal. En el caso de lencr una gran diferen- cia enire la carga normal y la maxima, la velocidad dc translation de la gnia es excesivamentc reducida para las cargas bajas. Para eviiar este problema. existen seis solucioncs construclivas;
Figura H 10.2. Paries de tin puenie gnia
a) Disponcr de dos puentes gnia cn la misma via. con una carga maxima a elevar en cada una dc ellas, igual a la mitad de la carga maxima, lixiste el problema de solape entre ambas gruas cuando traba- jan de forma independiente. b) Realizar dos o mas instalacioncs de puente-gnia, una para carga maxima y el resto para cargas normalcs con mayores velocidades de translation dc puente. Con objeto de realizar los diferentes trabajos en conditioner aceplables, se ejecutan ambas instalaciones a diferentes alturas (Figura B 10.3) . Si existen distintas areas de irabajo se pueden adaptar gruas ligeras de luz limitada (F-iaura B 10.4)
c)
Se pueden recmplazar las gruas de cargas ligeras y luz limitada por gruas eonsola. F.l momento
gcnerado por la carga en voladizo cn las citadas gruas. es absorbido por dos esfuerzos borizontales soportados por la pared de la nave (Figura B 10.5).
-246-
Figura B 10A. Fuente grua para cargos pesadas y dos puentes gnia para cargos ligeras.
Figura B 10.5. Disposition de puentes gnia para carga pesada y dos gruas consola.
d) Cuando exislen difcrentes zonas de trabajo cn una nave y es preciso trasladar la carga de una zona a otra adyacente se puede implementar una viga horizontal corrcdiza quc posibilite la translaeion de la carga (Figura B 10.6). e) Ante el problcma planteado cn el p&rrafo anterior otra posibilidad consiste en la disposicion de un carro trasladable con pluma giratoria inferior (Figura B 10.7).
Figura B 10.6. Disposicion de puente gnia con viga horizontal corrediza.
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247
-
-
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Figura li 10.15. Carro con mccanismo dc elevacion auxiliar.
Figura li 10.16. Carro de cuchara.
B 10.2.4. Caleulo del bastidor El bastidor dc un carro abierto presenta el siguiente esqucma (Figura B 10.17). Inicialmente, sc calculan los esfuerzos sobre el bastidor gencrados por la carga util existente sobre el tambor. Estos esfuerzos cstdn localizados en los puntos F| y F2- Asimismo, la polea dc compensation transmite al bastidor unos esfuerzos cn los puntos F3, F4, F5 y F^, debido a la action del cable que abraza la citada polea. Con arreglo a los esfuerzos citados, es posiblc calcular los largueros y travesanos, como vigas apoyadas en los diferentes rod i I los de rodadura y cargados puntualmcnte con las solicitaciones explicadas cn los parrafos antcriores.
Figura B 10.17. Esquema de bastidor de carro abierto: A Mecanismo de elevacion. li Mecanismo de iranslacion. C Tambor. I) RodiUos de translat ion, E Polea de compensat ion
-
249
-
I? 10.2.5. Eleccion de las velocidades de elevacion Es frecuente que los mecanismos de elevacion de los puentes gnia incorporen dos velocidades de elevacion con objeto de obtencr el mSximo rendimiento en las operaciones de ascenso y descenso de la carga. Ambas velocidades se suelen denominar como velocidad de elevacion principal y de elevacion de precision. Ambas velocidades son funcion de la capacidad de carga. dc la distancia vertical maxima que puede recorrer la carga, del grupo de carga y de la clasc de elevacion (Tabla B 10.1). Tabla B 10.1.'V elocidad de elevacion de un puente grua de clase de elevacion 2, grupo de carga 2. Capacidad de carga (T)
Distancia vertical maxima Elevation principal (m/min) (m)
Elevacion de precision (m/min)
0.5
3
15
4
1
5.5 II
5
1.25
8
2
3.5 7
5
0.5
10
1
3,5 7
4
0,4
8
0.8
8
12
1.2
3,5
5
0.5
12
12
1.2
10
3,5
4
0,4
16
6
4
0,6
20
6
5
0,5
6
6
0.6
2
5 8
25 1
B 10.2.6. Eleccion de las velocidades de traslacion Existen ocasiones donde las velocidades de iranslacion constituyen un dato fijo en el calculo dc la instalacion del puente grua. En el resto de los casos, existe un camino abierto a la optimization con vistas a obtener el maximo rendimiento de manutcncion. La velocidad de Iranslacion del mecanismo dc elevation (polipasto o carro) va a scr una funci6n lineal de la luz dc la grua, segun la grafica B 10.2.
-
250
-
Lu2 grua (m) Grafica li 10.2. Ve loci dad dc translation del mecanismo de elevation.
- 251 -
Figura H 10.18. Viga principal const it uida por un perf il laminado
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Ws = modulo resisienJe a flexion en la parte superior del eje Wj = modulo resisiente a flexion en la parte inferior del eje dj = diimctro de la parte inferior de la columna
Figura B 13.12. Paries inferior y superior de la columna. I eslrella de la base consta de una placa a la que se acoplan radialmente una serie de bra/os (Figura B 13.13).
*w
Figura B 13.13. Eslrella de base. Cada brazo estd solicitado a flexion y a coinpresion: (Ec. B 13.19) \V | =
Modulo resisiente o O=
flexion
vertical del brazo A =
Area transversal del brazo n = numero de bra/os
-
284
-
Los tornillos de anclaje eslan sometidos a un esfuerzo dc traccion ilc valor: T
Mbm3,4 V r n n
El macizo de anclaje se va a calcular segun la Figura B 13.14.
(Ec. B 13.20)
Figura H 13.14. Mncizo tie anclaje. Dcfinimos M como cl maximo monicnto de vuclco: M = Qa + G, h-Gg g + W w
(Ec. B 13.21)
Dondc: W = Fuer/a del vienio. Sea x, la distancia a la que aeluan todas las fucrzas verticalcs para que su momento sea M: M = (Q + G, + Gg + Gs + G,.) X
Donde: Gs = Peso dc columna Gf-„ = Peso del macizo I;s decir,
M
x= Q + G,
(Ec. B 13.23)
Gg +GS+G,;
Se van a definir,
en funcion de x. cuutro presiones del tcrreno:
a) Posieion I. Pluma paralela a uno dc los lados del macizo y x < 0.167 h R (x , x
p=
,+6
T^l
(Ec. B 13.24)
h
h) Position 1. Pluma paralela a uno de los lados del macizo y x > 0.167 h R 4 P=
(Ec. B 13.25) c) Posieion II. Pluma en diagonal y x < 0.118 h p=
R
^
1+8*5-
(Ec. B 13.26)
h 3-6^
- 285 -
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Valores aproximados dc los difercntes cocficicmes sc dan a conlinuacidn: Ma = 0.0075 Hb=
0.0075
MC = 0.08 f = 0.5 mm. La poicncia dc giro a vclocidad dc regimen cs:
(M, + M,+Mj +M 4 )-n
Pw=
71^
------------ (Ec-au-'O) Con: n = r.p.m. de la estruetura giraioria il = rendimiento dc la iransmision Pw = poicncia a vclocidad dc regimen (C'V) B 14.2.6. Sistenui dc* mando dc gum En la praciica loialidad de esie lipo de gruas, cl sisiema de mando dc gui'a sc ubica cn lu cabina, cn la pane inferior dc la eslruclura giraioria.
-
M)0 -
B 15. GRUAS PORTACONTENEDORES
Figura it 15.1. Folografia de una griia portacontenedores
B 15.1. General idades La grua poriaconienedores es un aparaio de elevadas dimensiones, situado en zonas portuarias y cuyas misiones prineipalmenie son la carga y descarga coniaincrizada de buqucs asi corno de material a grand. Existen cinco moviinienlos: - Movimiento dc translation de la grua, a traves de carrilcs metalicos situados en el suelo. - Movimiento de translation del carro, a traves de carrilcs metalicos implcmcntados sobre la viga principal.
-301
-
Movimiento de elevacion de la carga por medio del mecanismo dc elevacion. Movimicnto dc elevacion dc la parte lado dc agua dc la viga principal por medio dc motorcs auxiliares situados en la propia viga principal. Estc movimiento es necesario para que el aparato dcjc librc el espacio sobrc cl mar para cl trafico normal de buqucs. Movimiento dc giro de carro, por medio dc un rodamicnto Roth-Erde. Tiene por objeto, adaptar el spreader a una disposicion aleatoria del contenedor a cargar.
Figura B 15.2. Paries de una grua portacontenedores: I. Viga principal, 2. I-ado agua viga principal. 3. Lado tierra viga principal. 4. Traviesas, 5. Tirantes. 6. Diagonales, 7. Posies. H. Vigas lesteras, 9. Cabina de mando, 10. Carro, //. Mecanismo de translation de la grua, 12. Paquete de rodadura. El accionamiento de los diferentes movimientos se realiza mediante motorcs electricos dc corriente continua. En una conslruccion elevada se ubica un equipo dc transformation que a partir dc la instalacion dc corriente altema del puerto, alimcnta cl equipo clcctrico dc la grua. La carga util es gencralmcntc dc 40 T. El lado agua dc la viga principal oscila cntrc 35 y 40 m. La distancia entre traviesas es de 15 a 20 m. El lado tierra dc la viga principal sucle tencr dc 20 a 25 m. La altura dc la grua oscila entre 30 y 60 m. La vclocidad del carro es del orden de 100 m/min. La vclocidad de la esiructura es del orden dc 20 m/min.
B 15.2. El mecanismo de elevacion Existen dos tipos de mecanismos de elevacion, dependiendo del nivel de prestaciones exigidas: 15 15.2.1. Carro simple Se caractcriza por disponcr de dos movimientos: translacion a lo largo de la viga principal y elevacion de la carga. Con objeto dc disminuir el^a elevado peso propio del carro se rcalizan vcrsiones altamente aligcradas ya que eslan compuestos unicamente de una esiructura con cuatro rodillos de giro y cuairo polcas de envio dc cable al spreader (Figura B 15.3). Como sc aprccia cn la Figura B 15.3. cl tambor dc elevacion y el mecanismo dc Iranslacion no se situan sobre el carro, sino que sc ubican cn una instalacion dispuesta en la viga principal, Esta instalacion suele estar cn cl centra de ambas traviesas, o bien sobre la traviesa lado tierra. El mecanismo de transmision entre la instalacion y el carro es por cable a traves dc un sistcma de poleas que mantiene la posieion vertical del spreader duranlc los movimientos dc translacion del carro. Con csle sistema se requicre adaptar manualmcntc el spreader a una carga alealoriamente orien- tada ya que no cs posible cl giro del carro. Prescnta la ventaja de reducir de forma apreciablc las resisten- cias dc rodadura y potencia de iranslacion del carro debido a la disminucion del peso propio del carro.
- 302 -
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Figura H 16.3. Carro de gnia torre.
Figura B 16.4. Esquema del eircuito de elevacion. Kg
5000
m
Grdfica B 16.1. Diagrama de carga de una grua torre de capacidad media.
B 16.4. La estructura Las estructuras de las gruas torre son siempre en cclosfa. Este tipo de construction facilita el desmon- laje cn unidadcs para su transporte y aligera la estructura de forma notable. En la estructura de una grua torre se pueden distinguir dos subestructuras: - Estructura superior - Torre
-311
-
La estruetura superior sc compone de la pluma. de los tirantes y del mast i I o pane superior de la torre. Un esquema se muestra en la Figura B 16.5.
Los tirantes a y h se disponen para reducir la flecha en punta de la pluma y disminuir los esfuerzos de flexi6n en pluma. Su inclusion en una gnia de cstas caraeteristicas cs fundamental debido a los fuertes voladizos que alcanza la pluma. La torre, esta solicitada a flexion y a eompresion. La concentration dc esfuerzos sucede en su exlremo superior debido a la zona de aplicacion de cargas y asimismo una zona critica es la parte inferior de la torre debido al empotramiento.
B 16.4.1. Caleulo dc la estruetura Se toman las siguientes solicitaciones: - Peso de la carga util
- Peso propio - Aceleracion del carro - Aceleracion de giro
- Peso del contrapeso
- Viento en ambas direcciones
El caleulo de la estruetura consta de dos etapas: I) Un precalculo que se puede realizar en base a la disminucion de esfuerzos (Figura B 16.6) Los tirantes trabajan a traction. La portaflecha o parte superior de la torre trabaja a eompresion, flexion y cortadura. Su tension de trabajo sera:
+ 01) ' + 3-t£
(Ec. B 16.1)
a = tension dc trabajo = tension de compresidn Of = tension de flexion Tc = tension de cortadura La pluma trabaja en su iramo A-B a flexi6n y a cortadura y en su tramo B-D a eompresion. El tramo B-C trabaja a flexiOn si cl carro sc sittia a lo largo del propio tramo. La torre trabaja a eompresion y a flexion. La tension de eompresion es:
P+ P c +P p a
c
=—
S-L
(Ec. B 16.2)
y la tension de flexion es: =
Pl,-Pc.|2+Pp.l3
(Ec. B 16.3)
W
-312-
Con: P = Carga util l*C = Contrapeso Pp = Peso propio A = Area a compresi6n W = Modulo resistente a flexion vertical De forma que la tension de trabajo es:
G
P+Pc + P,, P l, -Pc-I2 +PP‟l3 -------- :------ + -----------^ ---------A W
/r n i r n
(He. B 16.4)
II) Un c4lculo por medio del metodo de los clementos finitos. En esta etapa, se determinan llechas en pluma, tensiones en los diferentes perfiles y estabilidad dc la grua mcdiante el calculo de reacciones.
B 16.5. Potencia de los motores La potencia de giro de la pluma se calcula scgun los critcrios expuestos cn cl capi'tulo B 14.1.5. I^as potencias de elevacion y iranslacion sc calculan, scgun sc indica en el capi'tulo B 10.5.
B 16.6. Sistemas de mando de gufa Existen dos sistemas: - Cahina de mando situada en la parte superior de la torre. - Cahina de mando siiuada cn la base de la torre. Segun la situation de la obra y las opcracioncs a realizar y condiciones de visibilidad. la cahina se situara en una u otra position. Asimismo es posible un mando desplazable por licrra.
-313-
If 17. VEHfCULOS GRUA
Figura It 17.1. Fotografia dc un vehiculo grua.
B 17.1. Generalidades En obras publicas dc construction y en operaciones dc elevacion y transportc «in siiu» donde sc prccisa un aparato por un corto cspacio de ticrnpo es muy utilizado el vehiculo grua. Un vehiculo, carac- teri/.ado por poscer un chasis especialmenle resistente, aloja en su parte posterior un aparato constituido basicamente por una pluma. Ilja o extensible. En un vehfculo-grua existen los siguicntes uiovimientos: - Movimiento de vehiculo convencional por medio de ncumaticos. - Movimiento de extension de la pluma. - Movimiento de elevacion dc la pluma. - Movimiento de giro de la estructura giratoria. - Movimiento de elevation de la carga. - Movimiento de extension de contrapeso
-315-
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poleas de un aparejo dispuesto en el extremo de la pluma y de oiros lantos dispuestos sobre el ganeho. En algunos casos cxiste un lambor auxiliar para irabajar con pluma y plunu'n. o irabajar con dos ganchos. Tambien es usual, la cxisicncia de un lambor dc arrastre para auxilio de vehiculos inmovilizados o arrastre de pie/as en situaciones ocasionales.
Figura H 17.3. Delalle de aparejo dc veluatlo grua. - El mecanismo de giro de la estructura sobre el rodamiento Roih-Erde.Una junta giratoria. dispues- ta en posieion vertical acciona directamcnte mcdianie un pinon, el giro a traves del rodamiento. Existcn disposiciones donde un tornillo sin fin. iransmitc el movimiento de la junta giratoria. al pinon de ataque al rodamiento. - Por ultimo, exisle tambien sobre esta estructura giratoria el mecanismo de extension de la pluma.
B 17.2. El mecanismo de extension de hi pluma En los primeros discnos, se colocaban tantos cilindros hidraulicos de extension como iramos desplazables tcm'a la pluma. Se disponia de una gran flexibilidad de movimientos a costa de un elevado peso propio de la pluma. Posteriormente, la tcndencia a disminuir pesos propios. Ilevo a los disenadores a utilizar un unieo cilindro para extender los diferentes iramos de la grua (Figura R 17.4).
Figura li 17.4. Mccanismo dc extension de la pluma mediante un cilindro.
-318-
Un cilindro hidraulico movil se situa inicialmenic en su posicion A-B, es decir, su extremo inferior, cn la parte inferior del primer tramo y su extremo superior cn la parte superior del segun do tramo. Tras su extension, sc desplega el segundo tramo y con el. el resto de tramos que se alojan en su interior. En este instante se enclav an el primero y segundo tramo. Si sc desca extender el tcrcer tramo. el cilindro se situa cn la posicion C D. su extremo inferior cn la parte inferior del segundo tramo y su extremo superior en la parte superior del tcrcer tramo. Asf. tras su extension, sc desplega el tercer tramo respecto al segundo que esta enclavado con el primero. Y asf sucesivamente. Este sistema, cs a la vcz quc original, muy ligcro ya que solo cs preciso equipar a la pluma con un unico cilindro hidraulico.
B 17.3. Diagnmui de air gas Es la representation de las posibilidades del aparato en funcion de longitudes de pluma, alcances y car gas. Es una information primordial dentro de las earactcristicas del vehiculo grua. A modo de ejemplo sc representa cn la Tabla B 17.1 cl diagrama de cargas para un vehiculo grua de 25 T. a 3 m. a un 75% del Ifmite dc trabajo. Los valores por enciina de la Ifnea gruesa representan limitation por resistencia. Los valores por dcbajo dc la citada Imea. representan limitacion por cstabilidad. 1‟abla B 17.1. Diagrama de cargas de un vciuculo grua dc 25 T. L 360?
Ri can ce m. 3 4
L0NGTTUD DE PLUMA |Ejten-jLcf^itaJ de plunln 9,4 m.Jl2,4 m.
25.CCO | 23.005~ 22.300 I 20.250 5 18.000 16.75 0 6 12.60 12.60 0 C 7 9.700 9.700 8 9 10 11 12 13
Ji
j 7.600
6.250 5.100
15,5 mj 18,6 m.|21,7 m. 75* c\ \aJU 18.2 16.80 00 0 15.5 13.75 12.000 00 0 12.6 11.75 10.50 00 0 0 9.70 9.700 9.2C 0 O 7.60 7.600 7.600 0 6.25 6.250 6.250 0 5.10 5.100 5.100 0 4.35 4.350 4.350 0 3.7C 3.700 3.700 O 3.10 3.100 3.100 0 2.650 2.650
24,7m[27,8 (7,5m)i (QM (13 m) m 35,3m 36,1 m|40.8 m.
9.600 7.9D0 6.600 .7.00 6.100 0 6.200 5.600 3.00 0 5.100 5.100 2.75 0 4.350 4.350 2.42 0 3.700 3.700 2.100
3.350 3.150 2.900
2.100
3.650
2.050
18
3.100 3.100 1.79 2.400 0 2.to0 2.650 1.61 2.050 0 2.200 2.200 2.200 1.43 1.800 0 1.950 1.950 1.9*) 1.2001 1.700 1.700 1.700 1.550 1.01 1.300 0 1.500 1.500 1.500 920 1.100
19
1.350 1.350 1.350
20
1.250
1.250
803 LOCO
21
1.150
1.150
650
850
22
1.050
1.050
450
650
23
950
950
300
450
15 1b 17
2.200 •
1.950 1.700
24
803
25
650
26
500
-319-
810
2.000 1.950 1.800 1.550 1.400 1.250
950 1.100
300
La section dc la viga puede adoptar diferentes conflguraciones (Figura B 17.7). - El tipo a. se suele utilizar para bajas cargas. debido a que esta secci6n puede prescntar problemas de pandeo transversal ante altos esfuerzos dc compresidn. - El tipo c. mas equilibrado y softsticado se utiliza para elevadas cargas. aproximadamente, mds de cincuenta toneladas. - El tipo b, corresponde a un tipo intermcdio. Se utiliza para la banda de cargas de magnitud media l-a capacidad mrixima para cste tipo dc pluma cs de 40() Toneladas. El dcslizamiento entre tramos sc lleva a cabo mediante pastillas de nilatron. cuyo material esencial cs nylon 66. Su coeficiente de desgaste es muy reducido. Es muy usual la utilization de plumincs en celosia, acoplados al ultimo tramo de la pluma. La estructura giratoria tiene una configuration que depende del tipo de pluma. Basicamente, consta dc una zona altamcntc rcforzada, quo reccpciona la pluma. En la parte posterior, se situan los mccanismos dc clevacidn dc la carga y cl contrapeso. Si la pluma cs de viga cajon, los cilindros dc elevacion dc la pluma apoyan en la parte anterior de la estructura giratoria, en una zona altamente rigidizada. Si por el contrario. la pluma es de celosia, una estructura posterior soporta cl reenvio de los cables que transmiten los esfuerzos dc traccion. En la Figura B 17.8 sc puede apreciar un esquema dc una estructura giratoria.
El bastidor esta ejecutado en dos largueros conformados cn viga cajon rectangular y una serie dc placas soldadas a diferentes alturas que unen ambos largueros. Los dos largueros absorben fundamental- mente los altos esfuerzos de flexion provocados para la carga de la estructura giratoria. pluma y carga util asi eomo por los momentos de Ilexi6n existentes, debido a la carga en voladizo. Las placas soldadas a ambos largueros absorben los esfuerzos de torsi6n en el caso de que la carga gcnere un momento lateral. Asimismo, las placas citadas dispuestas dc forma adecuada hacen frcnte a la concentration de tensiones existentes en las zonas proximas al rodamiento Roth-Erde. En la Figura B 17.9, se representa un esquema del bastidor. A
1
,
Figura B 17.9. Esquema de un bastidor de un vehiculo-grua.
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B 18. BIBLIOGRAFIA (1)
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Normas DIN
(17)
Normas FEM
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Catalogos tecnicos de AUMUND FORDERERBAU GmbH, CAILLARD, S.A., TECNOVENTAS. GOSAN. GROVE. HITACHI, LTD., IHI, INDUSTRIAS ALBAJAR, INTA - EIMAR. KONE CORPORATION. LIEBHERR CONTAINER CRANES LTD., MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES LTD., NORMAR. PACECO -VICKERS. POTAIN, STOTHERT & PITr LTD., TALLERES LUNA. VALMET.
PARTE C EL TRANSPORTE VERTICAL
C 1. GENERA 1,11) ADES V DESCRIPCION DE ASCENSORES C 1.1. Ascensores electricos Los grupos iractorcs de los ascensores electricos estdn normal mente formados por un gnipo motor, acoplado a un reductor de velocidad, en cuyo eje de salida va montada la polea acanalada que arrastra los cables por adherencia. o bien un tambor en el que se arrollan los cables, aunque &>te ultimo sistema ya practicamen te no se utiliza. Los motores eldctricos mas utilizados son dc corrientc alterna, dc una o dos velocidades y con variador dc frecuencia, aunque tambien se utili/.an los motores de corricnte continua con convertidor continua -altema. La instalacidn se compone de un circuito de traccion, compuesto por motor, freno, reductor y polea de traccidn, un circuito de elevation compuesto por la cabina, cl contrapeso y el cable de traccion y en algunos casos cl cable de compensation y finalmente se implanta un circuito de limitador dc velocidad compuesto por el propio limitador, el cable de paracaidas y el mecanismo propiamente dichode paracafdas que hace detener la cabina en caso de exceso de velocidad. Tambitfn sc incorpora la instalacion fija formada por gufas y amort iguadores, cuanos de maquinas y poleas. y puertas de acceso.
C 1.2. Ascensores hidraulicos l^os ascensores hidraulicos, pioncros en el transporte vertical en los edificios de viviendas y oflcinas, fueron desplazados en estos ultimos anos, casi por completo por los ascensores electricos. Pero como en la t^cnica no hay nada definitivamente caduco, los ascensores hidrdulicos pcrfeccionados y modernizados, vuelven a scr utilizados para montacargas, montacoches y para edificios dc viviendas de 5 o 6 pisos (15 a 18 m), sobre todo cuando se presentan problemas para instalar los cuartos dc maquinas.
-327-
Estan compuestos por una central hidraulica, cilindro, piston, cabina y cuarto dc maquinas. A difercncia del ascensor clectrico. este tipo dc clcvador no incorpora contrapeso. I .a instalacion de ascensores hidraulicos cn Espaiia ha de tener un gran incrcmento. en cuanto se abandonen las construcciones tipo colmena. como esta ocurriendo cn todos los paiscs. a medida quc sc cleva el nivel de vida.
Figura C 1.1 Ascensor electrico.
La Figura C LI muestra el dibujo de una tipica instalacion de asccnsor clectrico. niostrando la foto de la dereeha la sala de maquinas dc un asccnsor clectrico.
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328
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En cuunto a la construction del cordon, en ascensores nunca sc utilizan cordones de diametros iguales, son siempre S eale, Warringion, Tiller Wire o bien Wan ington-Seale. La configuracion Seale cs la mas ulili/ada por las siguientes caracteristicas: • •
En general, en una instalacion de ascensor, hay una tendencia a la abrasion en servicio, los alambres mas exieriores dc esta configuration son muy gruesos, con gran resislencia a la rotura por abrasion, siendo pues los mas idoncos. Es muy facil dc fabricar, solo se utili/.an tres tipos dc alambres. La configuracion Warrington cs mejor que la Seale cn fatiga, ya que hay mas al ambres y son mas dclgados. Pcro por oira
parte, son necesai ios cuatro tipos dc alambres y cxistc una tendencia a distorsionarse cn la capa mas exterior. Sc utiliza e n aquellos casos dondc Ja fatiga se considera mds imponantc que la abrasion. La configurac ion mixta Warrington-Scale es muy utilizada en cables dc compensation, es dccir sc implanta para esfuerzos muy bajos ya que la section es vulnerable ante enclavamientos cn la garganta dc la polea y ante la falta dc lubrication. Finalmcnte el tipo Filler Wi re se utiliza cn cables dc traccion aunque no cs cl mas usado ya que cs tambien muy vulnerable sobre todo. cuando su diametro es menor que cl dc la garganta dc la polea. por eso se implementan siempre diametros supcriores a 13 mm. El cable mas utilizado sin duda en la industria del ascensor es el Seale dc 8 cordones y alma textil, ya que: •
cs mas redondo que el de 6 (tiene mas puntos de contacto con la garganta de la polea)
•
su section cs mds deformable.
•
es flexible y por lo tanto, resistente a fatiga.
•
el precio es medio. Las desventajas son :
•
clevada elongation elastica y permanente con relativamente alta reduction en diametro.
•
depende cn gran medida de la calidad del material del alma y del alambrc.
•
la fuer/.a de rotura respeeto al diametro cs baja.
•
al scr la section muy deformable puede prescntar prohlcmas con las gargantas cn U. En conclusion es el mejor tipo dc cable en general.
Para ascensores de bajas prestaciones, en cables de paracaidas, en ascensores hidraulicos y en los de gran altura cuando no se disponen de alma mixta es el Seale de 6 cordones y alma textil, ya que : •
clevada section metalica y por lo tanto, la fuerza de rotura respeeto al diametro es alta.
•
baja elongation elastica y permanente.
•
cl precio es bajo. Las desventajas son:
•
clevada section metalica, muy rfgido y por lo tanto con baja vida a fatiga.
•
Pocos puntos de contacto con la garganta de la polea, y por lo tanto clevada presitfn especifica. En conclusion es el mejor tipo de cable en general. Pura ascensores de altas prestaciones, ascensores de gran altura de elevacion e hidraulicos, el Seale de 8 cordones y un
alma mixta (metal+fibra) es el mas adeeuado : •
es mas redondo que el de 6 cordones.
•
es flexible y por lo tanto con clevada resistencia a la fatiga.
•
ba ja elongation eldstica y permanente.
•
clevada section metalica y por lo tanto. la fuer/a de rotura respeeto al diametro es alta.
•
permanece redondo, lo cual favorece la rodadura respeeto a cualquier tipo de garganta. Como dcsvantajas tiene :
•
las terminaciones deben asegurarsc contra la rotation.
• •
el montaje debe ser mas cuidadoso que en los anteriores, no dcbe permitirse que se desenrroilen. el prcciu es elevado. La mayoria de las instalaciones se componcn de cables con enrrollamiento cn sentido conlrario, ya que asi' la (cndenc ia a
desenrrollarse es baja, v por lo tanlo este tipo de enrollamiento sc comporta bien. cs simple de fabricar y montar y es mas economieo. FI enrollamiento en cl mismo sentido o Lang apenas se utili/a, su elongation es mas elevada y mas complieado de montar. En lo que se refierc al material del alarnbre, se va a trabajar con resistencias dc 1600, 1800 y 2000 MPa. La tendencia es utilizar la banda suspcrior dc resistencias ya que asi sc disminuycn los diametros de cables, y por lo tanto de poleas, y de
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388
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esta forma costes de instalacion. En cuanto al material del alma, la mayoria de los cables presentan un alma tcxtil. Solo cn ascensores dc elevadas presatciones, elevadas alturas e hidraulicos se dispone un alma mixta. Los materialcs textiles mas tipicos son: •
Fibni natural Sisal. Es cl material mas utilizado. El contenido dc lubricante debe estar por debajo del 17 % . Presenta una
buena absorcion del lubricante. alta resistencia a la presion y bajo grado dc cstrcchamiento elastico. Como desventaja es muy sensible a la huinedad alta. •
Fibra natural Hemp. El contenido de lubricante debe estar por debajo del 22%. Presenta una buena absorcion del
lubricante, un buen comportamiento a la flexion y bajo grado de cstrcchamiento elastico. Como desventaja es muy sensible a la humedad alta y es menor estable cn diametro que el Sisal. •
Fibra natural Yute. El contenido de lubricante debe estar por debajo del 20%. Sc recomicnda para cables de diametros
menores de 6 mm. •
Fibra sintetica Polipropileno. El contenido de lubricante debe estar por debajo del 12%. Presenta una buena uniformidad
cn diametros aunque tiene una baja resistencia a la presion y puede plastificarsc y deformarse ante altas tcmperaturas. • Fibra sintetica Poliamida. El contenido de lubricante debe estar por debajo de l 8%. Presenta una buena uniformidad en diametro y es estable bajo presion. Tiene una baja absorcion de lubricantc, es muy elastico y su coste es muy elevado. •
Fibra sintetica Aramida. El contenido de lubricante no sc conoce pero se sabe que es bajo. es muy resistente a la
lempcratura y una elevada rcsistcncia a la traction. Como dcsventajas cstan que la fibra cs muy dificil de trabajar para constituir un alma y su coste esmuy elevado. En cuanto a la lubrication, va a depender de la instalacion. Para ascenso res hidraulicos, una elevada cantidad de grasa aumentara la vida a fatiga del cable sin plantear problemas a la instalacion. En cuanto a la puesta a punto de ascensores electricos, en general, es mcjor disponer menos cantidad de grasa que demasiada ya que esta se puede rcponcr en las operacioncs dc mantenimicnto.
C 3.6.2. Selection de cables Cables de traction Tabla C 3.8 Ascensores standard. denomination
diametros(mm)
altura (m)
garganta de polea
8X19 Seale + 1
8-20
hasta 200
cualquier tipo
Tabla C 3.9 Ascensores alias prestaciones y Ascensores hidraulicos. denomination
diametros(mm)
altura (m)
garganta dc polea
8X19 Seale + mixta
8-22
cualquiera
no cn V, endurecida
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-
Tabla C 3.16 Velocidades maximas de las aparatos elevadores para la que debe actuar el limitador de velocidad de acuerdo con el Reglamento de Aparatos Elevadores.
%
Vn actuacion
0-0,50
aumento Vn actuacion 50%
0,60
50%
0,90
0,65
50%
0,97
0,70
50%
1,05
0,80
40%
1,12
1,00
40%
1,40
1,20
40%
1,68
1,25
40%
1,75
1,50
40%
2,10
1,60
35%
2,16
1,75
35%
2,35
2,00
35%
2,70
2,50
30%
3,75
3,00
30%
3,90
3.50
30%
4,55
4,00
30%
5,20
4,50
30%
5,85
5,00
30%
6,50
5,50
30%
7,15
6,00
30%
7.80
Velocidad nominal en m/s (Vn)
0,75
En la Norma EN 81 -1, se fijan las velocidades de disparo del limitador de vclocidad. quc debcn estar comprendidasentre los siguientes Ifmites: Lfmite inferior:
115 por I (X) de la velocidad nominal.
Li'mile superior
a) 0.80 m/s en paracaidas instantaneos dc cuna b)
!
.00 m/s cn paracaidas instantaneos de rodillos
c) 1.5 m/s en paracaidas instantaneos con efecto amortiguado para ascensores
de velocidad nominal hasta I m/s d) j
25 v + ^
m s
^ Para asccnsorcs de velocidades supcriores v
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394
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Figura C 3.16 Esquema de timoneria de circuito de paracaidas. I, Cable del limitador de velocidad, 2 Timoneria, 3 Varillas de actuacion sobre el paracaidas. El detalle A es el que hace referenda a las figuras C 3.17 y C 3. IS. Sc consiruyen dos tipos dc paracaidas dc aceleracion: Los paracaidas dc action instanlanca. Los paracaidas dc action progresiva.
C 3.9.2.1.1. Paracaidas de action instantanea En los paracaidas dc action instantdnea, el cable del limitador de velocidad no hace mas que tirar de la timoneria que acciona las zapatas, que al deslizarse sobre el piano inclinado en que eslan instaladas, se acercan, presionan y se agarran cada vezcon mds fuerza sobre las gufas, hasta llegar a producir el acunamiento del bastidor de la cabina o el contrapeso. Por tanto. el tiron del cablc del limitador es como cl disparo que pone cn marcha el dispositivo. pucs la deten tion dc la cabina o cl contrapeso lo produce el acunamiento de las zapatas sobre las gufas. I-as zapatas mas utilizadas son las dc cuna (Figura C 3.17) y las dc rodillo (Figura C 3.18) aunquc cstas se usan cn menor proporcidn. Las zapatas de cuna (Figura C 3.17). tienen como su nombre indica forma dc cuna. con la superfice que sc pone en contacto con la gufa, cstriada o dentada para aumeniar el agarrc. Las zapalas de rodillos (Figura C 3.18) estan formadas por un rodillo moleteado (1) montado en su brazo (2) que gira solicitado por cl cable del limilador de velocidad a trav£s del tirante (3) hasta quedar encajado entre la gufa y su aiojamiento en forma de piano inclinado que lo aprisiona contra aquella. El descenso de la cabina lo encaja cada vez mas. hasta que llega a detenerla. Tambien se construyen zapalas de rodillos con el eje descentrado que al girar obligados por cl rocc con la gufa sc encajan cnirc su propio ejc y la gufa hasta dctcncr cl descenso de la cabina. Las zapatas de rodillos (Figura C 3.18) producen un frcnado algo mas suave que las de cuna. Por esto los coeficientes que afectan al peso de la cabina, que utilizabamos en el apartado dc gufas para calcular el esfuerzo que tienen que soportar las gufas. en el frenado de paracaidas es 25 cuando s on de cuna y 15 cuando son de rodillos.
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Figura C 3.17 Paracaidas de action in slant tinea con zapatas de curia (de tulle A de la Figura C 3.16) I Guia. 2 Varilla de actuation. 3 Zapata de cuna. 4 Carcasa de paracaidas.
Figura C 3.18 Paracaidas de action instantdnea con zapatas de rodillo (detalle A de la Figura C 3.16) 1 Guia, 2 Varilla de actuation, 3 Zapata de cuna. 4 Carcasa de paracaidas. Esfuerzos en el frenado dc los paracaidas instantaneos Los paracaidas instantaneos. sobre todo los dc cuna deticnen la cabina como si chocasen con un obstaculo ligeramcnte elastico. El Reglamento Bclga les supone un recorrido dc 25 mm ( 0.025 m) despues de iniciar su actuaci6n, pero en la practica el recorrido cs menor. En estas condiciones, cl esfuerzo que ticnen quc realizar los paracaidas para absorber la encrgia cin£ tica dc las masas en rnovimicnto cn tan corto cspacio es muy grande. Y no solo es el material el que sufre los efectos del choque. sino tambicn, y dirfamos mejor, sobre todo, los pasajeros. Por eso su emplco esta limitado a los ascensores de vclocidad reducida, aun con el dispositivo amortiguador bajo el suelo de la cabina.
-399-
Dispositive amortiguador Los paracai'das instantancos solo sc permite emplcarlos para asccnsorcs dc vclocidadcs hasta 0.80 in/ s y montacargas de velocidades hasia dc 1.50 m/s. No obstante, sc pueden utili/ar los paracai'das instantd - neos, en ascensores de velocidades hasla de I m/s siempre quc se dote a la cabina de algun dispositivo amortiguador, que cvitc cl golpe scco del frenado. admitiendosc una deceleracion maxima de 2.5 g n . Este dispositivo amortiguador esta generalmcnte formado por tacos de caucho colocados enire el suelo de la cabina y cl bastidor (Figura C 3.19).
1
Figura C 3.19 Dispositivo amortiguador formado por tacos de caucho entre el suelo de la cahina y el bastidor que permite emplear los paracai'das instantancos en ascensores de velocidades comprendidas enire 0.8 y 1.00 m/s (I) Moqueta, (2) Chapa envolvente de la
cabina, (3) Tacos de caucho. (4) Pemo de union.
C 3.9.2.1.2. Paracai'das de accion progresiva Los paracai'das de accitin progresiva frenan la cabina aplicando con una fuerza dc magnitud controlada, las zapatas de freno del paracai'das sobre las gui'as. Los paracai'das de este lipo mas utilizados son los de husillo y los de resorte.
Paracai'das de accion progresiva de husillo En los paracai'das de husillo el esfuerzo de frenado se origina cn el liro quc reali/a el cable del limitador de velocidad, al quedartfste bloqueado y seguir dcsccndicndo la cabina. El cable entonces hace girar (Figura C 3.20) la barra quc dcsenrosca cl husillo, en cl bloque, lo que produce el desplazamiento axial y cl empu je de las piezas sobre las zapatas y cstas sobre las gui'as.
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You have either reached a page that is unavailable for viewing or reached your viewing limit for this book. se produce el frenado de la cabina sobre las gufas. Para velocidades inferiores a 0.50 m/s se admite una velocidad mdxima de 0.75 m/s. superior por tanto al 50% dc la velocidad nominal, pero en cstc caso cl paracaidas debe estar todado de un dispositivo de accionamiento por rotura de la suspension. En ningun caso el disparo del limiiador pod ra efectuarse a una velocidad inferior a un 15% de la velocidad nominal.
Desbloqueo de los paracaidas La Norma EN 81 dice que los paracaidas. tanto de cabina como de contrapeso. despues de haber actuado. dcben desbloqucarse. solamcnte desplazando la cabina o cl contrapeso respectivamente hacia arriba. Ademds dcspucs del desbloqueo. la pucsta cn marcha del asccnsor debe requerir la intervention dc una persona cualificada para reponer la maniobra. cuyo circuito se habra abierto al actuar cl paracaidas. Y tamb ien dice que desputfs del desbloqueo, debe el paracaidas quedar mccanicamente en condicioncs de funcionar normal meute.
C 3.9.2.2. Paracaidas de rotura o desequilibrio de cables El paracafdas de rotura o desequilibrio dc cables es un mecanismo que se insta la en el bastidor del contrapeso, capaz dc detenerlo cn plena carga. cn su dcsccnso, acunado sobre gufas, en caso de rotura. aflojamicnto o desequilibrio de los cables de suspension. Todos los paracafdas dc rotura o desequilibrio de cablcs cstdn constituid os fundamentalmentc por un jucgo dc palancas que liga cl amarre de los cables, con las zapatas de acunamiento. Actualmente solo sc permiten estos paracafdas de rotura para los contrapcsos, cuando su recinto esta sobre pasos o lugares frecuentados por perso nas, y aun asf si la velocidad del aparato elevador cs inferior a 1.50 m/s si se trata de ascensores, y de 2.5 m/s para los montacargas.
C 3.10. Amortiguadores Los ascensores deben estar provistos de amoiliguadores, para dctener la cabina o el contrapeso e n caso necesario. Los amortiguadores se situan generalmente en el foso al final del recorrido de la cabina o del contrapeso. Pero tambien puedcn montarse en la parte inferior del bastidor de la cabina o del contrapeso. En cstc* caso. segun la Norma EN 81. deben golpear cn el foso sobre un pedestal, uno por cada amortiguador. de 0. 50 m de allura para que quedc espacio de proleccitfn en que resguardarsc. en caso necesario. el personal de conservation que cste eventualmente trabajando en el foso. La Norma 81 pre scribe el empleo de amortiguadores sobre el techo dc la cabina. en los ascensores de arrastre (dc tarnbor de arrollamiento) capaces de entrar en action cuando los amortiguadores de la parte inferior del contrapeso esttii totalmente comprimidos. La Norma EN 81-1, disiingue tres clascs de amortiguadores: a) Amortiguadores dc acumulacion de energia, que no pueden emplcarsc mds que para ascensores de velocidad nominal no superior a I m/s. b> Amortiguadores de acumulacion de energia, con amortiguacion del movimiento de reiorno, para asccnsores de velocidad no superior a 1.6 m/s. c) Amortiguadores dc disipacion de energia, que pueden ser empleados en ascensores de cualquier velocidad. Estos amortiguadores deben estar equipados con un dispositivo electrico de seguridad que impida el funcionamiento del asccnsor mientras no retomen a su position normal. La carrera posible de los amortigua dores de acumulacion de energia tcngan o no amortiguacion del movimiento de reiorno, sera por lo menos igual a dos veces la distancia de parada por gravedad con vclocidad dc 115 por 100 de la velocidad nominal, aproximadamente igual a 0.0135 v \ expresando la carrera en metros y la vclocidad cn m/s. La carrcra posible dc los amortiguadores de disipacion de energia debe ser al menos igual a la dislancia de parada por gravedad al 115 por KM) de la vclocidad nominal, o sea 0.067 v* expresando la carrera en metros y la velocidad en m/s.
El proccso de calculo consta de las siguientes etapas: a) Se esiima la relation Ds/d y se obtiene el coeficiente de Wahl segun la expresion anterior. Normal men - le se toma una relacion de Ds/d entre 6 y 15. b) Se detennina la tension admisible a torsion del material. Se suele obtencr de tablas de materialcs. en caso de estimation sc toma la resistcncia a tracci6n del material multiplicada por un factor dc 0.28. TT =0.28a ;
(Ec.C3.l8)
c) De la ecuacion siguiente: 8F
matDsV <
(He. C 3.19)
K iF dondc F nij4 cs la fucrza en (N) con el resorte totalmente comprimido. se despeja el valor del diametro de la espira, d:
. > I %Fmax
V
D
S
<* * • --------------------- (mm) '
r r
/>
(Ec.C3.20)
d
De acucrdo con las especificaciones europcas, la nuixima fuerza a realizar por el amortiguador es: =
4
(0. + 0-)«.
(EC.
C 3.21) d) Conocido el diametro de la espira d y estimada la relacion D/d se puede calcular el diametro nominal del resorte. e) Dctcrininacion del numero dc espiras activas del resorte helicoidal La compresion del resorte puede expresarse mediantc la ecuacion: F= k x
(Ec.C3.22)
donde k es la rigidcz del resorte helicoidal, pudiendose expresar x como:
v
— A DS
(Ec. C 3.23)
2
tomando (J), el angulo de torsion la siguiente expresion:
0 =
M
i'
(Ec.C3.24)
GJ„
donde M, es el par de torsion (N m ), I es la longitud del resorte sometida a torsion, G es cl modulo de cortadura del material y J (i es el momento de inercia polar dc la seccion de la espira (en tomo al ejc perpen dicular a la seccion cn cl centro de esta). Como ya cs conocido:
M = !LPS (Nmm) r
(Ec.C3.2S)
2
I =71 f)s n
< tc -
*
donde n es el numcro de espiras activas del resorte. / -nd (mm 4 )
C 3 26
- )
(Ec.C3.27)
n
32 Susiituyendo (C 3.24). (C 3.25), (C 3.26) y (C 3.27) en la ecuacion (C 3.28) sc ticnc:
-
404
-
(Ec.C3.28)
GV 4 Combinando las ccuacioncs (C 3.22) y (C 3.28) rcsulta:
F
8 F Pj n
(Ec.C3.29)
c
C(/ 4 y por lo lanto. n. cl numero dc espiras activas toma la siguicnte expresion:
"
<'
n=
G(l
*
(Ec.C3.30)
I") Dcterminacion dc la rigidez del resorte La rigidez del resortc se nccesita conocer para detemiinar n. La carrera del amoriiguador cs el mayor dc los signicnies dos valores f nm = max {65 mm o 0.135 v 2 1
(Ec. C 3.31)
y la maxima fucrza a realizar por el amortiguador cs: F = 4 (0 + Q„) g max
(Ec. C 3.32) ^
luego la rigidez del rcsortc vendrii dada por la relacion: k = F /f
(Ec. C 3.33)
ma\ max
C 3.10.2. Amorliguariores de disipneion de cnergia A diferencia de los amoriguadores dc acumulacion de cnergia. este tipo dc amortiguadores pueden disenarse para inducir una fuerza constante durante la maniobra dc t'renada de la carga. Aunc|iic la construc - cion de un amoriiguador de disipacion dc cnergia es diferente a la del de acumulacion, cl prinicipio general en el que se basa cs el mismo: el amortiguador debe scr capaz dc convcrtir la cnergia cinetica de la cabina o contrapeso cn cl instante del impacto cn calor y en cnergia potencial debido a una disminucion dc la altura del amoriiguador. Cuando se produce cl contacto cntre cl cucipo movil y el amortiguador, cl piston comienza a descender, obligando a desplazar el aceite desde cl cilindro interior hasta el exterior a traves de un numero de orificios. Estos van disminuyendo e n numero y en tamano conformeel piston va avanzando rctardandoel movimiento y consiguicndo quc cabina o contrapeso se dctcngan dc una forma progresiva y suave.
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Figura C 3.22 Amortiguador de disipacion de energia. I. Cilindro interior. 2. Piston, 3. Vastago. 4. Resorte de compresion, 5 Deposito de aceite, 6. Bloque de contacto con la cabina o contrapeso, 7. Resorte auxiliar.
C 4. ASCENSOR HIDRAULICO
Los ascensores hidraulicos, pioneros del iransporlc vertical, esldn en alza en cl momento actual, utilizandose en dos aplicaciones fundamentalmente: •
Ascensores para viviendas de baja altura (6 pisos).
•
Montacargas y montacoches.
Las dos partes fundamentales que le diferencian del asccnsor electrico son la central hidraulica y cl piston hidraulico, partes que pasaremos a ver a continuation. Cl esqucma del asccnsor hidraulico cs posible verlo en la Figura C 4.1.
C 4.1. Central hidraulica La central hidrdulica esta formada por un motor electrico que acciona una bomha, la cual impulsa aceite a presion a traves de las valvulas de maniobra y seguridad, por una luberia a un cilindro, cuyo piston sostiene y empuja la cabina. La central hidraulica, realiza las funciones del gmpo tractor de los ascensores electricos, y el cilindro transmite la potencia del motor cn la dcnominada poicncia de elevacion, que define la velocidad vertical a la que se cleva la carga. Los ascensores olcodindrnicos o hidraulicos estan siendo incorporados dc forma crecicntc. Sus mds recientes innovaciones se centran en el bloquc de valvulas. El aceite utilizado como fluido transmisor de la energia funciona cn circuito cerrado. sc completa la instalacion con un
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dcposito de aceiie. Por tanto, puede considcrarse formada la central hidrdulica cn conjunto por cuatro elemenios principales: •
cl motor
•
la bomba
•
el bloque de valvulas
•
el dcposito de aceite
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Protection del moior contra los picos de intensidad. consiguiendo una vida mayor dc la instalacion.
•
Reduction de la poicncia requerida para la instalacion.
Bomba Las bombas utilizadas en los gmpos impulsores de los ascensores hidraulicos, son dc engr anajes de pistones rotativos o de husillos multiples. Las mas silenciosas. y por eso las mas cmpleadas son las bombas de husillos. El accionamicnto dc la bomba por cl motor clectrico. puede realizarse por medio de corrcas trapczoidales, cuyo numero debe scr el quc sc obienga por calculo mas dos. cn caso de ascensores. y mas una en caso de montacargas. Pero en general, los gmpos impulsores cstan formados por el motor clectrico y la bomba acoplados directamente, y a veces formando un solo cucrpo. La bomba va casi siempre sumergida cn cl deposito del aceilc, y el motor con su eje vertical sobre la tapa del deposito. Sin embargo, se ha comprobado que si cn la instalacion hay pequcnas fugas dc aceite, quc obligan al dispositivo automatico de pucsta a nivel dc la cabina a poner cn marcha frecueniemente la bomba, se calienta el motor excesivamcnte por la frecucncia dc los arranqucs, e incluso ha llegado a producir incendios. Por eso. en Nortcamcrica. sc aconscja la instalaci on de los gmpos motobombas sumergidos en cl tanque de aceite. aprovechando asi la refrigeration proporcionada por este.
Presion de trabajo Las presiones de trabajo dcpenden dc la carga nominal del ascensor y del diametro del piston. Suelen ser requeridos diametros clevados de pision para recorridos grandes. con objeto de aumcntar la resistencia al pandco. Por otra parte, la superficie del pistdn cs proporcional al cuadrado del diametro. Parece quc todo es favorable a los diametros grandes. exceplo el cosie. Por esto sc utilizan los pistones del menor diametro posible, aun a costa dc aumcntar la presion. Gencralmcntc se cmplean presiones cntre 25 y 30 kg./cm 2 . Los ascensores hidraulicos deberan llevar una valvula dc seguridad que ascgure una limitacion de la presion y un manometro para la facil Icctura de las presiones de trabajo. Ademas, todo cl circuito hidrdulico debera someter.se a una presion de prucba igual a la de timbre aumentada cn un 5 c7r.
Bloque de valvulas LI bloque de valvulas, quc gencralmcntc va instalado sobre el deposito dc a ceite del grupo impulsor. cstd formado por las valvulas dc maniobra del circuito hidraulico del asccnsor. Algunas son dc accionamicnto clectromagnetico abriendose o cerrandose. comandadas por la maniobra electrica del asccnsor. Recicntemente se estdn incorporando sistemas electronicos basados cn un microprocesador en el que se memorizan las aceleraciones y decelerations a aplicar cn funcion dc la carga del asccnsor y dc la temperatura de la instalacion. Sus ventaj as son: •
Mayor confort.
•
El tiempo dc recorrido es consiante e independiente del trafico vertical.
•
El recorrido es constante durante la nivelacion.
•
En casos standard, sc puedcn conscguir hasta 60 arranqucs/hora sin nccesidad de recurrir al rcfrigerador.
•
La velocidad nominal puede alcanzar I m/s.
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C 5. PARTES ELECTRICAS
En el circuito eleelrico dc un ascensor se distinguen ires grandes areas: •
Traccion.
•
Cuadro dc maniobra.
•
Alumhrado.
C 5.1. Circuito de traccion Los principals elementos quc lo coinponen son los siguienics: 1. Coniactores Los coniactores son intcrruptores que se maniobran a distancia. poniendo en tension su bobina de mando. Los conlaciores se ulili/an en la maniobra de los ascensores para ccrrar el circuilo del niolor del grupo iraclor. despues de enl rar el inversor que determina cl senlido de giro del motor, para subida o desccnso de la cabina. 2. Invcrsores Los inversores se denominan asf porquc sirvcn para invcrtir cl sentido dc giro dc los motores. Son similares a los coniactores. Como los motores quc ulili/an los ascensores son en general tri l‟dsicos, y para variar su sentido de giro es sullcientc alternar dos fascs, los invcrsores de los ascensores son bipolares 3. Guardamolorcs Los guardamolorcs o coniactores protectores, son aparatos que ademas de servir como It's coniactores, para maniobrar los molores a distancia. los protegcn contra las sobrccargas que se producen en sus devanados. 4. lnterruplor General Conecta o desconecia lodo el circuito elcctrico.
Figura C 5. / Esquema de un circuito electrico de un ascensor.
C 5.2. K1 circuito de maniohra En los circuilos dc maniobra dc los ascensores, se utili/a un aparallaje eldcirico de gran fiabilidad, para garanti/ar su buen funcionamiento en servicio coniinuo y muy duro y cuyo reconocimiento es indispensable para comprender el funcionamiento de los circuilos de maniobra quc vercmos en los capiiulos siguienies. Los principals elementos que lo componen son los siguientes: I. Pulsadores Los pulsadores de las botoneras de los ascensorcs son gcneralmente eleetromccdnicos, compuesios de un boton o plaquila de un material aislante, que presiona, al pulsarlo, dos contactos electricos y un muelle rccuperador. Estos pulsadores con el boton o la plaquita de pldstico traslucida, llevan en muchas instalaciones la serialization luminosa incorporada para indicar que ha queilado registrada la llamada, para senal de ocupado, o bicn para indicar el piso por el que pasa la cabina, haciendo entonces el conjunto de la botonera, tambien, de indicador de piso. Se emplean tambien pulsadores denominados de contacto como los capacitativos, en los que el simple contacto del dedo modifica la capacidad de un condcnsador quc forma parte de un circuito electrico-electronico que actua ccrrando el circuito de la maniobra. En los 80 se introdujo cl LED o diodo cmisor dc luz para sustituir las lamparas. 2. Interruptores y conmuladores
Los dispositivos de seguridad van equipados con intemiptorcs que intercalados cn el circuito dc alimentacitin de la maniobra, lo cortan cn cuanlo se produce algun fallo o falsa maniobra en el funciona- mienlo dc algun organo esencial del ascensor. Ademds sc ulilizan en los asccnsores otros imerruptorcs y conmutadores que fijados a lo largo de las guias, sirven para inlroducir variacioncs en el circuito de maniobra, al ser accionados por el paso de pantallas magneticas o
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resbalones fijados en los costados de las cabinas. Estos intcrruptores pueden scr mecdnicos, magneticos dc pantalla y magneticos de iman. 3. Reids Los reles son aparatos que se utilizan para abrir o cerrar circuitos a distancia. Para detcrminadas aplicaeiones. conviene que el reld perinanezca excitado unos segundos despues de haber cesado la corrientc dc maniobra, con objeto, por ejemplo. dc dar tiempo al pasajero que cntra a la cabina para llamar, antes de que lo haga un pasajero por un pulsador de piso. Para esto sc utilizan los llamados reles temporizados. 4. Transformadores Las tensiones de alimentation de los ascensores son dc 220 6 380 voltios, entre fases, demasiado elevadas y peligrosas para su utilization cn los circuitos de maniobra. por lo quc sc reduce por medio dc transformadores. Con esio, no s6lo sc disminuye cl riesgo dc accidente grave para los pasajeros en caso dc un contacto directo, sino que puede reducirsc tambidn el aislamiento de los cables, resuitando asi mas manejables. 5. Rectificadores La alimentation del circuito de maniobra, con corriente alierna. tal eomo sale de los transformadores, tiene tres inconvcnientes: a) El magnctismo remanente, que queda en los nucleos de los electroimanes, despuds de cesar el paso dc la corriente por su bobina, es mayor si esta es alierna que conlinua. b) Las bobinasse calientan mas, con corriente alterna que con continua. c) Resultan mas ruidosos los reles e invcrsores. Por esto se ha ido imponiendo la utilization dc la corriente continua cn la maniobra de los ascensores, obtenida por medio recti ficadores, que transforman la corriente alterna en continua. Los circuitos recti ficadores mas empleados son: •
El circuito monofasico de media onda.
•
El circuiio monofasico en puente. 6. Diodos Al conjunto formado por dos semieonductorcs lipo P y oiro N se dcnomina diodo. Los diodos sc utilizan en los
circuitos dc maniobra de los ascensores para perrnitir el paso dc la corriente en un sentido y bloquearla cn sentido contrario. Se utilizan tambidn para rectificar la corriente alterna. 7. Transistores Los transistores se utilizan en los circuitos de maniobra de los asccnsores para funcionar como “todo o nada", o sea para producir simplemente el paso o cl bloqueo dc la corriente elcctrica, hacicndo las funciones de interruptor, conlacto o rcle. 8. Tiristores Los tiristores, tambien denominados tiratrones PNPN dc silicio, son diodos de semiconductores PNPN con un eleclrodo de mando, denominado puerta, quc cstri situado cn la capa semiconductora tipo P mas cercana al anodo y tiene como mision controlar cl valor dc la tension dc ccbado. Es decir realiza una funcion similar a la de la rejilla de los tiratrones. Una aplicacion de los tiristores es el control de frenado del grupo tractor de un ascensor. Clasificacion por funcione.s El aparallaje descrito en este capi'tulo puede clasificarse segun la luncion que descmpcnan cn la maniobra dc los ascensores en dos clases: A) Aparaios que transrniten ordenes •
Los pulsadores montados en las botoneras dc cabina. pisos, y sobre cl lecho dc la cabina (dc la maniobra para inspection).
•
Los interruptores y conmutadores instalados en las gufas o en la cabina y accionados por pantallas magn6ticas o rcsbalones dc las gufas. para ordenar cambios en la maniobra en curso, como cambios de vclocidad y paradas. B) Aparatos que ejecutan las ordenes Estos aparatos estan montados en el denominado cuadro de maniobra. situado en el Cuarto de Maquinas quc
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junto con el Grupo Tractor y Limitador de Velocidad componen ei equipo alojado en este cuarto. El Cuadro de Maniobra esta formado por un bastidor o aun mejor por un armario mctalico. fijado obrc una pared, o apoyado sobre el suelo. En cl estan instalados los siguientes aparaios: El transfornuidor rcductor de tension. El reetificador dc la corriente altcrna en continua. El guardamotor. El contactor de corte de la alimentation dc! motor Los
inversores de subida y bajada. Los contactores dc la maniobra de las pucrtas automaticas si las Neva. Los reles de piso, los direccionales, etc.
IAS reles temporizados que dan las prioridades y esperas reglamentarias. Los diodos direccionales. Si la maniobra es por selectores se instalan lambien en el cuadro estos aparatos. Y si la maniobra cs por transistores iran gencralmente montados sobre paneles de circuitos impresos. Finalmente advcrtimos quc los aparaios relacionados son los dc las maniobras m3s corricntcs. pues si sc trata dc baterias dc asccnsores con equipo Ward Leonard, con control elcctronico de velocidad y maniobras programadas, cl aparallaje nccesario sc incrementara con otros elementos como tiratrones. tiristores. etc. y en muchos casos sera necesario mas de un cuadro para inslalarlos.
C 5.3. Sistemas de control Una vez que se ha dctcrminado el numero. el tamano, la vclocidad y la localization de los ascensores en un dctcrminado edificio, debe implantarse el sistema de control adecuado para que la instalacion funcionc dc forma correcta. Control del movimiento cs la designation que recibe el equipamienlo que delermina las caractcris- ticas del funcionamienlo individual dc un dctcrminado asccnsor. que vclocidad debe adoptar para viajar dc un piso a otro, el medio y la velocidad de apertura y cierrc de pucrtas. determination de ticmpos para la entrada y salida de los pasajeros. la cxactiiud en cl posicionamiento al mismo nivel que el piso. la serialization visual del piso cn que sc encucmra, etc.
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do la instalacion tienc transmision. la aceleracion puede llcgar a 0.9 m/s2 y puedc scr mayor mediante la inclusion de sistemas dc control por SCRs. Pero cl Ifmite del ticmpo mfnimo no esta en la tecnologfa de la elevacion sino en el contort humano. Este presenta una limitation pero no en la aceleracion sino en la variation de la aceleracion por unidad de tiempo o jerk. El cuerpo humano puede soportar un maximo dc 2.4 m/s2 teniendo en cuenta que hay variaciones entre unos individuos y otros. Control de puertas Las funciones principales de un sistema de control del movimicnto son dirigir la operacion entre pisos. oacelerar la cahina. o realizar una operacion de frcnada. Una funcion secundaria es controlar las operacioncs de apcrlura y cierre de puertas. Como ocurre con la propia cahina. las puertas deben ser aeeleradas, dcceleradas y frenadas durante las operaciones de apcrlura y cierre. La Norma EN-81 limita la energfa durante estas operaciones en 0.29 julios y la fuerza que deben soportar sin abrirse en 13.6 Kg. Este h'mite es para puertas equipadas con dispositivos de protection de cierre de puertas. es dccir, un mecanismo que cuando se desplaza. activa un interruptor que reabre la puerta o dispositivos electrdnicos que invierten cl sentido del movimicnto cuando las puertas eslan cerrando u otros sistemas como ultrasonidos o dispositivos de aproximacitfn elcctronicos que detectan la presencia de un obstdculo en la trayectoria de la puerta al cerrarse y que invertirdn el sentido del movimiento dc la puerta para minimizar el impacto. Los sistemas de operation deben cstablecer el tiempo quc las puertas deben pcrmanecer abiertas. Este tiempo oscila entre 2 y 3 segundos cuando correspondc a una llamada desdc un piso y entre 3 y 5 segundos cuando la orden de parada sc ha realizado desdc el interior dc la cabina. En caso dc un edificio con gran poblacion deben cstablecerse otros baremos de tiempos. Estos deben variar en funcion del trafico. Por cjcmplos durante periodos de trafico elevado. las puertas deben comenzar a cerrarse de 5 a 15 segundos dependiendo de la carga del asccnsor o incluso antes, si el dispositivo sensor de detection dc carga rcgistra un valor bajo de dsta. Los sistemas mas avanzados de control de puertas se componcn dc un dispositivo de aproximacitfn electronico o un detector por ultrasonidos dispuestos en las puertas del ascensor iniciando la maniobra de cierre con el mfnimo tiempo de transito. Ademas del tiempo que transcurre desde que la pueila se abrc hasta que se tierra. existe normalmente un periodo de tiempo desde que el ascensor se cierra hasta que inicia su marcha. Este ticmpo es dc 0.5 a 0.8 segundos y es necesario ya que es el tiempo que inviertc el sistema dc control para asegurarse que las puertas eslan correctamente cerradas y ejecutar la orden de initio de la marcha. Control de la nivelacion Un aspccto extremadamente importante en cl funcionamiento de un ascensor es la precision con la que alcanza un determinado piso y se inantiene duranle el transito de pasajeros. La operacion de nivelacion debe ser directa, es decir, el ascensor debe detenerse en un piso dentro de las tolerancias especifi- cadas (± 7 mm ) para una instalacion de prestacion elevada. Si esta previsto un aumento elevado de la carga, el sistema invcrtira el sentido de la marcha para rctrocedcr y colocarsc al nivel adccuado o bicn se detendra con un cierlo margen y comcnzara la nivelacion con antelaci6n. Una vez que cl ascensor se ha dctcnido y hay trdnsito dc pasajeros. el nivel del asccnsor debe mantenerse sin existir ningun movimiento perceptible, y que si existe debe ser siempre accrcandose al piso. nunca alejandose. Deben tomarsc las mcdidas oportunas cn cl sistema dc control del movimiento para mantener el asccnsor en el nivel del piso en condiciones advcrsas, incluyendo oscilaciones o una trayectoria inclinada. Las senales luminosas deben anunciar la llcgada a un determinado piso unos instantes antes dc la detention con objeto de facilitar al pasajero el acceso hacia la puerta y conseguir asf un ahorro dc tiempo para cl pasajero y una disminucitin del ticmpo muerto del asccnsor cn un piso. El calculo dc la capacidad tedrica es entonces: C| = v * 3600 t (k / 0.4) donde: c capacidad teorica (personas/hora) v velocidad nominal (m/s) k factor (persona/m) Para los anchos mas comuncs, cl factor k sera: k = I para z ^ = 0.6 m k = 1.5 para z^ = 0.8 m k =
-
420
-
Figura C 6.1 Escalera mecanica moderna.
2 para z^ = 1.0 m Con esta fdmiula, la capacidad teorica es:
Tabla C 6.1.Capacidad teorica. Ancho Nominal (m)
Velocidad Nominal (m/s) 0.5
0.65
0.75
0.6
4500 pers/h
5850 pers/h
6750 pers/h
0.8 1
6750 pers/h 9000 pcrs/h
8775 pers/h 11700 pers/h
10125 pers/h 13500 pcrs/h
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Figura C 6.3 Componentes Pri mi pales de una Escalera Mecdnica. Las caracteristicas que definen las escaleras mecanicas son las siguientes: inclination. longitud, anchura, velocidad. disposition y capacidad de transporte.
a) Inclinacion de las escaleras mecanicas y position de los escalones El dngulo de inclinacion de la escalera mecdnica no superara los 30°, pero para alturas no superiores a 6 m y a una velocidad nominal no superior a 0.50 m/s se permite incremcntar el dngulo de inclinacion hasta 35° (ver Figura C 6.4). El dngulo de inclinacion de los andenes moviles no sobrepasard los 12°. Las huellas de los escalones scrdn sensiblemente horizontales en el area utilizable de la escalera mecanica. En los rellanos, los escalones de la escalera mecdnica se guiardn dc tal manera que los hordes delanteros de los escalones que salen del peine y los hordes traseros de los escalones que entran en el peine se muevan horizontalmente durante una longitud mfnima de 0.80 m, medida desdc el punto L ( (vcr figura C 6.4). Se permite una diferencia de nivcl vertical entre dos escalones consecutivos de 4 mm maximo. A velocidades nominales superiores a 0.50 m/s oen alturas superiores a 6 m, esta longitud sera al menos de 1.20 m, medida desde el punto L (ver Figura C 6.4). En escaleras mccdnicas. el radio de curvatura en la transition superior entre la pendiente y la horizontal serd: • minirno 1.00 m para velocidades nominales v <= 0.5 m/s • mi'nimo 1,50 m para velocidades nominales v > 0.5 m/s El radio de curvatura de la transition inferior entre la pendiente y la horizontal de la escalera mecanica scrd al menos de 1.00 m. independientemcnlc de la velocidad nominal. En andenes moviles de banda, el radio de curvatura en la transition de pendiente a horizontal sera al menos 0.40 m.
-424-
YZZZZZZZZ2 Z
Figura C 6.4 Esquema de una escalera
fz:::::Y.zzz7 Z/zZ'. mecanica (Norma EN-U5).
En andenes moviles de placas, no es necesario determinar el radio de curvatura ya que, tcniendo en cuenia la maxima distancia pcrmisible enlre dos placas consecutivas, siempre sera suficientemente grande, En los rellanos superiores dc andenes moviles con una inclination mayor de 6°, las placas o handas se desplazardn una longitud minima de 0.40 m a un angulo mdximo de 6°, anies de entrar o salir del peine. El movimienio de andenes mtiviles de placas se espccifica de la forma siguiente: el horde delantero de la placa que sale del peine y el horde trasero de la placa que entra cn el peine se despla/a- rdn sin camhiar su grado de angulo duranie al menos 0.40 m.
b) Longitud de las escaleras mecanicas La longitud de las escaleras mecdnicas depende de su inclinacion y del desnivel a salvar, que por lo general suele ser de 3 a 6 m por tramo de escalera. En la Figura C 6.5 se han reprcsentado esquematica- menie las escaleras de 30° y 35° de inclinacion con sus colas, que sirven para emplazar las escaleras. Para esio se parte de un punto de referenda, el bajo o el alio, y multiplicando el desnivel por 1.732 si la escalera es de 30°, o por 1.428 si la escalera es de 35° de inclinacion, sc obtiene la distancia horizontal entre los dos puntos de apoyo.
c) Anchura de las escaleras mecanicas La Norma EN 115 espccifica que la anchura tanto para escaleras mecdnicas como para andenes moviles debe ser superior a 0.58 metros y no superior a 1.10 metros. La anchura de las escaleras mecdnicas entre las balaustradas suelen tomarsc alrededor de 600 mm, 800 mm. 1000 mm. Para andenes moviles, las anchuras usuales son 800 mm, 1000 mm y 1400 mm. El ancho de 800 mm es suficiente para llevar en cada escalon una persona. En las escaleras o andenes de 1000 y 1400 mm pueden ir dos personas, siendo en realidad su capacidad dc transporte la misma. La unica diferencia es que en la escalera de 1400 mm el transporte se realiza con mayor contort, especialmcnte si las personas llcvan alguna maleta o cartera de mano. La profundidad del escalon sera igual o mayor a 380 mm. Su altura varia con la inclinacion de la escalera de cualquier forma no superara los 240 mm. Estas dimensiones se muestran en la Figura C 6.7.
- 425 -
Para dcterminar la carga dc frenado dc andenes mtfviles quc presenten en su recorrido varias inelinacio- nes (difercncias de nivel). solo sc consideraran las seccioneshorizontalcsc inclinadas quc, en conjunto, den la carga mas desfavorable.
Clciusula
Dimensiones principales
8.1.1
x, <= 0.24 m
8.1.2
y, >= 0.38 m
8.1.3
z, 0.58 m a 1.10 m
La construccidn no tienc que corresponder.se con el piano; si5lo hay que observar las dimensiones indicadas
Figura C 6.7 Escalones, dimensiones principals (Norma E N - / / 5 ) . Disiancias de parada para andenes moviles Las disiancias dc parada para andenes moviles sin carga y andenes desplazandose horizonlalmenie o bajando cargados esiaran entre los siguientes valores: Vclocidad nominal
Disiancia dc frcnado comprcndida cmrc
0.50 m/s
min. 0.20 m y max, 1 m
0.65 m/s
min. 0.30 m y max. 1.30 m
0.75m/s
min. 0.35 m y max. 1.50 m
A velocidades intcrmedias, se determinaran las disiancias dc frcnado por intcrpolacion. Las disiancias dc frcnado se mediran desde el momento de accionamiento por dispositivo clcctrico dc parada. En andenes
-
430
-
moviles. sera suficiente un ensayo de frenado sin carga. Cn andenes moviles eargados. el fabricante dcmos- irara las distancias de frenado por calculo. Protection contra riesgos de sobrevelocidad o inversion no inteneionada de la direction de la marcha Las escaleras mecanicas y los andenes moviles estaran equipados de tal forma que se detengan automaticamente antes de que la velocidad supere un valor de 1.2 veccs la velocidad nominal. Cuando se utilicen dispositivos de control de velocidad con este fin. desconectaran la escalera mecanica o cl anddn movil antes de que la velocidad supere un valor de 1.2 veces la velocidad nominal. Accionamiento de emergencia Las escaleras mecanicas no necesitan ningiin accionamiento de emergencia. Si sc produce una avc- ria, o un fallo en el suministro de energia electrica, los pasajeros que las estuviesen utilizando pueden continuar subiendo o bajando. con la escalera inmovil.
w
Clausula
Dimensiones principales
Clausula
Dimensiones principales
5.1.5.1.1
A Faldillas
7.3.1
bA. <= 8 mm
5.1.5.1.2
B Perfil interior
7.3.1
b( <= 8 mm
5.1.5.1.3
C Paredes interiores de la balaustrada
7.3.1
hl0 >= 80 mm
5.1.5.1.4
Fi Parte superior de la balaustrada
7.3.2
b. 70 mm a 100 mm
5.1.5.1.5
D Paredes exteriores de la balaustrada
7.3.3
b s <= 50 mm
5.1.5.6
h, >= 25 mm
7.4
b. <= /.+0.45 m
5.1.5.7
Y >= 25°
7.4
z, =z, +7 mm (ver 11.2.1):
5.1.5.7.1
b. >= 30 mm
distancia entre faldillas 7.5.1 h4 0.10 m a 0.25 m
5.1.5.7.2
b,
7.6
5.2.4
b, >= 0.50 m
5.3
z, Ancho nominal
h, 0.90 m a 1.10 m
La construction no tiene que conesponderse con el piano; solo hay que observar las dimensiones indicadas
Figura C 6.S Escalera mecdnica / anden movil (vista en corte), dimensiones principales.
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2£
sen(y/2>
(Ec.C6.l)
2 doiulc: p = paso dc la cadena y angulo dc paso D = diametro dc paso dc la rueda Dado quc cl angulo dc paso g (g = 36077.) dcpende del numero dc dicnies dc la rucda dcnlada (Zt), la ccuacion anterior se puede Iransformaren: d = —a-— sen(l80/Zr)
(Ec. C 6.2)
El angulo g/2 sc dcnomina angulo de aniculacidn y es cl angulo que midc la enirada cn contacto del esiahdn con la rucda y su magnilud cs funcion del numero de dientes. Esta entrada del esiahdn en la rueda provoca un impacto entre los rodillos y los dicnies de la rucda. produciendosc un dcsgaste en ambos y cn las juntas de union de la cadena. La vida dc la transmisidn cs funcion de este dcsgaste y dc la resistencia a la fatiga de los rodillos, por ello para aumcntar la vida dc esta. es conveniente reducir el angulo de articulacidn al mmimo. En cuanto a la vclocidad de la cadena, esta influenciada tambicn por el numero de dientes de la rueda, esta se define como cl numero dc dientcs que salen dc la rueda en la unidad dc ticmpo, su expresidn cs: _ n I) n _ Zrp n
(Ec. C 6.3)
60 60 donde: p es el paso dc la cadena, n la velocidad de la rueda cn r.p.m.. D cs cl diametro primitive dc la rueda (m), y Z el numero de dientcs de la rueda. Aunque se recomienda quc la rucda motriz dc la cadena tcnga el mayor numero posible dc dientes. a la vez se recomienda quc la rucda sea lo mas pequena posible. Es por ello quc para operaciones a velocidadcs nuxlcradas y alias sc suelen utilizar ruedas con 17 dientes, aunque un niimcro mayor de dientcs aumentaria la vida con una disminucion dc ruido y vibraciones. Para operaciones a bajas vcloci- dadcs v donde las restricciones del cspacio son importantes se utilizan ruedas con un numero menor de dientes disminuyendo sin embargo la vida cstimada de la transmisidn. En lo rcfercnte a las ruedas de la cadena que son accionadas, no suclen sobrepasar los 120 dientes debido a que el alargamiento del paso puede provocar desli/amicntos en clla. Por ello, las transmisiones mas cficicntcs suclcn tcner una relacion de velocidadcs dc 6:1, sin embargo se pueden utilizar rclacio- nes mayorcs sabiendo que ello puede ocasionar la rcduccidn de la vida de la misma. Las transmisiones. y cn concrcto las cadcnas de rodillos no suclen fallar debido a la tension si no a la fatiga ocasionada por el elevado numero de horas de servicio. Normalmcnte el fallo sc produce por el dcsgaste de los rodillos en los pasadorcs o en la superfine dc los mismos rodillos. A la hora tie seleccionar la cadena de una transmisidn se suele tcner cn cuenta las caracteristicas de la carga. Las cadenas sc deben sobredimensionar sicmpre que aparczcan las siguientcs condicioties: en caso dc fuertcs cargas de choquc en caso de fuertcs variaciones dc la carga si la lubricacion no cs suficientc ambicnic dc trabajo duro (polvo. suciedad, etc.) si se tienen mas dc trcs ruedas cn la transmisidn si para velocidadcs bajas, la rucda menor tiene menos de 9 dientes o si para velocidadcs alias, la rueda menor tiene menos de 16 dientcs. si las ruedas dentadas son muy grandes
La longitud de la cadena necesaria para que un deiemiinado par de caiaiinas colocadas a una cierta distancia entre centros trabajen en conjunto. La longitud de la cadena se puede determinar en funcion del numero de pasos 6 cn metros con las dimensiones generales establecidas en los datos de partida. Se suele utilizar un numero par de pasos. ya que si no. se necesita un eslahon de compensation o candado. La ecuacion que determina esia longitud cn funcion del numero de pasos es:
hi-!£+Vili'+k
P P 2 C //>
(Ec. C 6.4)
Y ia expresion en metros es:
Lc =2 C +
Z r+ z
p+
* ,,2
(He. C 6.5)
donde: L = longitud de la cadena (m) L _ = longitud de la cadena cn pasos C = distancia entre ejes (m) Z = numero de dientcs de la rueda / = numero de dientes del pinon k = constante de engrane p = paso de la cadena (in) Normalmeme se utilizan pinones con un numero de dientes no inferior a 17. de los cuales como mfnimo 3 estaran en continuo contacto con la cadena para evitar de esta manera las posibles vibraciones en la transmision. La relacion de transmision no debera sobrepasar I: 8, en caso de que se sobrepase se deben colocar varios pinones. En caso de lener que transmitir movimientos con un relacion de I: 1 sc suelen urilizar pinones con un elcvado numero de dientes. La relacion de velocidad de las ruedas unidas por cadenas depende del numero de dientcs en las catalinas:
n
(Ec. C 6.6)
Z = numero de dientes de la rueda conducida Z() = numero de dientes del pindn conductor n( = velocidad de la catalina conducida. (r.p.m.) ii|( = velocidad de la catalina conductora. (r.p.m.) Para el calculo de la constante k sc utiliza la formula siguiente:
2
7,r + Z,y
(Ec. C 6.7)
k=
2 K
/
En el caso dc ruedas multiples . la longitud de la cadena se obtiene reali/.ando un dibujo a cscala. lo mas aproximado posible y realizando la medida posteriormente. Para aumentar ia vida dc la cadena de rodillos es necesario lubricarla mediante un proceso de goteo o de bano poeo profundo eon un aceite
437
-
-
Tabla C 6.4. Factor de correction cadenas de cordones multiples, c .
Numero de cordones
Factor de correction c.
1
1.0
2
1.7
3
2.5
4
3.3
La potencia corregida se obticnc multiplicando el valor de la potencia nominal que se obtiene de la formula y multiplieada por los factores de correction c. y c,:
Pc=c P
(Ec' C 6 8)
2
donde: P' = poicncia nominal corregida (CV). P' = poicncia nominal (CV). Para obiener la potencia final de diseno se debe multiplicar la poicncia nominal corregida por otro facior denominado factor de servicio c,, quc considera las variaciones de las maquinas impuisora e impulsada. Esie facior se expresa en la Tabla C 6.5 P = Cj P\
(Ec. C 6.9)
donde: P‟c = potencia nominal corregida (CV). P = poicncia final de diseno (CV).
Tabla C 6.5. Factores de correction para servicio de cargas, c .
I
Maquina Impuisora Maquina impulsada
Motor
de Motor electrico Motor
6 turbina
combustidn interna
con
transmisi6n mecdnica
hidraulica 1.0 ——
~“1 1.2 1.4
Choques moderados Choques fuertes
1.0 --------------- ———
_ 1.3
1.5
Tabla C 6.6. Potencia nominal en CV de cadenas de rodillos de paso simple y
440
-
-
combustion interna
transmision
Sin choques
de
1.2 1.4 1.7
con
un solo cordon con rueda dentada de 17 dientes.
Vrpm rueda
Numero de la cadena segun ANSI 25
35
40
41
50
60
80
100
120
140
160
180
200
240
50
0.05
0.16
0.37
0.20
0.72
1.24
2.88
5.52
9.33 1 14.4
20.9
28.9
38.4
61.8
100
0.09
0.29
0.69
0.38
1.34
2 31
5.38 | 10.3
17.4
26.9
39.1
54.0
71.6
115
150
0.13
0.41
0.99
0.55
1.92
3.32
7.75
14.8
25.1
38.8
56.3
77.7
103
166
200
0.16
0.54
1.29
0.71
2.50
4.30
10.0
19.2
32.5
50.3
72.9
101
134 |
215
300
0.23
0.78
1.85
1.02 | 3.61
6.20
14.5
27.7
46.8
72.4
105
145
193
310
400
0.30
1.01
2.40
1.32
4.67
8.03
18.7
35.9
60.6
136
188
249
359
500
0.37
1.24
2.93
1.61
5.71
9.81
22.9
43.9
93.8 |
74.1 1 115
166
204
222
0
600
0.44
1.46
3.45
1.90
6.72
11.6
27.0
51.7
87.3
127
14!
155
169
700
0.50
1.68
3.97
2.18
7.73
13.3
31.0
59.4
89.0
101
112
123
0
800
0.56
1.89
4.48
2.46
8.7!
15.0
35.0
63.0
72.8
82.4
91.7
101
900
0.62
2.10
4.98
2.74
9.69
16.7
39.9
52.8
61.0
69.1
76.8
84.4
1000
0.68
2.31
5.48
3.01
10.7
18.3
37.7
45.0
52.1
59.0
65.6
72.1
1200
0.81
2.73
6.45
3.29
12.6
21.6
28.7
34.3
39.6
44.9
49.9
0
1400
0.93
3.13
7.41
2.61
14.4
18.1
22.7
27.2
31.5
35.6
0
1600
1.05
3.53
8.36
2.14
12.8
14.8
18.6
25.8
0
1800
1.16
3.93
8.96
1.79
10.7
12.4
15.6
22.3 | 18.7
2000
1.27
4.32
7.72
1.52
9.23
10.6
13.3
15.9
2500
1.56
5.28
5.51
1.10
6.58
7.57
9.56
0.40
3000
1.84
5.64
4.17
0.83
4.98
5.76
7.25
0
Tipo 1
Tipo 2
1
21.6 0
Tipo 3
Tipo 4
El tipo 1 corrcsponile a cadenas con lubricacion manual o por goteo. El tipo 2 corresponde a cadenas con lubricacion por bano o de disco. El tipo 3 corresponde a cadenas con lubricacion por llujo de aceite. El tipo 4 corresponde a cadenas con lubricacion por flujo de aceite intenso. Esfuerzos en la cadena El esfuerzo total cn la cadena se calcula como la suma de dos esfuerzos; el esfuerzo util
-441
-
en la cadena (F) mas el esfuerzo de la fuer/a centrifuga (F ). F = F +F
(Ec. C6.10)
en donde;
dp
P 75 k 2000 /. ------------------ru ~ ~ X
rc
G v2 n r =_ —
(Ec. C6.ll)
con G = peso de la cadena por metro Kg./m g = acceleration de la gravedad m/s2, dp = diametro primitivo del pin6n cn mm. con Fu y F en da.N y v en m/s De aquf se obtienc cl cocficicnte de seguridad como:
r
-JL S~Fr
(Ec.C6.l2)
siendo F el esfuerzo necesario para la rotura en daN.
( 6.2.2.6. llalaustradas Las balaustradas. una a cada lado de la escalera. ticncn la mision de proieger a los pasajcros y ayudarles a mantenerse seguros en los escalones. cn su ascenso o descenso. Se componen de un /ocalo o rodapies, lo mas liso posiblc que levunta unos 20 cm dc los escalones, quc se mueven. junto a el. pcro sin rozarlo. En este rodapids se cncuentran los disposilivos de seguridad contra atasco lateral, para prevcnir cualquier accidente. por la inlroduccion dc un objeto extrano entre los escalones y el rodapids. Las balaustradas pueden scr recias. o bien inclinadas hacia afuera. a partir dc la termination del roda- pie. Su longitud dcbc scr suficiente para proteger la escalera y adcmds los dos andenes dc embarque, para pcrmiiir a los pasajcros asirse a los pasamanos antes dc cni|X„zar a subir o bajar. Por lo menos uno o dos escalones deben movcrsc. lo mismo que cl pasamanos, horizontalincnte. antes dc comcn/ar la subida o bajada. La altura dc la balaustrada dcbc ser como tnfnimo 0.95 m sobre los escalones. Las balaustradas de las escaleras para scrvicio interior estdn revestidas gencralmcnte de laminados dc plas- lico o formadas por cristal “securit" encuadrado por un bastidor de aluminio anodizado. Las balaustradas dc las escaleras de intemperie deben ser de accro inoxidablc.
En la tabla siguiente sc mucstran las dimensiones de cadenas dc rodillos esiandar dc un solo cordon normalizadas por ANSI.
-442-
C 7. INTRODUCTION AL TRAFICO VERTICAL Los elementos de transporte vertical de un edificio deben responder pcrfectamente a las necesidades de movilidad vertical denlro de este, sobre lodo en las boras denominadas punta. De esta forma, un edificio puede converlirse en lotalmente inaceptable en cuanto al servicio de Iransporte entre la planta de embarque (normalmente la planta baja) y cl resto de las plantas sea ineficaz. FI conjunto de las exigencias de los usuarios del edificio, viene en mayor o menor grado definido como „„calidad dc scrvicio". Lino de los ni veles de calidad mas percibido por el usuario cs el tiempo de espera que una persona debe reali/ar frentc al ascensor para poder viajar en el. Los tecnicos de todo cl mundo en materia de ascensores. se han esforzado cn dar una norma international que regule y limitc los tiempos de espera, l ijando unos valores maximos admisiblcs cn cada caso, en funcion de las caracteristicas peculiares del edificio donde vayan a instalarse los aparatos elevadores. en la cual se fundamenian los estudios de trafico. Para reali/ar un cstudio dc trafico, deben tencrse cn cuenta parametros muy distintos como son: dcslino del edificio, numero de plantas, superflcie por planta, distancia entre pisos. poblacion dc la planta. situation dc la parada principal, cic. Podemos decir que un analisis de trafico resulia laborioso y complicado. por los multiples parametros que deben manejarse. pero imprescindible para defmir una dc las instalaciones fundamentales en un edificio. Por ello. la solution optima del trafico de personas del edificio debe basarse en un profundo analisis del edificio hecho por profesionalcs del sector.
C 7.1. Diagramas de trafico por sectores Como ya se ha comentado en parrafos anteriores, uno de los aspectos mas importantes cuando se disena una instalacion dc elevacion vertical, cs sin duda, cl dcstino del edificio. Evidcntemente un asccnsor de un edificio de oficinas, otro de un colegio y finalmente oiro de un hospital van a funcionarde forma lotalmente difercntc desde el punto de vista de trafico, aunque su velocidad y su carga nominal coincidan. La forma mas grafica dc estudiar el trafico por sectores. es la representation de flujo de usuarios a lo largo de una jornada. A continuation, se muestran los diagramas dc flujo de usuarios a lo largo de una jornada en los siguientes casos: a) Trafico do personas cn un hospital b) Trafico de montacamillas y nioncacargas en un hospital c) Trdfico dc personas cn un cdificio de profesionales libres d) Trafico dc vehiculos en un garaje de un cdificio dc profesionales libres Trafico dc personas cn un centro comcrcial 0 Trafico dc personas en un hotel g) Trdfico dc personas cn un cdificio dc apartamcntos
ul Trafico dc personas cn un hospital
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Figura C 7.1 Trdfico bidirectional en un hospital (personas en %). En un hospital cn lo quc rcficre a flujo de personas (Figura C 7.1), normalmcnte hay un trafico crccicnte a primcra liora dc la manana, para pasar a una situacion cstacionaria hasta la hora dc la comida, donde se rcgistran altibajos, por la tarde, aparccen dos concentracioncs de trafico asociadas a las horas de visita a los pacicntcs.
b) Trdfico dc montacamillas y montacargas en un hospital
Figura C 7.2 Trdfico bidirectional en hospital (montacamillas y montacargas en %). En cl flujo dc Camillas y cargas (Figura C 7.2). sc rcgistran picos a las horas de servicio dc comidas a los enfermos. Durante el dfa apareccn dos valles asociados a los diversos tratamicntos, reducicndose cl flujo a ultima hora dc la lardc.
Figura C 7.3 Trafico bidirectional cn un edificio de profesionales libres (personas). En un cdificio de profesionales (Eigura C 7.3) se obticnen distribuciones con horas puma coinci- diendo con las aciividades de la manana y tarde (visiias profesionales) Y salida de los ninos del colegio.
d) Trafico de vchiculos en un garaje de un eilificio de profesionales libres
Figura C 7.4 Trafico bidirect ional en edificio de profesionales libres (Garaje en %). En la Figura C 7.4 se represenia el movimiento de vehiculo cn un garaje de un edificio profesional donde se marcan claramente los picos de entrada y salida correspondientes a zonas de manana y tarde respectivamente. Dado lo pronunciado que son ambos picos deben disponerse liempos cortos de espera.
e) Trafico de personas en un centra comercial
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c) Trapco de personas en un edificio dc profesionales fibres
Figura C 7.5 Trafico bidirect ional en un centra comercial (personas %). En un centro comercial (Figura C 7.5). existc una banda initial de entrada del personal que trabaja en el propio centro. una segunda zona de flujo de dientcs. una banda central con altibajos correspond diente al horario de comidas. flujo de padres y estudiantcs que salen del colegio y finalmente ultimos movimientos dc dientcs.
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C 7.2.1.3. Maniobra colectiva selectiva en descenso Aplicaciones: Edificios de viviendas residenciales o con servicio mixto (oficinas, despachos), hoteles y hospitales con plantas de servicio colectiva en los pisos bajos. La capacidad del ascensor debe ser igual o superior a 6 personas. Esta maniobra registra, en cualquier situacion en que se encucntrc el camarin, las llamadas exteriores y las drdenes desde la botonera de camarin.
©® Figura C 7.9 maniobra selectiva en la izquierda
Esquema de colectiva descenso en y en los dos sentidos de marcha en la derecha.
Los
pulsadores iiuminan al accionarlos, la scnalizacion respuesta
se indicando de
(). El camarin en subida atiende colectivamente tan solo las ordenes registradas en su tablero de mandos por orden asccndente, sin tener en cuenta las llamadas exteriores. El sentido de la marcha se invierte solamente despues de cumplimcntar la orden de camarin o llamada exterior mas alia. Por el contrario, en el descenso, se atienden y seleccionan colectivamente las llamadas exteriores y ordenes inieriores. Un control de carga impide que el cam arm, estando totalmenie ocupado, pare en un piso para recoger pasajeros por lo que esa llamada no es atendida (aunque si retenida) hasta el proximo trayecto por ese piso. En las diferentes plantas se ilumina una flecha momentos antes de llegar el camarin al piso, indicando la direccion del proximo viaje.
Ejemplo: en la parte izquierda de la figura C 7.9 sc puede ver como se producen llamadas para bajar, en las plantas 2, 4. 5 y 6. El camarin que estaba parado en planta I, ha registrado estas ordenes y atiende la llamada mas alta. para recoger en descenso, colectivamente los pasajeros quc han solicitado esta orden. El ascensor, al cumplimcntar la ultima orden de bajada, en la planta sotano, atiende inmediatamcnte las llamadas 5, 6 y 7 que habian quedado registradas, cumplimcntando colectivamente cn subida, las ordenes registradas cn su tablero dc mandos interior. ,
-451 -
C 7.2.1.4. Maniobra colectiva selective/ en los dos scntidos de march a Aplicaciones: Edificios que requicren un dcterminado trafico vertical entre sus plantas, como oficinas, hospitalcs, hoteles, comercios. La capacidad media de camarines no debe ser inferior a 6-8 personas. Los tahleros de mando de esta maniobra tienen un pulsador para “subir" y otro para “bajar" a fin de utilizar el correspondiente a la direccion de marcha deseada. Las ordenes de llamadas interiores y cxteriores quedan registradas en cualquier memento, ilumindndose el pulsador en serial de rcspuesta «contcstaci6n». En subida o en bajada el camarfn atiende por ordcn correlativo todas las llamadas interiores y las cxteriores registradas cn el sentido en que viaje, y no cambia la orden de marcha hasta que no ha sido cumplimentada la ordcn mas extrema. Si el camarfn esta cuinplimentando una orden interior o exterior en bajada. porejemplo, rcgistrara todas las ordenes de los pisos y atcrulera solamente las ordenes que se produzcan en ese sentido, parando y recogiendo pasajeros en las plantas inferiores a donde se encuentra. Una vez cumplimentada atendera la llamada memorizada mds proxima cn cl otro sentido dc marcha. Un medidor de carga evita quc cl camarfn. con carga completa, pare innccesariamcnte para atender llamadas cxteriores. quedando cstas no obstante, registradas hasta su total complimentacion. Con esta maniobra sc cvitan muchos viajes en vacio y se obtiene una rationalization en el servicio del transporte vertical.
Ejcmplo: cn la parte dcrccha de la figura C 7.9 cxpresa como dcspucs de cumplimentar la ordcn n“ L, en la planta sotano. cl asccnsor atiende colectivamente en subida. las ordenes que tenia registradas cn la planta B y 4. y una vez cumplimentadas pasa a atender seguidainentc. tambicn de forma colectiva. las llamadas registradas para bajar cn la planta 5 y3.
C 7.3. Ascensores y montacargas C 7.3.1. Definicion de la instalacion de elevacion en el edificio. Normas gene rales En los siguientes diagramas le proporcionamos unas guias generates para oricntar cn la election del numero y caractcrfsticas de los ascensores a considcrar en un edificio. Seleccionando primero las siguientes aplicaciones: •
viviendas segmcnto basico
•
viviendas segmcnto medio y alto
•
edificio de oficinas con nccesidades medias.
Edificio de viviendas tipo basico Este dbaco cumplc con las nccesidades bdsicas rcqueridas para el transporte interno en un edificio de viviendas. I .a cantidad. capacidad y velocidad. segun diagrama. puede ser aumentada por el proycc- tista para mejorar la comodidad del transporte. Como observation queremos haccr notar que aunque para las areas de utilization 1 y 2 scrfan admisibles ascensores de 320 kg. las actuales rcglamentaciones de elimination de barreras arquilcctoni- cas pidcn ascensores dc un minimo de 450 kg.
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N° de personas en cada piso
t n & 2 8 3 cn
100
200
300
400
500
600
700
BOO
N° de personas en el total de pisos
Figura C 7.10 Grdfico de selection dc asccnsores en viviendas lipo bdsico.
Edificio de viviendas lipo medio y alio Rste abaco cumple con las ncccsidadcs basicas rcqucridas para cl transportc intcrno cn un edificio dc viviendas con rcqucrimientos medio y alto. La canlidad. capacidad y velocidad. scgun diagrama. puede ser aumcniada por el proyectista para mejorar la comodidad del transportc. Como observation queremos hacer notar que aunque para cl area de utilization 2 del grdfico adjun- to. scrfan admisibles asccnsores de 320 kg. las actuales rcglamentaciones de elimination de barreras arquitcctonicas piden ascensores de un nn'nimo de 450 kg. N" de personas en cada ptso -------------------- ►
t
§
a 5
* 2
Figura C 7.11 Grdfico de selection de ascensores viviendas tipo medio y alio.
en
N° de personas on el total de pisos ----------------------- ►
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(7.3.2. Trafico deentrada
Para cvaluar la situation del trafico dc cntrada sc determinaran los siguicntcs parametros: HC : o capacidad horaria, numero dc personas quc pueden entrar en un determinado edificio en una hora. 5C : o numero de personas que pueden entrar cn un determinado cdificio en cinco minutos Intcrvalo. i: tiempo de espera En general, HC y 5C son parametros que marcan in capacidad de la instalacion de elevacion y estan acotados segun cl tipo de cdificio. Por ejemplo en un edificio de oficinas, se calcula que deben entrar el 10% de la poblaci(5n en cinco minutos. Dicho dc otro modo : 5C > 10% Poblacion El intcrvalo tambien esta acotado. Normalmente se estima que debe estar comprendido entre 30 y 35 segundos. El proccdimiento de calculo es el siguiente : Primeramente se establece el tiempo que el ascensor permanece parado en un determinado ciclo. Este tiempo se compone de : Tiempo de cntrada de pasajeros en la planta baja (t(|). El tiempo se cstiina en 8 segundos como tiempo mfnimo suponiendo que cl numero de pasajeros cs 8. o menor que 8, por cada pasajero quc exceda de 8, se anade la cantidad de 0.8 segundos por pasajero. Es dccir si cl asccnsor esta discnado para 15 pasajeros : t() = 8 seg + 7 X 0.8 seg = 13.6 seg Tiempo de transfer o salida de los pasajeros dc la cabina (tt). Se estima cn 2 segundos por cada parada. Se calcula multiplicando el numero dc paradas probables por 2 segundos. Ticmpo dc apcrtura y cicrrc puertas (t|(). Se calcula multiplicando el n° de paradas probables +1 por cl tiempo unitario de apcrtura y cierre. Este se calcula en funcion dc la anchura de puerta y del tipo de apcrtura :
Tabla C 7.3 Tiempos de apcrtura y cierre de puertas Anchura (mm)
Apcrtura Telescopica (s)
Apertura central (s)
900
6.6
4.1
1100
7
4.6
12(H)
7.7
5.3
1400
8.8
6.0
1600
9.9
6.5
El tiempo dc parada se calcula mediante la cxprcsi6n : a,) = < (y + (t,) + (tp)) x I.I
Se introduce una ineficiencia del 10 %. Tiempo de subida (t) o tiempo que el ascensor tarda cn subir hasta el piso mas superior. Se calcula multiplicando cl numero de paradas probables por el tiempo de subida entre dos paradas probables conscculivas. Tiempo de bajada (th) o tiempo que tarda cl ascensor en bajar. Se calcula entrando directamente en la Tabla C 7.2. El tiempo de marcha se calcula mediante la expresion :
bajada <75%) +1 por cl tiempo unitario de apertura y cierre. Este se calcula en funcion de la anchura dc puena y del tipo dc apertura (Tabla C 7.3). ££I tiempo dc parada sc calcula mediante la expresiOn : (»,) = I (l„) + <*,) + ( ' p )
, x
U
Se introduce una incficiencia del 10 %. Tiempo de subida (t) o ticmpo que el ascensor tarda cn subir hasta cl piso mas superior. Sc calcula cntrando directamente cn la Tabla C 7.1. Ticmpo dc bajada (t() o ticmpo que tarda el ascensor en bajar. Se calcula multiplicando el n° dc paradas probables en bajada (75%) (Kir el tiempo de bajada entre dos paradas probables consccutivas. El tiempo de marcha se calcula mediante la expresion : „) El tiempo total se dctcrmina por: (t)= (t,) + (U La capacidad horaria, HC viene dada por : HC = n° asccnsores x n" pasajcros por viajc x 3600 / (t) La capacidad en cinco minutos. 5C viene dada por : 5C = n” ascensores x n° pasajcros por viaje x 300 / (t) y finalmentc cl intcrvalo, i: i = (t) / n° asccnsores
C 7.3.4. Trallco bidirectional Para evaluar la situacion del trafico en los dos scntidos sc determinant los siguientes parametros : HC : o capacidad horaria. numero dc personas quc pueden cntrar y salir dc un dcterminado edificio en una hora. 5C : o numero de personas que pueden entrar y salir dc un dcterminado edificio cn cinco minutos Intervalo, i: ticmpo dc espera Mientras que en la operation de subida. el numero tie paradas probables se toma directamente dc la Tabla C 7.1, en la operation de bajada. dado que una proportion importante dc pasajcros. se dirigc a la planta baja. el numero de paradas probables se corrigc, multiplicando el valor obtenido de la Tabla C 7.1 por 0.75. Es dccir sc toma un 75% dc las paradas probables que se toman para cl trafico de entrada. El procedimicnto de calculo es cl siguiente : Primeramcnte se cstablecc el tiempo que el ascensor permanece parado en un dcterminado ciclo. Estc ticmpo sc componc de : Tiempo de entrada dc pasajcros cn la planta baja (t„). El ticmpo se estima cn 8 segundos como tiempo mtnimo suponiendo que el numero de pasajcros que entra es 8. o mcnor que 8. por cada pasajero quc entra quc exccda de 8. se anadc la cantidad dc 0.8 segundos por pasajero. Por otra parte a estc tiempo se le suma el correspondiente a los pasajeros que salen que se estima en 8 segundos como ticmpo mfnimo suponiendo quc el numero de pasajeros que sale es 8, o menor que 8. por cada pasajero que sale que exccda de 8, se anade la cantidad de 0.8 segundos por pasajero. Es dccir si cl ascensor esta disciiado para quc cntren doce pasajcros y salgan otros doce : l0 = 8 seg + 4 x 0.8 seg + 8 seg + 4 x 0.8 seg = 22.4 seg Tiempo dc transfer dc subida dc los pasajcros de la cabina (t ). Se estima cn 2 segundos por cada parada. Se calcula multiplicands cl numero de paradas probables por 2 segundos. Tiempo de transfer dc bajada dc los pasajeros dc la cabina (tlfi). Sc estima cn 4 segundos por cada parada. Sc calcula multiplicando cl numero de paradas probables cn bajada (75%) por 4 segundos. Sc anade 0.6 segundos por cada pasajero quc cxceda de los 6 pasajeros por parada. Por ejemplo, si cn tres paradas bajan 25 pasajeros l = (3 x 4) + (7 x 0.6) = 16.2 scg
-
459
-
Tiempo de apertura y cierre pucrtas en subida (I. ). Se calcula multiplicando el n° dc paradas probables + ) por cl tiempo unitario de aperture y cierre. Este sc calcula cn funcion dc la anchura de puerta y del tipo dc aperture (Tabla C 7.3) Tiempo de aperture y cierre pucrtas cn bajada (t^). Se calcula multiplicando cl n°de paradas probables en bajada (75%) por el tiempo unitario dc aperture y cierre. Este se calcula en funcion dc la anchura dc puerta v del tipo de aperture (Tabla C 7.3) El tiempo dc parada sc calcula mcdiantc la expresion : (>,)=
+
«„>+ t„,„>-HIJ+«„,,)> X 1.1
Sc introduce una ineficiencia del 1(1 %. Tiempo dc subida (t) o tiempo quc cl asccnsor tarda cn subir hasta cl piso mas superior. Sc calcula multiplicando cl n° dc paradas probables por cl tiempo de subida entre dos paradas probables consecu- tivas. Tiempo de bajada (t(i) o tiempo que tarda cl ascensor cn bajar. Se calcula multiplicando el n° dc paradas probables cn bajada (75%) por cl tiempo dc bajada entre dos paradas probables consccutivas. El tiempo dc marcha sc calcula mediante la expresion : d?)=
El tiempo toial sc delermina por : (t) = ( t.) + ( U
La capacidad horaria, HC vicne dada por: HC = n° ascensores x n° pasajeros cn subida y bajada por viaje x 3600 / (t) La capacidad cn cinco minutos. 5C vicne dada por: 5C = n° ascensores x n° pasajeros en subida y bajada por viaje x 300 / (t) y finalmcnte cl intcrvalo, »: i = (t) / n° ascensores
C 7.4. Escaleras mecanicas y rampas moviles Las escaleras mecanicas constituyen sin duda cl medio dc transportc entre plantas mas cficicnte cn terminos dc trafico. Por este motivo, estan prcsenies cn praciicamenie todos los edificios modcrnos donde este tipo de trafico es importante. Normalmente, no aparece solo, sino quc se combina con cl asccnsor y la escalera traditional, con objeto de distribuir cl flujo y dar al usuario diversas allemativas. En la Tabla C /.4 se establece la relation entre el ancho de la escalera mecanica y el HC. o numero de pasajeros quc cs capa/ dc transportar por hora
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C
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I) 1. ELEVADORES SIMPLES I) 1.1. Elevadores de Cangilones Los elevadores son aquellos disposi(ivos transportadores que desplazan material en direction vertical o prOxinia a la vertical (figura D 1.1). A este conjunto de dispositivos de elevaeidn pertenecen los elevadores de cangilones. Los elevadores vcrticales son scncillos por su construction y no neccsitan una envoltura de forma compleja o dispositivos de apoyo espcciales para cl ramal libre, lo cual cs indispensable en los elevadores inclinados Como organo de traccion de los elevadores se utilizan cadenas o bandas transportadoras. La electiOn del tipo de organo de traccion se condiciona por la caractenstica del elevador y de la carga. Asi pues, para transportar materialcs facilmente movedizos se emplea la banda transportadora que admite mayores velocidades de desplazamicnto (hasta 2,5 m/s). Las bandas prcsentan un revestimiento dc caucho antiabrasivo, ignifugo, apropiado para productos grasos, la carcasa estd formada por lonas de tejido cruzado de nylon no desgarrable, siendo el numero de lonas y la calidad de las misinas funciOn de las necesidadcs. Para grandes tensiones sc utilizan bandas con carcasa de tejido metdlico. Para una gran altura de elevacion y cargas de tamano elcvado o a alta temperatura, se utiliza cadena. La velocidad de movimiento, siendo el Organo de traccion de cadena, es menor o igual a 1,25 m/s. Las cadenas csUin formadas por eslabones de rodillos, calibradas segun DIN. o |)or mallas forjadas. construidas a partir de aceros espcciales aleados, tcmpladas o cementadas, seleccionadas convcnicntemente de acuerdo con el material, tipo de elevador y durcza dc scrvicio. El desplazamicnto dc la carga a grand sc efectua jx>r medio de cangilones. Eistos cstan normalizados segun DIN, cxisticiulo varios disenos y pcrfilcs para cada tipo de material, se construyen en acero laininado, inoxidable o nylon. Los elevadores de cangilones sc aplican cn dcpOsitos dc grano y production alimcnticia, production de materialcs dc construction, en industria quimica, etc. Dichos elevadores son de dimensiones relativamente pequeiias en seccion transversal, garantizan la entrega de la carga a gran altura (hasta 60 m) con gran gama de flujo de material (dcsde 5 hasta 600 mJ/h).
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dcsviarel ramal libre del elevador (figura D 1.4,b) para que sea posible la uhicacion tie una artesa receptora bajo la carga desprcndida o haccr cl elevador inclinado. Los cangilones estan montados muy proximos entre si, sobre ramales dobles de cadena. El llcnado de los cangilones se efectua gencralmcntc dragando o directamente. dcspucs de pasar estos bajo las ruedas de la caja tensora inferior. Debido a la rcducida velocidad de la cadena, la descarga se realiza vaciandosc los cangilones por gravedad a su paso sobre las ruedas motriccs. facilitada por la inversion for/ada que provocan las ruedas cenidoras. Estos elevadores son apropiados para manipular materialcs pulverulcntos. ligeros y fragilcs, o para aqucllos otros de naturalcza pegajosa que fluyen con dificultad.
a
)
Figura D 1.4. Descarga de un elevador de cangilones: a. por Umzamiento; b, por derrame: c, por derrame a troves de cangilones de escama. 3) Cangilones de escama montados sobre banda o cadena Si es nccesario cfcctuar la descarga derramando cl material desde cl elevador vertical sin inclinar los cangilones. se pueden emplcar cangilones de escama (figura D 1.2.b), cuya pared anterior sirve de canalon para la carga que se derrama desde cl siguiente cangilon (figura D 1.4,c). Este tipo de descarga se aplica en los elevadores de marcha lenla, a una velocidad de movimicnto menor o igual a 0,8 m/s. 4) Cangilones montados sobre cadena con descarga central Los cangilones son fijados a ramales dobles de cadena, encontrlndose distanciados entre si' a intervalos regulares. El llenado de los cangilones se efectua generalmente dragando o directamente, despues de pasar esios bajo las ruedas de la caja tensora inferior.
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Debido a la reducida velocidad de la cadena y a la especial disposition de los cangilones, la descarga sc realiza hacia el interior del elevador, vaciandose estos por gravedad al quedar invertidos a su paso por las ruedas motrices. Se recomienda este tipo de elevadores para un funcionamienlo continuo sometido a duras exigencias y para niateriales pulverulentos, frdgiles. pesados o abrasivos, de muy variada granulometria. 5) Cangilones montados sabre banda am doble eolumna Los cangilones estan montados sobre una banda de goma en una o varias hileras, pareados o al tresbolillo y distanciados entre sf a intcrvalos regulares. HI vaciado dc los cangilones sc efeetua por proyeccion del material, originada por la fuerza centrffuga. como consccuencia de la elevada velocidad de la banda. El tambor motriz es dc mayor diametro que el tensor, manteniendo la estabilidad de la banda un rodillo de inflexion proximo a la caja tensora inferior. Su estructura esta formada pordos conductos. uno para cl ramal ascendente v otro para cl descendente. Estan especialmente indicados para importantes alturas de elevacion y grandes capacidades, util i/indose para materialcs de gran fluencia y resistenies a la fragmentation y que scan capaces dc admitir clevadas velocidades.
D 1.1.2. Determination del flujo de un elevador de cangilones 1:1 peso de ia carga en un cangilon es:
G = i yj (kg)
(Ec. D 1.1)
donde : / es cl volumen del cangilon. expresado en litros;
y, la densidad de dc la carga a grand, exprcsada en kg/I; j, cl coeficiente dc relleno del cangilon. el cual depende del tipo dc material. Estc valor posee valores que se cncuentran en el siguiente rango : j = 0,6 •=■ 0,9 (los valores menores corresponden a niateriales de pedazos grandes). El flujo Q (T/h) de material transportado por un elevador de cangilones a una velocidad v (m/s) y con un paso / (m) entre cangilones consecutivos. se detcrmina scgun la siguiente ecuacion :
Q = 3.6 —v(T/ hi t
(Ec. DI.2)
Habitualmente, cl paso entre cangilones se toma segun la siguiente expresion : / = (2 t 3)h (para los cangilones dc escama t = /?), donde h es la altura del cangilon (figura D 1.2). Para los elevadores de cadena el paso; dcbc ser muliiplo del paso de cadena.
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/y \i, los cocficientes de rozamienlo tornados segun las lablas siguienles. «. el angulo de inclinacion del camino de rodillos. Dividiendo cl primer y el segundo miembros de la ecuacidn por cos a y tomando cos a = I :
(, Gi\f d
* “ T ~QHT>
Para disminuir el dngulo de inclinacion del camino de rodillos sc reduce el peso de los rodillos y se aumenta cl didmetro de dstos, de cara a disminuir cl rozamiento en sus munones. El dngulo a se encuenira entre 2°-7°. pero al transportar fardos desiguales de material blando puede alcanzar 12° - 14°.
(
Con objeto de disminuir el angulo de inclinacion y aumcntar por tanto la longitud dc transporte, el piano inclinado se construyc con rodillos instalados cn un bastidor (a).
a)
Figura. D 1.6. Esquema de una rampa de rodillos (a) y action en esta de las fuerzas (h) Tabla I> 1.2. Coefldente de friccion (J)
entre eje de rodillo y soporte Denomination
/
Cojinete de contacto piano : de tipo abierto
0,10
Buje de eje con lubricante Hquido
0,08
Cojinetes de contacto rodantc : de bolas v de rodillos cilmdricos Conicos
0,015 0,02
'I'abla D 1.3. Coeficiente de friceidn (ji) entre carga y rodillos Diametro de rodillo
200-300
400-560
630-710
800
con riel piano
0,03
0,05
0.06
0,06
con rail con cabeza convexa
0,04
0,06
0.08
0,10
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900-1000 ; 0,07 0,12 !
Si cl piano poscc una gran altura y no cs posible construirlo cn recta, sc hace helicoidal
Figura. I) 1.7. Rampa helicoidal de rodillos. En los talleres de lamination de las plantas metalurgicas, los transportadores de rodillos son accionados por un motor con objeto de faciiitar el transporte. En la mayoria dc estos casos, cl despla/amiento de la carga por los caminos de rodillos accionados sc reali/.a sin inclination.
I) 1.3. Transportadores vibratorios En numerosos sectores industrials sc utilizan los transportadores vibratorios, con objeto de transportar cargas a alia tcmpcratura, t6xicas o agrcsivas quimicamcnle, ascgurando su hcrmelicidad completa. asf como para transportar viruta metalica, mojada con emulsiones y aceite. tierra ealiente extrafda de los moldes para fundicirin, pie/as de fundicion de redueido tamano, etc. Con este movimiento la carga no sc deshace, no levanta polvo y no se desgasta practicamentc cl eanalon. El transportc de la carga mas eficaz tiene lugar cuando al final del microvuelo la partfcula se dctienc en el eanalon al principio del siguicnte periodo de sus oscilaciones. En estos transportadores, cl tubo o el eanalon abierto reali/a una oscilacion dc pequeiia amplitud y alta frccucncia (hasta 3000 ciclos por minuto). Los excitadores dc las oscilaciones son vibradores de inertia. electromagneticos, dc extdntrita y de embolo (hidraulicos y ncumaticos). Los vibradores del tipo mas adeeuado son los electromagneticos (figura D 1.10) que sirven como generador de oscilaciones armOnicas. Estos
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noexpcrimentan frote ni tienen piezas de rapido desgaste, permiten efectuar la rcguiaciOn sin cesar el trabajo de la instalaciOn, la conexiOn de varios vibradores cn paralelo para un objeto crea la directividad lineal dc las oscilaciones.
Figura I) 1.8. Esquema de transportadores vibratorios: a, de una masa; b. de dos masas equilibrado /El
transportador vibratorio (figura D 1.8,a) posec un canalon I suspendido o apoyado en un bastidor, por medio de los clementos elasticos 2. Un vibrador 3 hace que el canalon realice oscilaciones debido a lo cual la carga sc desprende del canalon avan/ando, efecto que se rcpite de forma continua debido al caracter oscilante del movimiento del tubo (figura D 1.9). ______ _____ ______________________________ ____ ______________________________________________ ______________________________________
Figura D 1.9. Movimiento de las particulas de la carga en el transportador vibratorio: I, particula; 2. direction de las oscilaciones del canalon; J, trayectoria del microsalto; •/. canalon. Las grandes ventajas de los transportadores vibratorios residen en cl poco desgaste del elcmento portador (tubo o canalon), incluso cn el transporte de cargas abrasivas; ia construction relativamcntc sencilla de la maquina; la posibilidad de carga y descarga intermedias y el pequeno consumo de energi'a a un trabajo de rdgimen. Las desventajas de estos transportadores consisten en la reduction considerable del flujo dc material al desplazar cargas por pendiente asccndente (a exception dc los transportadores verticales espctiales), puesto que de forma aproximada, en cada grado dc dngulo de elevation, cl rendimiento del transportador baja un 3-5 % (al desplazar carga por una inclination dcstendcnte, cl flujo dc material aumenta aproxintadamente segun la misma relaciOn), otra desventaja a tener en cuenta eonsiste cn un cono piazo dc servicio dc los elementos elasticos y de los cojinetes de empuje de accionamiento, puesto que el plazo de funcionamiento no suclc sobrepasar un ano. Ullimamcnte. se han difundido los transportadores vibratorios horizontalcs ejecutados de acuerdo con cl esqucma de rcsonancia cquilibrada (figura D 1.8,b). Este transportador consta de dos tubos o canalones que representan un sistema dinamicamentc equilibrado. HI movimicnto dc los tubos sc el'ectua con desfasc de 180°.
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Figura D / .10. Vibrador elect romagnetico: /, estator; 2, bobina del imdn electrico; 3, itiducido; 4, enlaces eldsticos (nineties). Este sistema en un movimiento oscilatorio cstacionario, nccesita s(Slo csfucrzos insignificantes y poca potencia del accionamiento. debido a las reducidas perdidas de energia. La determinacion exacta de la potencia del accionamiento del transportador vibratorio se realiza en base a la generalization de resultados experimcntales. que tienen en cuenta el caractcr de la Ifnea, las propiedadcs ffsicomecanicas y la magnitud de sus particulas. Junto con los transportadores vibratorios horizontales sc emplean cada vez mas los transportadores vcrticalcs que clectuan el desplazamiento de las cargas por medio de un eanalon vibratorio localizado en una Imca helicoidal hacia arriba. Para lograrlo, se imprimc un movimiento de vaiven al eanalon en tomo al eje longitudinal y un movimiento oscilatorio a lo largo de este mismo cje. La aliura maxima dc los transportadores vibratorios vcrticalcs es 8 in; la relation de la altura frente al diamctro exterior del eanalon helicoidal llega hasta 10. La limitation de altura es funcion del peso de la masa a elcvar. La vclocidad dc transportc de las cargas a granel por cl transportador vibratorio dcpendc, en considerable grado, de sus propiedades ffsico-mecanicas. del peso volumctrico, del tamano y forma de las particulas, dc la humedad. de las propiedades elastieas del rozamiento interior y de la adhesion de las particulas. Con mayor vclocidad se transportan las cargas en pedazos y granulosas (arena, bulla, cseoria, mena); mientras que las cargas en polvo (chamota. dolomita, cemento) se transportan a velocidades considerablememe mas bajas. Las velocidades de desplazamiento dc las cargas con transportadores vibratorios horizontales
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donde X es el coeficiente dc rellcno de la seccion del canalon, cl cual es menor que la unidad, para eviiar el amontonamiento de material cerca de Ins cojinctes intermedios. Se Ionian los siguientes valores de K para las distiuias cargas: Pesadas y abrasivas................................................................................... 0,125 Pesadas poco abrasivas ...............................................................................0,25 Ligeras poco abrasivas ................................................................................. 0.32 Ligeras no abrasivas....................................................................................... 0.4 Este transportador consla del canalon inmovil 7, cuya parte inferior tiene la forma de un scmicilin- dro, cerrado por la parte superior con una tapa 3. del arbol impulsor 8 con las espiras sujctas a el. del tomillo transportador de los apoyos extrcmos 2 y 6 y del intermedio 4. del accionamicnto I. de los dispositivos cargador 5 y descargador La descarga dc este transportador horizontal puede realizarsc cn cualquicr punto a travcs dc los agujcros descargadorcs de chapa dc fondo. Las espiras del tomillo se fabrican de chapa de acero dc 4 a 8 mm de cspcsor y posteriormcntc son soldadas at arbol.
Figura I) 1.11. Transportador horizontal helicoidal.
Tabla I) 1.4. Coeficiente de disminucion de flujo en funcion del angulo de inclinacion p B en grades
0
5
10
15
20
k
1
0,9
0,8
0,7
0.6
La velocidad dc desplazamiento (f) por el transportador de tornillo sin fin es : v= ~
(Ec. D 1.10)
60
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e) Las mixtas, quc trabajan como resuliado dc crcar una dcpresion cn una parte dc la luberia y presi6n elevada cn la otra (figura 2.13.c). Fistos aparatos pcrmilen recoger la carga desde varios puntos de carga y acarrearla a diversos puntos de descarga. El transporte estable de la carga en mezcla con airc es posible solo cn presencia de una velocidad suficiente del aire transportador. Para crcar el indispensable salto de presiones del airc cn dicha tubcrfa, cn los sistemas de inyeccion se utilizan compresores y ventiladores, y en los sistemas aspirantes, bombas de vacfo y ventiladores.
6) Figura D f.U. Fsquemas de las instalaciones neumaiicos de transportt„: a, aspiradora: b, compresoras, c. mixtas: I, lobera; 2, luberia: 3, separador; 4. obturadores de compuerta; 5. filtro; 6, soplador; 7, compresor; H, colector de airc; 9, separador de agua; 10, alimentador. El transporte neumatico de cargas licnc las siguientes ventajas que condicionan la amplia introduction dc este tipo dc iransportc en distinias ramas dc la industria: la posibilidad de manejar materiales por un esquema complcjo tridimensional y la comodidad de disponcr las tuberias en cualquicr dircccion. la posibilidad dc simulianear e! iransportc dc la carga con operaciones teenologicas (sccado, succion de pequenas fracciones, etc.). la posibilidad de transportar la carga desde varios lugares a diversos puntos; el alio grado de hcrmcticidad dc las tuberias y la ausencia de pcrdidas de carga y la automati/aci6n casi complcta del proceso dc iransporic. El transporte neumatico puede adaptarse con facilidad tamo a las instalaciones de production existentes como a las nucvamcnte proyectadas. Sus desventajas son: el alto consumo de energia que alcanza 1-4 kWh/T y que sobrepasa 10-15 veces cl consumo de energia en el transporte mecanico, el elevado dcsgaste de los elementos de los dispositivos neumaiicos, particularmente al iransportar cargas abrasivas; la ncccsidad de puritlcar minuciosamente el aire usado del polvo antes de expulsarlo a la atmosfera y la imposibilidad dc iransportar cargas humedas, apelmazantes y pegajosas. Una varicdad del transporte neumatico en mezcla con aire es la saturation con aire de los materiales sccos y en polvo, por ejemplo cemenio, carbon molido, liarina, polvo. eic., debido a lo cual estos obtienen la propiedad dc la lluide/ y pucden desplazarse bajo la acci<3n de la fuerza de la gravedad por canalones especiales que tengan la inclinacion muy pequena (igual a 0.04-0.05). Una condition importanle para que el flujo del material sea ininierrumpido reside cn que se manlcnga saturada la carga con airc en todo el secior de movimiento. Para asegurar un movimiento de este lipo basta variar cl peso volumeirico del material en un 15-35 % salurandolo con aire, y el rozamiento de las
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particulas (o el acumulamiento de las particulas) la una sobre la oira sc sustiiuye por el rozamiento dc las particulas sobre el aire. La posibilidad de transportar cargas saturadas con aire permite construir instalaciones hermdticas muy sencillas y baratas sin partes y elevado flujo de material. La desventaja de estos aparatos reside en la disposicion del canalon con inclinacion descendente, lo cual es necesario para e! transportc. Esto limita la posiblc longitud del transportc. La saturation del material con aire sc cfcctua cn el canalon neumatico (figura D 1.14), dividido por un tabiquc poroso 2 en dos partes longitudinales. El aire sc suministra a la parte inferior I del canalon y atravesando el tabiquc en la parte superior 4 del canalon. con lo cual cl material comienza a fluir por el piano inclinado. Postcriormentc el aire. atravesando cl material, sale del canalon a la atmosfera a traves dc los filtros de tejido 5 situados cn los canaloncs. El consumo dc aire para el transportc es dc 100 a 130 m Vh por I m~ de superficie del tabiquc poroso.
.
Figura I) 1.14. Canalon neumatico En cl transporte hidraulico, la carga a grand se desplaza en mezcla con agua por los tubos. Esia mezcla de la carga con agua sc llama pasta o lodos. El desplazamiento dc lodos sc cfcctua por presion ca.ada por diferencia de niveles o por instalaciones mccdnicas. Este transporte comunmente se cmplca en cxtracci6n dc minerales con cl posterior cnriquccimicnlo humedo, como cn trabajos de desmonte. En el transporte hidraulico sc emplean distintos esquemas de desplazamiento: I) cl esquema de curso natural o por gravedad, en el que los lodos se desplazan por los canalones con pequeria inclinacion (0,02- 0,06); 2) el esquema por presion (figura D 1.16,a), en el cual los lodos se aspiran con la draga de succion 3 desde cl recipientc I y por la tubena 4 se cntregan al tamiz dcshidralador 6. desdc el cual cl material pasa a la tolva de recepcion 7 y cl agua corre hacia cl sedimcntador 8. Con la bomba 5. el agua vuclve al recipientc 1 por la tuben'a 2: 3) el esquema mixto (figura D I.l6,b). cn el cual los lodos. dcntro de los limitcs del taller sc desplazan por gravedad |x>r el canal6n 10 y sc dirigcn al dispositivo dc recepcion 12 del elevador hidraulico dc eyector 13, validndose de la bomba de alta presion 11, se suministra el agua que junto con los lodos pasa por el difusor a la tubena 9. Las venlajas del transporte hidraulico residen en la posibilidad de desplazar a grandes distancias. sin transbordos, por una h'nea compleja con ascensiones bajo cualquier angulo y por la vertical, un llujo considerable de material, sin nccesidad de equipo mecanico en la Imca de la tubcria, la sencillez de cxploiacion y la posibilidad dc automatization complcta. asi como la posibilidad de simultancar cl transporte
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con ciertos procesos tecnologicos. Sin embargo, la limitation por la naturalez-a y caracteristicas de los maierialcs a dcspla/ar segiin su tamano. el iniensivo desgaste de las luberias y de las piezas de los mecanismos que eniran en contacio con los lodos, y elevado consumo de energia disminuyen el cainpo de aplicacidn de esie lipo de transporte. Bajo la presion del aire, por los tubos se transportan cargas por unidades alojadas en cartuchos calibrados especiales (a) de 60 a 200 mm de diamctro, dotados de empaquetadura para disminuir la fuga del aire entre el cartucho y la pared del tubo. Este tipo dc aparato transportador sc utiliza mucho en correos y tclegrafos, y en los bancos y almacenes (b).
Figura I) 1.15. Transporte nemndtieo de cartas por unidades: a, cartucho para las cargos por unidades; b. esquema de reparto de las luberias
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D 1.6. Disposiiivos auxiliares en los transportadores Al practicar la
mecanizacion completa del proceso iecno!6gico, el
10
I
II 9
trabajo
de
los
transportadores que suministran la carga en forma de flu jo continuo, a menudo sc coordina con cl funcionamiento de aparatos de action periodica. Para acumular cl material que se dcsplaza por cl transportador. se emplcan tolvas dc metal cn chapa. madcra u hormigon. envases dc distinta forma, cuyo volumen se eligc de inodo quc Figura I) 1.16. F.squenuis del transporte hidraulico: a. por presion; b. mixto mediante el material acumulado en la tolva. se evitc la posible irrcgularidad cn el suministro y consumo dc la carga sin amontonamicnto del mismo en la tolva.
Figura I) 1.17. Cargador de cinta con alimenlador helicoidal.
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Para la apertura y cicrrc de los orificios de salida dc las tolvas y la rcgulacion del flujo de la carga, se aplican compucrtas de distinto tipo con accionamiento mecanico o manual. En las compuertas planas (a y b) el orificio de salida a la tolva sc cierra con una corrcdcra plana; al caer pedazos dc la carga en la compuerta* cl cierre dc tal corrcdcra cxige grandes esfuerzos. Las compucrtas de sector (c), cn comparacion con las planas se abren y cierran con menor esfuerzo. Una de sus versiones constructivas es el obturador dc pesadas palaneas (d). Al descender las cadenas las palancas dc puntas afiladas penetran en el material y cierran el orificio dc salida de la tolva.
higura D J. 18. Compucrtas dc tolva: a, plana; b. plana vertical; c. de sector; d. de palancas Para cl suministro uniformc e ininierrumpido de la earga al aparato transportador se emplean alimcntadores espcciales que represenian con frecuencia los transportadores, corto de cinta o dc cadena de laminas, por inercia, vibratorios. de tornillo sin fin (figura I) 1.17). No obstante, cncuentran aplicacion tambien las construcciones espcciales de alimentadores, de los cuales pueden distinguirsc los siguicntes: a) el alimentador de artesas vibratorio (figura D 1.19.a) que representa la artesa I con vibrador 2 suspendido con muelles debajo del orificio de salida de la lolva. Por la regulacion de los tornillos tensores puede ajustarse el angulo indispensable de inclinacion a que corresponde al flujo de material requerido. b) el alimentador de cmbolo buzo (llgura D I. I9,b) con el chupon 4 que tiene un movimiento alternative; c) cl alimentador oscilante (figura D 1.19, c) que rcaliza la entrega del material.dcbido al movimiento alternativo del canalon 5: d) el alimentador de cadena (figura I) 1.19, d) que tiene varias cadenas sin fin soldadas que envuelven las poleas 6 o tambor de impulsion; las cadenas aprietan por el propio peso el material haeia la artesa y obstaculizan el movimiento del mismo. Al girar las poleas, la cadena motriz arrastra cl material. Este alimentador se emplea fundamental me nte para materiales en pedazos de gran tamano.
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D 2. BANDAS TRANSPORTADOR AS I) 2.1. Introdueeion Los transporiadores dc banda son los aparatos dc transporte mas utilizados para el desplazamicnto de objetos solidos y material a granel a gran vclocidad y cubriendo grandes disiancias. F.I transportador de banda consta del organo dc traction 2 ejccutado cn forma dc banda sin fin quc es ' a la vez cl clcmcnto portador del (ransportador; de la estacion accionadora que pone en movimiento el tambor impulsor I; de la estacion tensora con el tambor tensor cxtrcmo 6 y cl dispositivo tensor 7: de los rodillos de apoyo en el ramal de trabajo 4 y libre 8; del dispositivo cargador 5 y descargador 3; del tambor desviador 10 y del dispositivo 11 para limpiar la banda y de un bastidor metalico 9.
Figura D 2.1. Esquema de un transportador estacionario de banda horizontal. I£l drgano de tracci6n se equipa con cangilones, artesas o dispositivos para la recepcion de las cargas. La gama de la productividad de los transportadores cs cxtraordinariamente amplia y alcanza 20.(HX) T/h. La extension de los transportadores de banda alcanza 10 km, con una Imca en el piano horizontal que puede ser muy compleja.
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Figura D 2.2. Fsquemas de transportadores: a, horizontal: b. inclinado: c, horizontal-inclinadohorizontal: d. horizontal-inclinado.
c)
d)
Figura D 2.3. Seccion de una carga a granel en una banda plana y abarquillada.
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I) 2.2. Calcuio de la capacidad leoriea de transporte La capacidad teorica de transporte se calcula en base al area de la section de la carga sobre la banda del transportador. Dicha seccidn dependc de la anchura de la banda. dc la forma condicionada por la disposition dc los rodillos dc apoyo y de la pendiente de la niisma. Como hipdtesis se asumc que en una banda plana, la section dc la carga liene forma de tridngulo, con una base dc longitud : b=0,9B-0,05 (m), Jonde B cs la anchura de la banda en metros. De cara a aumentar la capacidad de transporte de la banda. para una anchura y velocidad dc la niisma dadas, los rodillos de apoyo se disponen de modo que bajo la action del propio peso y del peso del material que se encuentra cn la banda, £sta tome forma dc canaldn. De modo que para cualquier tipo de banda, se puede calcular cl flujo volumdtrico dc material transportado como:
V=C(0.9B-0,05)2v (m'/h),
(Ec. D 2.1)
O bicn el flujo masico, tambien llamado productividad del transportador, como :
Q=C(0,9B-0.05)2vy (T/h).
(Ec. D 2.2)
Donde Ces el coeficiente geom&rico que dcpende de la forma de la seccidn de la banda; los valores de dicho coeficiente se muesiran en la Tabla D 2.1. Tambiln dependc de la disposicidn de los rodillos, el dngulo de inclinacion natural (
Tabla I) 2.1. Coeficiente geomltrico C Parametros de consir.
CINTA
y dc la carga
PLANA
CINTA ACANALADA SOBRE APOYOS dc 2 rodillos
dc 3 rodillos
de 5 rodillos
15
20
30
36
18
-
-
-
—
-
54
15 20
15 20
15 20
15 20
15 20
15 20
240 325
450 535
470 550
550 625
585 655
600 675
Angulo de inclinaci6n dc los rodillos en grados (ver fig. 5.3): P Pi Angulo de inclinaci6n natural
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La productividad de un transportador inclinado se determinade acuerdo con la formula Q = kC (0,9B - 0,5)\7 (T/h).
(Ec. L) 2.3)
iwrl
donde k es el coeficiente que tiene en cuenta la disminucitfn de la productividad del transportador, debido al derramamiento de la carga en una banda inciinada (tabla D 2.2).
Tabla D 2.2. Coeficiente k dc reduccion de la productividad del transportador en relacion al angulo de inclinacion del transportador. Tipode la banda
Angulo de inclinacion del trans/xirtador respeeto a la horizontal (grados)
Valores de1 coeficiente k
10-15
0.95
Con salientes en la superficie
16-20 20-22 20-25 26-30
0.90 0.85 0.85 0.80
de trabajo
31-35
0.75
Lisa
(Para transportar carga a granel con gran angulo dc inclinacion sc usan transportadores dc doblc banda
figura I) 2.4. Transportador de doble cinta para transportar carga a grand a gran dng inclinacion El angulo limite de inclinacion respeeto a la horizontal del transportador con banda que tiene la superficic dc trabajo lisa, se toma segun scan las propiedades lYsicas dc la carga a transportar (angulo de inclinacion natural, humedad. tamafto de los trozos, etc.) y cl angulo de inclinacion de los rodillos latera-
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les. Mientras que si la banda es acanalada sc acrecienla este angulo.
!> 2.3. La Banda transportation* En eslos transportadores se emplean distintos tipos de bandas: -Tela cauchotada con tejido de algodon. - Sintcticas (de tlbra). - De acero, lotalmente laminadas o fabricadas de alambre. - De tela cauchotada con cuerdas de acero vulcanizadas en su interior La banda transportadora debe rcunir los siguientes requisitos: - Alla resistencia mecdnica longitudinal. - Flexibilidad en direccion longitudinal (en tambores) y transversal (en apoyo de rodillos). - Elevada resistencia al desgaste y a la destratificacion a reiterados dobleces. - Poca clasticidad y alia resisiencia a la humedad. Las ventajas de las bandas transportadoras consisten en su escaso peso propio, ausencia de articula- cioncs dc rdpido dcsgaste y posibilidad de despla/ar la carga a grandes velocidadcs. Al mismo tiempo, las bandas de tela cauchotada se dcsgastan rapidamente al iransportar materiales ealientes, abrasives y cons- tiiuidos j>or trozos de gran lamano. X ( La banda transportadora de tela cauchotada consta de varias capas dc tejido de algodon impregnado con caucho, sc uncn entre si por vulcanization. La superficic dc la banda sc cubrc con caucho 2 que protege la tela del rozamiento con la carga. contra los detcrioros mccanicos y el efecto dc la humedad. Los parametros fundamentales de las bandas transportadoras dc tela cauchotada se insertan en la norma GOST 20-62. Estas bandas posecn una anchura dc 300 a 2000 mm y 2 a 12 capas de tela. .
°) b)
Figura D 2.5. Bandas transportadoras: a, con juntas; b, con cables vulcanizados. Teniendo en cuenla la complejidad de la determination precisa de la tension efectiva en las capas de banda de Ida cauchotada por la action conjunta de traccion y flexion, su c&lculo se efectua solo frente a traction. La influencia que de la flexion dc la banda cn los tambores y en los apoyos en rodillos, la irregularidad de la distribution de la carga entre distintas juntas, la influencia de la fatiga por los pliegues y el debilitamiento de las extremidades dc la banda en cl lugar de union sc tienen en cucnta introduciendo elevados margenes de seguridad y eligiendo el diametro del tambor segun la rclacion normalizada de D/z. La carga lineal admisible es :
IKI = K/n (Igf/an)
(Ec. D 2.4)
donde : K es el h'mite de rotura de la tela de la banda y n el coeficiente de seguridad.
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1) 2.5. Rodillos de apoyo Dc cara a quc la banda no se flexione bajo la influencia del propio peso y del dc la carga cntrc los tambores se colocan rodillos de apoyo. El diametro del rodillo se elige segun sea la anchura de la banda, su velocidad de movimiento, tipo de la carga y, en particular, las dimensiones de los trozos. El paso de los rodillos en el ramal de trabajo es t = 1,0 4- 1,5 m. En la zona de carga de la banda el paso de los rodillos se toma dos veces menor. En el ramal libre. el paso de los rodillos se suelc haccr dos veces mayor que cl paso en el ramal de trabajo. El diametro dc los rodillos, cn la banda dc acero, sc toma en los Ifmites de 40 a 350 mm, y el paso de los rodillos, de 1 a 4 m. { Los rodillos dc apoyo para banda dc acero se suelcn ejccutar compucstos dc varios rodillos estrechos.
Figura D 2.10. Seccidn transversal de un transportador con banda de acero. En la figura (a) sc muestra un apoyo de rodillo de disco dc goma y dotado tie un muellc amortiguador 1. Para la banda de accro se cmplean comunmente los apoyos de rodillos de muellc (b) que permiten flexionar la banda proporcionalmcnte al peso dc la carga a dcsplazar y formar una seccion abarquillada.
Figura D 2.11. Apoyos de rodillos amortiguadores: a, con rodillos de goma; b, de muelle.
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493
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-Disposicidn del impulsoodc los impulsos - Coeficiente dc friccidn enire polea >■ banda - Vclocidad dc la banda Una tension menor de banda permitc la utilization de bandas mas debiles y por tanto mas economicas. En el proyecto de una banda debe examinarse que clase de impulsor ofrece la minima tension dc banda para la velocidad lineal mas favorable.
Nomenclatura empleada: a = Arco abra/ado en la polea motriz 5 = Angulo dc inclination dc la banda
(°) C = Coeficiente de longitud dc banda (°) e = Base dc logaritmo = 2.718 x\ = Rendimiento
f = Coeficicnie dc rozamicnto dc los cojinctes de los rodillos (0,022 - 0,025) P = Peso del material a transportar por metro de banda =
(kg/m)
PQ = Peso por metro de la banila (kg/m) B • P = Peso de las partes moviles por metro en el ramai superior (kg/m) P' = Peso de las partes moviles por metro en el ramal inferior (kg/m) H = Altura de transporte (m) L = Longitud de transporte (m) H = Coeficiente de friccidn entre banda y polea N = Potencia de la polea motriz (CV) F = Fuerza desarrollada en la polea motriz (kg) F = Tension debida al tripper (kg) 0 = Capacidad de transporte (T/h) T = Tension de la banda (kg) •
= Vclocidad de la banda (m/seg) R = Resistencia al movimicnto en el ramal superior R = Resistencia al movimicnto cn el ramal inferior i Tabla I) 2.5. Coeficiente C de longitud de banda. Longitud (m) 3 4 6 5 C
9
5.6
6.6
5.9
(kg) (kg)
8
10
13
16
20 |
25
32
40
5.1
4.5
4
3.6
3.2 1
2.9
2.6
2.4
Longitud (m)
50 1 63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
C
2.2 1 2
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.05
l> 2.9.2.1. Iran sport i‟ horizontal R =C f L (P +P +P) Rs= C f L ( P ° + P f F = R + R " ' F = Csf L (P + 2 P +P +P) Q
It S i
-
502
-
T =T -F T
2
= T'-R
T3 = T1 ' 4}
Aqui como para transportc horizontal, cl impulso en cabeza es mejor que cn cola.
Polea rnotriz en cabeza y cola Cdlculo para tensiones mfnimas: e M , a ? - I F =
x [F+
e
Mja
‟ xe
M,u
‟-I
cuando u = p y a = a resulta: 1 1
F2=
epa +1 F
=F-F I T=Fi i
2
2
.MO
I
F+
2 I+
- l)x R,]
I 7R
eM + I
. M i°. - I
T=T-F 1+
e* l,a « - I
T = T -F 432 Calculo para un reparto dcterminado de potencia: cuando F
I
resulta: T = F J2
-I
I+
1+
1
—— .»»»■* -1 J
-R
,«,
CM
T = T -F T* = T ' - R2 T2 = TJ + F' I21 I Cuando F: , e M '°' -1
Resulta: T = F i i
I+
>
1+
-R
M ;«»!
u,«,
T=T-F
r = T' + R' T3 = T3 - F' En instalaciones con acusado dngulo dc inclinacion no sc produce disminucion dc la tensidn de la banda por la eleccion dc accionamiento en cabeza o cola. No obstante, no sc puede aportar como I unite un detcrminado angulo de inclinacion. sino que hay que buscar la soluci6n mds vcntajosa.
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505
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556
-
P = peso a poner en movimiento (N) AT = Incremento de la tension en el arranque (N) P y P = Peso por metro con carga y en vacio (N/m) a = aceleracion (m/s') m = masa a poner en movimiento (Kg) P = (P • L + P • L) c V
(Ec. D 5.37)
AT = m • a
(Ec. I) 5.38)
P(N) (m AT = m • a = ------ a j — |
(Ec. f> 5.39)
&
9.8 U
Normalmcnte la instalacion se calcula para quc arranque en 20 seg. por lo tanto la aceleraci6n sera:
donde v = v
D 5.9.3.
Pares resistentes de la estacion
Se han de determinar los pares resistentes que han de vencerse para cl funcionamiento de la estacion. Para cllo se tendrdn en cucnta dos situaciones; en regimen permanente y en arranque. A) En rdgimen dc arranque M = (AT + AT ) • 0/2 a
B) En regimen pcrmancntc M = AT • <|>/2 P
siendo:
(Ec. D 5.40)
.»
(Ec. D5.41)
0 = didmctro del volantc motriz
r = radio del volantc motriz
tcniendo en cucnta quc velocidad lineal v = o) • r D 5.9.4. Potencia necesaria Para el dimensionamiento de la potencia se utiliza el caso numero I. que es cl mas desfavorable, es decir subida cargado y rctorno vacio. Trabajo . espacio Potencia = —: ----- —= Fuerza* — -------- = Fuerza • velocidad tiempo tiempo Potencia = Par. vclocidad angular = M • OJ Temcndo en cuenta que el rendimiento del conjunto motor-rcductor seria i) = X] • 11, la potencia necesaria en nSgimen pennanente serd:
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558
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'
-
560
-
y-d=f=—
X'
(Ec.D5.S6)
y d=f 4
P
ll. JL = ?LJL = f 42T8r
(He. D 5.57,
Calculo de la linen. a
2
f=— •— n O I
m T = T + h • P + L • P • 0.028 nnI
p (Ec.D5.58) (Ec. D 5.59)
0,028 - Pcrdida dc tension por rozamienio.
T +T T = -0 ------- L
(He. D 5.60)
Sea P cl peso de la carga por metro del cable, I la proyeccion horizontal dc la longitud de un vano cualquiera, Tm la tension media del cable en esie vano oblenida como la media aritmetica dc las tensiones cfectivas en las extremidades del vano y a la inclinacion del vano respeeto a la horizontal, entonces sc puede cxprcsar la flecha como :
f =
P L!
XT„,
P \! P (l
J
+ h;)
=8T,/cW«=
HT,„
I) 5.9.6. Desviadoncs del cable en los apoyos Como para calcular la reaccion R o presion sobre la pilonaes necesario conocer el angulo de inflexion (p. y este depende dc 8 + [i y ambos son la tangcnte a la parabola en el punto de inflexion, aunque no es exacto se asimilan a los siguientes valores. 0 = arctg j n
Ahn - 4fn 1
n
(Ec. D 5.62)
+ 4f n [5 = arctg j "
(Ec. D 5.63) n
El angulo de inflexion total
(Ec. D 5.64)
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pilonas:
12.8
3. - Longilud vano anierior 4. -
Altura dc la pilonacablc tractor = h linea de seguridad = h + 1,93
6. -
Diametro dc los cables tractor linca de seguridad
7. - Seccion expuesta al viento por un vehiculo; (S. Exp. V.S.) biplaza; triplaza; cuatri plaza;
0.21 m2
0,25
8. - Distancia en metros entre vehiculos.
nr
0,30 nr'
9. - Diametro de las poleas en balancines. 10. -
Superficic expuesta al vienio por polea; 0 x 0,0005.
11. -
Superficie expuesta al viento por balancines; -1 ado de subida (n° poleas • S.Exp. V.P.) - lado de bajada ( n ° poleas - S.Exp. V.P.)
Media de 8 poleas POLEAS DIAMETRO 320 mm = 0.15 nr„ / polea. POLEAS DIAMETRO 360 mm = 0,17 in2 / polea. POLEAS DIAMETRO 400 mm = 0,19 nr / polea. POLEAS DIAMETRO 460 mm = 0,27 m2 / polea. 12. 13. 14. -
15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.
-
Superficie expuesta al viento por mensula y caballetc elevador. Altura de la pilona. Superficie dc pilona expuesta al viento: - sentido transversal de la linea - sentido longitudinal de la linea Carga vertical lado de subida. Carga vertical lado de bajada. Carga horizontal lado de subida. Carga horizontal lado dc bajada. Ancho de via. Peso de los balancines. Peso de la mensula y caballetc elevador. Cargas de v iento 22.1Carga del viento sobre los cables. 22.2. Carga del viento sobre los vehiculos. 22.3. Carga del viento sobre los balancines. 22.4. Carga del viento sobre la mensula. 22.5. Carga del viento sobre el caballcte elevador. 22.6. Carga del viento sobre el cable de la linea de seguridad. 22.7. Carga del viento sobre la pilona.
-
563
-
Cv
Figura I) 5.17. Esfuerzos longiludinales sobre la pilona y distancias.
Momenta de vuelco total en sentido longitudinal XX Ml' = M + M + M + M + M + M + M + M + M X
I
2
3
4
5
6
(Ec. D 5.93) 7
- 566 -
M
9
Posteriormenie se calculan las tensiones maximas cn la ?ona mas solicilada de las pilonas, poleas, volantcs, vehiculos, etc.
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I) 7. BLONDINES I) 7.1. GENERA IJDADES El uso de IDS blondines esla especialmenle indicado cuando sc dchcn transportar cargas a disiancias largas, para lo cual la maquinaria clasica rcsulta insuficicnte o no cs rentable en terminos cconomicos. El blondin ejerce las funciones de un funicular y una maquina de elevacion al mismo tiempo. Sc situan dos torrcs fijas y se tiendcn uno o varios cables portadores para un carro. El carro esta provisto dc un movimiento de vaivcn gracias a oiro cable llamado cable de traslacion. Con cl cable de elevacion sc eleva o dcscicndc la crag. Tanto cl cable de elevacion como cl de traslacion estan accionados por un tomo sitado al pie de una de las torrcs y guiados desde una cabina.
lorrt tlr lu inuiiuinaria
,»,.«•«>
eubiituton ilr in U>rre '"1 totnoi
Figura I) 7.1. F.sqttema tic componentes tie tin blontlm Con objeto dc no tener unas flcchas elevadas cn los cables se sujetan los cables de elevacion y traslacion cada cierto intcrvalo de una longitud de unos 50 metros, con unos ganchos o caballetes que son arrastrados por cl carro y que los va abandonando durante su desplazamiento, y los cuales los va recogiendo durante su retorno. Para asegurar un reparto uniforme de los caballetes, se liende un cable especial entre las torres, el cual va dotado de unos nudos cuyo espesor aumenta de forma continua dc forma tal que los caballetes qucdan enganchados uno despuds de otro. Para cllo los caballetes se disponen con orificios de un diametro progresivamentc menor corrcspondiente a los nudos. La operation dc colocation y recuperacion dc los caballetes supone unos choques quc ocasionan molcstias sobretodo a grandes velocidades dc traslacion. Es porello que tambien se utilizan otro tipode caballetes. que estan fijos al cablc portador y quc cnsanchan su brazo para permitir cl paso del carro. Sc utili/an blondincs fijos o dc lipo radial o movil cn funcion dc la forma y extension dc la zona dc trabajo quc quicra cubrirsc. Los blondincs fijos solo pueden cubrir una Ifnca recta. Esta banda se puede cnsanchar un poco si las torres sc construyen en forma dc mastiles inclinablcs a un lado y otro dc la misma, denoniinan- dosc entonces
blondines oscilantes. Sc consigue un campo de trabajo mas amplio quc tiene forma dc un triangulo mediante el blondin
- 577-
radial (figura 1) 7.3). Los blondincs moviles con railcs paralelos en ambas tones cubren una superficie tic trabajo rectangular (figura D 7.4).
Figura I) 7.2 Blondin fijo.
Figura I) 7.3 Blondin radial
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(2) Corrcsponde a la red eubierla por cl Plan Nacional de Aforos (del orden dc 70.000 km) (3) Comprende solamente el trafico efectuado por oleoducto (4) Incluye los traficos con las provincias insulares (5) Incluye mercancias y correo de IBERIA y AVIACO. En junio de 1985 AVIACO ha dejado de hacer operaciones de carga Fuente: Direccion General de Carreteras. Enie Publico Pucrios del Estado. Iberia. Aviaco, CLHSA. FEVE. CCAA. Repsol Petroleo. S.A. y RENFE
