7/23/2019 Mec 3340 Transporte Discontinuo http://slidepdf.com/reader/full/mec-3340-transporte-discontinuo 1/54 1 MAQUINASDEELEVACIONYTRANSPORTECAPITULO 1. CABLES METALICOS. 1.- USO PRÁCTICO DE CUERDAS Y CABLES.- 1.1.-CUERDAS DE CÁÑAMO.- Las cuerdas de cáñamo son adecuadas para fuerzas de tracción pequeñas. Sirven para amarrar, sujetar y otros fines. Son utilizadas generalmente como eslingas y como cuerdas de fijación en los sistemas de elevación así como para sujetar las cargas al gancho. Las cuerdas están formadas por cordones trenzados (3 o más). Su estabilidad a la tensión depende de las condiciones climáticas y de su envejecimiento. El cálculo se realiza a través de cálculos empíricos. 2 700 d F s F s = Fuerza o tensión en la cuerda en N. d = Diámetro exterior de la cuerda en cm. Para cálculos más exactos deben considerarse un corte con sección útil de aproximadamente 2/3 de la sección llena o total. 6 4 3 2 2 2 d d S A n n Luego zul zul n s d S F 6 2 Se debe trabajar con un factor de seguridad mínimo de 8. Entonces zul s zul s F F d 38 , 1 6 Tabla 1.1. Esfuerzos permisibles para cuerdas de cáñamo Estado cuerda rotura B kN/cm 2 Factor de seguridad traccion zul kN/cm 2 Nueva 12 8 1,50 Usada 5 8 0,625 Modulo de elasticidad `para el cáñamo E=60….150 kN/cm 2 . Paca calcular el diámetro del tambor se tiene que: d D 10 D= Diámetro tambor de arrollamiento en mm d= Diámetro de la cuerda en mm.
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Las cuerdas de cáñamo son adecuadas para fuerzas de tracción pequeñas. Sirven paraamarrar, sujetar y otros fines. Son utilizadas generalmente como eslingas y comocuerdas de fijación en los sistemas de elevación así como para sujetar las cargas algancho.Las cuerdas están formadas por cordones trenzados (3 o más). Su estabilidad a latensión depende de las condiciones climáticas y de su envejecimiento. El cálculo serealiza a través de cálculos empíricos.
2700 d F s Fs= Fuerza o tensión en la cuerda en N.d = Diámetro exterior de la cuerda en cm.Para cálculos más exactos deben considerarse un corte con sección útil deaproximadamente 2/3 de la sección llena o total.
643
2 22
d d S A nn
Luego
zul zulns
d S F
6
2
Se debe trabajar con un factor de seguridad mínimo de 8.Entonces
zul
s
zul
s F F d
38,1
6
Tabla 1.1. Esfuerzos permisibles para cuerdas de cáñamo
Estado cuerda rotura B
kN/cm2 Factor de seguridad
traccion zul
kN/cm2 Nueva 12 8 1,50
Usada 5 8 0,625
Modulo de elasticidad `para el cáñamo E=60….150 kN/cm2.Paca calcular el diámetro del tambor se tiene que:
d D 10 D= Diámetro tambor de arrollamiento en mmd= Diámetro de la cuerda en mm.
Son cable metálicos que están formador por cordoncillos llamados torones, que a suvez están conformados por haces de alambres de acero estructural. Deben cumplir las
especificaciones de ciertas normas, así por ejemplo para la DIN (Deutsche IndustrieNorm):Un cable de acero DIN 3057 6x19.Implica un cable con 6 cordoncillos o torones con 19 hilos cada uno, luego el cableestará formado por: 6x19= 114 hilos de acero + 1 alma de fibra.Sus ventajas son: Gran resistencia con pequeño diámetro y larga duración.La desventaja, su peso y mayor costo.Estos cables flexibles se distinguen por el sentido de arrollamiento en cables dearrollamiento izquierdo o derecho. En ambos casos pueden ser cables de construccióncruzada o de construcción recta o directa (cable Lang).
1.2.1.- FUERZA O CARGA MÍNIMA DE ROTURA.-
r F k F min
k= Factor multiplicadorFr= Fuerza o carga teórica de rotura NFmin= Carga mínima de rotura N
Para el esfuerzo de tracción:
4
2
max
s
z
F
z Esfuerzo de tracción N/mm2 Fsmax= Carga máxima en el cable N
Sección individual de alambres del cable mm
Para el esfuerzo de flexión producido en el arrollamiento:
Los factores para la determinación del diámetro del cable son:
-Esfuerzo o carga máxima en el cable.-Tipo de cable (fabricación o construcción del cable).-Grado de peligro o riesgo de transporte.-Grupo o clase de movimiento de la carga en la obra o trabajo.
1.2.2.- VALOR GLOBAL DE LA CARGA.-
Se determina en función del tiempo de funcionamiento y del tipo de carga.
3 3
2
3
21
3
1 .... t t t k
k*= Valor global o colectivo
i Relación de capacidad de carga parcial útil
Relación de capacidad sin carga
ti= Tiempo relativo de carga útilt Tiempo relativo sin carga
Tabla 1.2. Grupos de trabajo para tiempos de funcionamiento y cargas globales
1.2.3.-DETERMINACION DE LA SECCION DEL CABLE.-La sección del cable se determina a partir de la carga máxima aplicada al cabletomando en cuenta un cierto factor de seguridad, que varía entre:
8......5,4maxmax
s
Bmet
s
bruc
F
S k
F
F
Fbruc= Tensión de rotura NFsmax= Carga máxima en el cable Nk= Factor de relación de esfuerzo de rotura y esfuerzo calculado de la sección metálica(ver tabla 1.9)Smet= Sección metálica del cable mm2
B Tensión de estabilidad del cable N/ mm2
max
2
4
s
B
F
d f k
d= diámetro del cable f = factor de llenado de la sección ideal y sección metálica del cable
2
2
2
2
4
4
d d Area
Area f
ideal
metalica
Luego despejando d se tendrá:
B
s
f k
F d
max
min
4
Si
c f k B
4
Entonces
maxmin sF cd
Siendod d min
Tabla 1.4.- Valor C para cálculo de la sección de cables metálicos.
GrupoDetrabajo
C en unidades N mm / para:
Transporte general y Transporte riesgoso yCable sin rotación Cable con rotación Cable sin rotación Cable con rotación
Resistencia de cada alambre en N/mm2 1570 1770 1960 2160 2450 1570 1770 1960 1570 1770 1960 1570 1770 1960
A fin de sujetar ganchos u otros accesorios para colgar la carga, es necesario prepararcabos al final del cable.
Guarda cabos (también conocido como corbatín en el medio local) es una piezametálica en forma de garganta que recibe el cable formando una gaza.Sujeta cables son pernos en forma de U que permiten unir fuertemente dos cables ypermiten el empalme de cables y también para formar cabos o gazas.
Tabla 1.5. Número de sujeta cables recomendado
Diámetrocable mm
Hasta 7 7….16 16….20 20….26 26….40
Número desujetacables
3 5 6 7 8
TABLA 1.5.1.-Otra forma para la determinación del número de sujeta cabos o abrazaderas.
Diámetro del cable Sujeta cabos o abrazaderas necesariasen mm Para formar un cabo o un ojal Para unir o empalmar dos
cables5 a 12 4 412 a 20 5 620 a 25 6 625 a 35 7 835 a 50 8 8
Fig. 1.1. Disposición de las abrazaderas para formar cabos y unir cables
Confección de ojales de cabos Empalme de cables
Existen además métodos de trenzado de cables para la construcción de gazasmediante la fijación con arrollamientos de alambres, manguitos cónicos (con soldadurablanda por difusión) y cepos-cuña. Ver anexo B para más detalles.
1.3.-POLEAS Y TAMBORES PARA CABLES –CABRESTANTES.-
1.3.1.-POLEAS.-
Las poleas para cables metálicos se construyen en fundición gris o en acero defundición principalmente. En algunos casos pueden construirse con fierro dulce.El diámetro de las poleas se determina a partir de:
min21min d hh D R
Drmin= Diámetro mínimo de polea mm.h1 y h2 = factores multiplicadores ver tablas 1.6, 1.7 y 1.8.dmin= Diámetro mínimo del cable mm.
5m 25 28 28 31,5 18 20* Se refiere al movimiento de rotación del cable respecto su ejeo punto neutro.
El factor multiplicador h2 está en función de las solicitaciones a flexión a las que estásometido el cable al paso por los tambores, poleas y empalmes del mismo en lainstalación identificado por w.La magnitud w se determina por la suma de los siguientes valores individuales segúnlos accesorios del cable y el sentido de la instalación:
Tabla. 1.7.- Magnitud w.
Tambor de cablePolea de cable con flexión en el
mismo sentido con ángulo dearrollamiento mayor a 5º
Polea de cable con flexión en sentidoopuesto con ángulo de arrollamiento
Se considera flexión en el mismo sentido cuando el ángulo entre poleas es menor a los120º. Valores mayores a los 120º implican flexiones en sentido opuesto. La flexión en elsentido inverso (opuesto) ejerce una influencia más desfavorable que dos flexiones enel mismo sentido, debiendo evitarse este tipo de instalaciones.
Tabla 1.8. Factor multiplicador h2.-
Magnitud w h2 para tambores ypoleas guía
h2 para poleas decables
Hasta 5 1 16 hasta 9 1 1,1210 o más 1 1,25
1.3.2.-DIMENSIONES DE LAS POLEAS.-
De acuerdo al gráfico se tienen las siguientes dimensiones Standard de las poleas decables metálicos. Ver anexo B.
Radio interno r= (0,53…..0,55)dProfundidad de garganta a= (2….2,5)d
Ancho ext. de garganta ba=(3,5….4)d Ancho int. de garganta bi=(2,5…3)dLargo del cubo de polea l = ba+(10…..25mm) ó l=(1,6….2)d A
La presión en el buje será:
Ad l
F p
F= fuerza en la polea Nl = Largo del cubo de polea cmd A= Diámetro eje cmp= Presión en el cubo N/cm2
Para ejes de acero y bujes de bronce se tiene:pzul=800…..1000 N/cm2
Para el diámetro dN del cubo en mm se tiene:mmd d Ac N 10
c
Factor del material: 9,1GG
7,1ST
dA= diámetro del eje de polea mmEl espesor del alma:
10100
1 R DS
DR= Diámetro de polea
1.4.- TAMBORES DE CABLES.- Al igual que las poleas se determina el diámetro mínimo de arrollamiento en el tambor:
Tabla 1.11.- Designación de cables de acero NORMA DIN
Por ejemplo: Para designar un cable de torones circulares de 22 mm de diámetro,construcción tipo 6x19 con alma de alambre de acero, formado por alambre galvanizadocon 1770 N/mm2 de resistencia, con trenzado paralelo a la izquierda (sS) con aplicacióna la tracción se usa la siguiente denominación:Cable 22 DIN 3050-SES-zn k 1770 sS-spa
Nr. Característica Observación3.1. Diámetro en mm3.2. Construcción DIN-Nummer 3.3. Clase de alma3.3.1. Alma de fibra FE3.3.1.1. Alma de fibra natural FEN3.3.1.2. Alma de fibra sintética FEC3.3.2. Alma de acero SE
3.3.2.1. Alma de cable de acero SES3.3.2.2. Alma de torón de acero SEL3.4 Superficie del alambre3.4.1 Reluciente limpio bk3.4.2. Zincado zn k3.4.3 Zincado doble dizn3.5. Resistencia del alambre3.5.1. 1570 N/mm2 15703.5.2. 1770 N/mm2 17703.6. Clase de composición y arrollamientos de cables3.6.1. Derecho z3.6.2. Izquierdo s3.6.3. Cruzado derecho sZ
3.6.4. Cruzado izquierdo zS3.6.5. Directo derecho o LangzZ3.6.6. Directo izquierdo o LangsS3.7. Aplicación para la tracción spa
2.- POLIPASTOS, POLEAS DE FRICCION Y TAMBORES DE TRABAJO.-
2.1.- POLEAS DE TRANSMISION.-
De acuerdo a las disposiciones y los rendimientos de transmisión, las fuerzas en unapolea de cable se determinan como sigue:-Sin tomar en cuenta el rozamiento:
21 ss F F
-Tomado en cuenta el rozamiento en la polea:
reibss F F F 21
Donde: 21 ss F F
Luego:1
2
s
s
RF
F ó
R
s
s
F F
2
1
Siendo R Rendimiento de la polea.
R 0.98 para cojinetes de bolas (rodamientos)
R 0.96 para cojinetes de deslizamiento (bujes)
2.1.1. APAREJOS.-
Aplicando estas condiciones a distintos tipos de disposiciones se tiene:a) Polea fija.-
Sin rozamiento Fo = G
Con rozamiento F=G/ R =
R
G
La relación de transmisión será: 1arg
ac
cable
sv
vi
Entonces el rendimiento de una instalación con la polea fija será:
Este tipo de poleas se utilizan para pequeñas alturas de elevación y de tracción manual.
g) Poleas gemelas.-
Estas poleas tienen dos tramos de cable que se arrollan sobre dos tambores. Tienen lassiguientes ventajas:-La carga máxima en el cable en el cable es inferior a otras disposiciones.-La velocidad de la carga es mayor.
Fig.2.5.- Disposición de aparejos de poleas gemelas.
z´= Número de poleas móviles inferiores del aparejo.
Con rozamiento´
1
1
2 z
R
RGF
El rendimiento total de un aparejo gemelo será:
R
z
Ro
z zF
F
1´
1´
´
La relación de transmisión será:
´arg
zv
vi
ac
cable
s
2.2.-POLEAS DE FRICCIÓN Y TAMBORES DE TRABAJO.-
Fig.2.6.- Disposición de fuerzas.-
De acuerdo al gráfico de fuerzas de polea libre se tiene que:
Fu= FS1- FS2 y eF F
S
S
2
1
Donde:FS1= Fuerza máxima en el cable N.FS2= Fuerza mínima en el cable N.Fu= Fuerza resultante N = Angulo de abrazamiento del cable sobre la polea. = Coeficiente de rozamiento
Fig.2.7.- Disposición de un tambor de fricción (torno)
En los tambores de fricción el elemento de tracción, el cable metálico, se enrolla de unahasta dos veces alrededor del tambor. La misma disposición tiene el cabrestante, la
diferencia entre ambos que éste último trabaja en posición vertical, mientras que eltambor tiene una disposición horizontal.(Siendo en este caso 2 ).En otros casos se prepara la superficie del tambor realizando gargantas o entalladurasen los mismos, como ser:-Tambor liso o
En general las máquinas destinadas al izaje y movimiento de bienes y materiales, comoser los puentes grúas, grúas de pórtico, grúas de cartela, monorrieles y otrassemejantes, se desplazan mediante ruedas metálicas que ruedan sobre rieles o carriles.Estos rieles se apoyan en la estructura de las edificaciones o de las instalacionesindustriales.3.1.- RIELES.-Existen varios tipos, por ejemplo los rieles Vignole para ferrocarriles o el riel Burbach,más achatado y plano que el Vignole, para uso especifico en grúas. Para cargaspequeñas se usan los rieles denominados rieles llanos. Estos son construidos enaceros como ser el ST60, con una dureza interna 300a 341 HB y se encuentrannormalizados en función de su sección bxh (basexaltura). Por ejemplo:
Para grandes cargas se utilizan los del tipo perfil, como los del ferrocarril. Tienen unabase o píe ancho y pueden soportar grandes cargas. Ver anexos.
3.2.-RUEDAS.-Se construyen principalmente en fundición de acero, en acero estampado SAE1070,
ASTM A504C o también en fundición gris con grafito.
Normalmente las ruedas vienen con dos pestañas para rodar sobre los carriles conseguridad, pera también se encuentran con una sola pestaña para usos determinadoscomo ser los monorrieles y otros dispositivos suspendidos.El diámetro de la rueda se determina a partir de la carga, el ancho del carril y el materialde la rueda / carril.Se determina a partir de la ecuación:
21 k k b
F D
pzult
r
D= diámetro de la rueda
Fr = Carga por rueda Fr =Frmax para rueda del carro.Fr =1/3(Frmin+2 Frmax)bt= k-2r= ancho útil o efectivo del carril = ancho – 2 veces redondeamiento.pzul= presión admisible entre carril y ruedaTABLA 3.2. Presiones admisibles para diversos materiales de ruedas.
pzul (N/cm2) Material rueda280 GG18430 GS45500 ST50,GGG50,GS52560 GS60,ST60,GGG50
TABLA 3.4. Multiplicador k2 valor en función al tiempo de trabajoK2 % uso en h1,1 201,02 300,98 400,91 500,88 600,85 700,82 800,80 90
0,79 100 3.2.1.-CALCULO DE LA RESISTENCIA AL RODADO.-
Para determinar la potencia de accionamiento del tren de rodado, debe calcularse laresistencia a la rodadura o rodado.
gesgeswges GwF
Fwges= resistencia total a la rodadura Nwges= resistencia unitaria a la rodadura (N/kN por cada rueda)
Para bujes de bronce wges20 N/kN
Para rodamientos wges5 a 6 N/kNGges= ruedas N Fr º =carga total en movimiento kN.Un desarrollo más preciso de la ecuación anterior implica el uso de la siguiente fórmulapara el cálculo de resistencia a la rodadura:
Fw=Fwz+Fwr +Fws+Fwn Donde:
(1) Fwz= rozamiento en la espiga de la rueda(2) Fwr = resistencia de rueda(3) Fws= rozamiento de pestaña = 2% de la carga
3.3.- FRENOS Y TRINQUETES.-3.3.1.- FRENOS: A fin de sostener o detener una carga en movimiento han de utilizarsefrenos.Según el tipo de uso los frenos se pueden clasificar como: Frenos de parada, frenos dedescenso y frenos de traslación.
Frenos de parada, son aquellos que deben detener y sostener la carga en vilo,estos absorben solo la energía potencial acumulada. (Ep).
Frenos de descenso, estos sirven para regular la velocidad del descenso de lacarga. Deben absorber algo de energía cinética pero preponderantementeenergía potencial.
Frenos de traslación, sirven para el frenado de la traslación de equipos condesplazamiento horizontal. Deben absorber energía cinética (Ek).La fuerza para el frenado se obtiene mediante pesos, palancas, pedales y paraaumentar la fuerza se utilizan adicionalmente dispositivos neumáticos o neumáticos confluidos a presión.Complementando el freno se utilizan resortes, dispositivos electromagnéticos,electromecánicos, neumáticos e hidráulicos para el recuperación del freno a condicióninicial.El trabajo del freno se basa en el principio de rozamiento por deslizamiento. El trabajode rozamiento, tomando la energía cinética y potencial durante el frenado, se conviertecasi totalmente en calor que debe ser disipado al medio ambiente. De ser posible
obtener frenos con momentos de frenado pequeño (momentos de apertura y cierre)conservando dimensiones favorables del freno.Los frenos con elevado número de revoluciones por minuto deben tener acopladossistemas de ventilación. (Frenos ventilados con aletas ) en el árbol del freno. Los
acoplamientos pueden usarse como tambores de freno.El momento de frenado requerido se puede calcular a partir de un procedimientosimplificado o a partir de un procedimiento exacto.
3.3.2.-PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADO.- Para la determinación del momento defrenado simplificado, se usa un procedimiento que requiere conocer el momento dearranque calculado reducido sobre el tambor de freno. Considerando además el gradode eficiencia o rendimiento de los mecanismos y un factor de seguridad. Esto seresume a continuación:
∗
∗ ∗
= Momento de frenado∗= Momento de frenado reducido calculado sobre el tambor de freno.
∗ ∗ 1 = Relación de transmisión del mecanismo = El producto de todos los rendimientos parciales de los mecanismos integrantes.
∗ ∗ …
= Factor de seguridad
Factor de seguridad Tipo de mecanismo1,3…1.5 Para maquinas de elevación manuales2…...3 Para máquinas de elevación con motor 3……4 Para maquinas de elevación con carga muy pesada
1,5 Para dispositivos de traslación y giro 3.3.3.- PROCEDIMIENTO PRECISO: En este caso la determinación del momento defrenado se realiza determinando los momentos de frenado parciales de la carga, de lacarga en movimiento y la inercia de masas giratorias del mecanismo .3.3.3.1.-PARA UN MECANISMO/ DISPOSITIVO DE ELEVACIÓN:El momento de frenado es:
M momento de retardo lineal de masas masa de carga y carro/puente
M Gg ∆vt D ∗ η2 ∗ i
G carga totalcargapesopropio ∆v diferencia de velocidad de traslacion entre inicio y fin de frenado D diámetro de rueda t tiempo de frenado
t ∆v
a
a retardo frenado valor admitido para el accionamiento de todas las ruedas a 1,3 m/s valor admitido para el accionamiento de mitad de ruedas a 0,7m/s M momento retardado de las masas giratorias M momentoestatico debido al viento M 0
M F. D ∗ η2 ∗ i
F fuerza del viento valor promedio presion del viento500N/m
M F ∗ D ∗ η
2 ∗ i
M momento de frenado sobre la rueda de freno. F oposición total al movimiento
3.3.3.3.- PARA UN DISPOSITIVO DE ROTACION:M M M M M momento retardo de masas en movimiento M momento estatico debido al viento
M F ∗ r ∗ ηi
r distancia del punto de ataque del viento al punto de giro
a) FRENOS DE UNA BALATA O ZAPATAROTACIÓN DERECHA:F F ∗ μ
H Media de la altura de descensoz Tiempo de funcionamiento de h-1 η Rendimiento total de instalación
CALOR DE FRENADO DURANTE LA TRASLACION
Q z2 ∗ Gg ∗ v F ∗ v ∗ t ∗ η1000 Q
Q Calor generado freno de traslaciónG Carga total de frenado Ng Fuerza de gravedad 9,81 m/s2 v Velocidad de traslación m/sF Fuerza total de rodadurat Tiempo de frenadoFRENOS DE BANDA:
a) SIMPLES e
F F F
F F ∗
F ∗
F Fuerza para el frenadoF Fuerza periferia del tamborμ Coeficiente rozamiento entrebanda y tambor
α Angulo de abrazamiento bandaFig. 3.4. BANDA SIMPLE
La instalación general de un grupo de accionamiento, esta conformada por:- Motor ( Eléctricos, hidráulicos, neumáticos y otros)- Acoplamientos elásticos u otros- Reductor o caja de velocidades- Tambor de cable en el caso de mecanismo de elevación- Ruedas en el caso de mecanismo de traslación o giro- Frenos- Dispositivo de fin de carrera
4.2. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO.-
4.2.1. POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN LA ELEVACION.-
ges
H f
v
vGF N
Nv = Potencia de accionamiento en la elevación kW.F = Carga máxima kN.Gf= Peso propio del aparejo kN.vH= Velocidad de elevación m/s
red TR RZ ges
ges= Rendimiento total de la instalación RZ= Rendimiento del arrollamiento del cable TR= Rendimiento del cable sobre el tambor red= Rendimiento del reductorGeneralizando, para la determinación de la potencia tanto para elevación como para latraslación de la carga se usa la siguiente expresión:
ges
BRK f
v
vGGGF N
GK= Peso del carroGBR= Peso del puentePara la elección de velocidades de elevación y traslación se recomienda referirse a latabla siguiente:
Tabla Nº 4.1.-Velocidades recomendadas para equipos de elevación.-
Grupo de trabajo 1Em,1Dm, 1m
Livianos
1Bm, 1Am, 2m
Normales
3m,4m,5m
PesadosVelocidadp/carrop/grua
m/min 16-31.525-63
20-4050-100
25-6363-160
Cargas kN325080100125160200
3205008001000
Velocidad deLevantem/min
6.36.3555543.15
222
161612.512.512.51086.3
42-52-4
31.531.5252525201612.5
854
Levante fino ode precisión
0.3 0.5-0.8-1 1.25
Para determinar la potencia de aceleración debe considerarse la traslación y la rotaciónde masas. La suma de las aceleraciones de masas giratorias y de masas de traslaciónse determina por:
NB = NBI + NBII
Donde:NB= Potencia de aceleración totalNBI = Potencia de traslación de masasNBII = Potencia para masas rotativas
De acuerdo a la disposición de la grúa se pueden clasificar en dos grandes grupos: Lasgrúas con viga/carro y las grúas de aguilón. A continuación se muestran esquemas decada grupo:-Grúas con viga y carro:
Grúa autotransportada giratoria con aguilón telescópico.-
5.2.- El puente grúa.-
Este tipo de instalación es usado en grúas que trabajan en naves industrialesaprovechando las paredes o columnas laterales. El tipo de construcción o entramadodel puente es determinado estáticamente. Como material de construcción del mismo seutiliza acero St 37 y St 52-3. En la actualidad existen argumentos o métodos paradeterminación de frecuencia de cargas y metales más ligeros para la construcción delos mismos.
5.2.1. Para puente de alma llena.- Se utilizan dos métodos para la determinación de lasección del puente: Por deformación máxima permisible y por el máximo momento deflexión admisible.
a.-Por deformación o la flecha máxima permisible:Se admite una deformación o flecha máxima permisible según la DIN de:
1000
........
500
L L fges
f ges= flecha máxima admisibleL= Luz de la viga.La flecha máxima de la viga horizontal resulta de la deformación producida por la cargay por el peso propio de la viga ver el grafico siguiente.
La deformación debida a la carga es:
22
max 348
la L Ll L I E
F f a
x
RF
f Fmax=flecha máxima debida a la carga
FR= Carga en la rueda.E=módulo de elasticidad para acero =21000 kN/cm2 Ix= momento de inercia de la sección de la vigaL= Luz de la vigala= Batalla entre ejes del carroLa deformación debida al peso propio del puente es:
x
BR
E I E
LG f
384
5 3
max
GBR= peso propio de la vigaf Emax= flecha máxima debida al peso de la viga
Las grúas-cable son una aplicación de carros de grúas montados o que se muevensobre cables metálicos llamados cables portantes, como se muestra en la figura
siguiente:
40........
25
L L fzul
f zul= fecha máxima admisibleL = Luz entre soportes de cable.Estas grúas cable se aplican en situaciones donde la luz entre los extremos del cable esexcesivamente larga. Estas luces son superiores a los 1000 m de largo y las alturas de
elevación mayores a 100 m. Los cables se colocan en torres o en puntos a ciertaaltura.Se utilizan cables metálicos con una resistencia de hasta 1,8 kN/mm2 y son cables enespiral de sección llena.Para el movimiento del carro se utilizan un cable de tracción, como se muestra en lafigura.
El cálculo del cable de tracción y el cable de elevación, se realiza de forma similar enlos capítulos anteriores. El cálculo de la sección del cable se realiza a tracción, tomando
en cuenta factores de seguridad y la deformación máxima permisible del cable (flechamáxima) indicada anteriormente.De acuerdo a la figura siguiente la flecha producida en el cable portante con la cargaubicada a una distancia x será:
H
K
xF
x L xq
L
GF f
cos2
f x=Flecha máxima en el punto x (a por peso propio del cable, b por peso propio de lacarga y carro, c por composición de a y b)F= CargaGK= Peso del carro.L= Luz entre puntos.q= Peso propio del cable.
Ángulo de inclinación del cable.FH= Fuerza horizontal en el cable.
max
2
2
max
1
cos8cos4 f
Lq LGF F K
s
Fsmax= Fuerza de tracción máxima en el cable.
max f = Flecha máxima en el cable.
El carro reconstruye generalmente con entramados ligeros, donde se sitúan las poleasde rodadura (ruedas) y las poleas del aparejo del cable de elevación. El número de laspoleas de rodadura deben determinarse tomando en cuenta que, la relación de la cargaen las ruedas y la tensión en el cable deberá ser menor a 1/50.Las grúas cable tienen algunas ventajas como ser: Grandes distancias entre puntos,carros pequeños y ausencia del peso de un puente. Las desventajas son: Capacidad decarga baja y alta resistencia al desplazamiento del carro.
El uso de cadenas en equipos de elevación comparado con los cables metálicos tieneuna significación secundaria o inferior, por las siguientes desventajas:-Solo es posible usarlas con bajas velocidades.-Peso propio elevado o grande.-Sensible a golpe empujón debido a mínima pequeña elasticidad.Por otra parte tiene las siguientes ventajas:-Alta capacidad de carga.-Excelentes características de resistencia a la corrosión y calor.Existen una variedad de tipos de cadenas siendo las principales las cadenas calibradas
y las cadenas de rodillos, siendo las primeras las más usadas como elemento detracción o como estrobos para sujetar cargas.
A.1.- CADENAS CALIBRADAS.-
Fig.1.- Dimensiones de cadenas calibradas.
En la figura se muestran las dimensiones principales de una cadena calibrada. Siendo den diámetro del eslabón, t el paso entre eslabones y b el ancho del eslabón. Lasdimensiones características de estas cadenas calibradas para uso en maquinas deelevación se muestran en las tablas DIN 765, 766 y 5684. Tienen favorablespropiedades de buena movilidad y movimiento, precios bajos y trabaja con pequeñosdiámetros de arrollamiento. Por eso último puede usar tambores y poleas de diámetromenor por lo que momento de carga correspondiente disminuye.
Se permite una velocidad máxima para las cadenas calibradas hasta 1 m/s.La construcción de cadenas consiste en eslabones de acero St 35.13 K soldados alarco y para cadenas de gran tamaño con eslabones fundidos de aceros de fundiciónGS-45 (Grau Stahl).
A.2.-CALCULO DE CADENAS CALIBRADAS.-
Se basa en la tracción tomando en cuenta el valor zzul del material de la cadena. Por
ejemplo:Para cadenas según DIN 765 y DIN 766 (Calidad normal) zzul = 6 kN/cm2.
Para cadenas según DIN 5684 (Alta calidad) zzul = 12.5 kN/cm2.
El diámetro mínimo de eslabón dmin se determina por la ecuación:
zzul
LF d 2
min
zzul
LF d
8.0min
Donde:dmin= Diámetro mínimo del eslabón en cm.FL= Carga en kN.
zzul =Resistencia a la tracción en kN/cm2.
En las cadenas de gran longitud se debe tomar en cuenta el peso propio de la cadena,luego la ecuación será:
zzul
L lgqF d
8.0min
Siendoq=Peso propio lineal de la cadenal= Largo de la cadena
A.3.-Grados de calidad y tipos de cadena según las normas DIN.-
A.3.1. Cadena comercial.-
DIN 5685
No calibrada, no ensayada, cadena de acero redondo con eslabones largos ocortos.Observación: No es indicada para aplicar en maquinas de elevación ni parasujetar cargas fijas.Cadena comercial DIN 5685 eslabón corto.Cadena comercial DIN 5685 eslabón largo.
A.3.2. Cadena no calibrada
Es una denominación utilizada en la industria para cadenas de acero redondo contolerancias superiores que en las cadenas calibradas.
EN 818-2Cadena de acero redondo no calibrada y ensayada; grado 8.Cadena grado 8: paso t = 3 veces el diámetro d.
DIN 5687-1Cadena de acero redondo no calibrada y ensayada; grado 5.Obs.: principalmente usada en eslingas para la industria, DIN 5688-1.Cadena grado 5: paso t = 3 veces el diámetro d.
DIN 32891 Cadena de acero redondo no calibrada y ensayada; grado 2.
Es una denominación utilizada en la industria para cadenas de acero redondo contolerancias inferiores que en cadenas no calibradas, para lograr un buen acoplamientocon la rueda dentada o nuez de tracción.
DIN 762-1 Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, para uso en transportecontinuo. Grado 2, paso 5 veces d.
DIN 762-2Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, para uso en transportecontinuo. Grado 3, paso 5 veces d.
DIN 764-1
Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, para uso en transportecontinuo. Grado 2, paso 3,5 veces d.Observación: Notar que estas cadenas no son indicadas para su uso comocadenas de elevación o en eslingas de cadena.Cadena grado 2: paso t=3,5 veces diámetro d. Tolerancia clase A.Cadena grado 2: paso t=3,5 veces diámetro d. Tolerancia clase B.
DIN 764-2
Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, para uso en transportecontinuo. Grado 3, paso 3,5 veces d.Observación: Notar que estas cadenas no son indicadas para su uso como
cadenas de elevación o en eslingas de cadena.Cadena grado 3: paso t=3,5 veces diámetro d. Tolerancia clase A.Cadena grado 3: paso t=3,5 veces diámetro d. Tolerancia clase B.
DIN 5684-1Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, ideal para uso o aplicacionesen máquinas de elevación; grado 5.
DIN 5684-2Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, ideal para uso o aplicacionesen máquinas de elevación; grado 6.
DIN 5684-3Cadena de acero redondo calibrada y ensayada, ideal para uso o aplicacionesen máquinas de elevación; grado 8.
Las cadenas calibradas se dividen en clases, que se corresponden con las propiedadesmecánicas del producto acabado y no simplemente con la resistencia del material. Cada
clase se identifica con una letra para las cadenas calibradas o con una cifra para lascadenas no calibradas. La letra o la cifra indica la tensión o resistencia media a la cargade rotura mínima, tal como se muestra en la tabla siguiente:
Clase Tensión media a la carga de roturamínima especificada N/mm2 Cadena calibrada Cadena no calibrada
M 4 400P 5 500S 6 630T 8 800V 10 1.000
Las cadenas de calidad son aquellas cadenas de acero redondo que han sidoverificadas y que cumplen con los requisitos de normas respectivas (Ej:DIN).
Para la marcha uniforme de la cadena sobre un piñón de cadena, los eslabones decadena se mueven sobre una curva. La velocidad media de la cadena será:
60
nt zvm
Con ayuda del gráfico A.- la ecuación anterior se puede escribir como:
zsendon zvm º180
60
Siendo:vm= Velocidad media de la cadena en m/sn = rpm del piñón o nuez.z = número de dientes del piñón o nuez en m .Do= diámetro primitivo de piñón o nuez en m.
A.4.1.- Rodillos y piñones para cadenas calibradas.-
Los rodillos guía para cadenas calibradas se clasifican en rodillos con pestaña o rodillos
sin pestaña, ver figura A.- El diámetro del rodillos se puede obtener de la relación:d D R 20
DondeDR= Diámetro de rodillos guía.d= Diámetro de cadena.Para dimensionar el piñón de cadena calibrada o nuez se usan:
Una eslinga es un elemento intermedio que permite enganchar una carga a un ganchopara izado o para tracción.
Existen varios tipos de eslingas: De cable de acero, de cadena o de fibra textil algodón,poliéster o una tejido combinada de ambas. Los de cable de acero son más conocidoscomo estrobos. Cuando un estrobo de uno o más brazos se utiliza en forma no verticalsino inclinada, debe tomarse en cuenta el incremento de fuerza en el ramal debido a lafuerza de compresión. Esta fuerza se mide con el ángulo horizontal definido por L/H(longitud entre altura).
Las fuerzas que se producen en las eslingas se muestran en la siguiente figura:
Las eslingas de fibra textil pueden ser de algodón, poliéster u otro material sintético ouna mezcla de ambos materiales por ejemplo 50% de algodón y 50% de poliéster. Laseslingas de fibra textil ofrecen muchas ventajas en su uso como ser:
-No estropea, daña o raya la superficie de las cargas.-Son muy ligeras y flexibles, fáciles de manejar y se ajustan a la carga.- Son seguras y mantienen la carga sin deslizarse, las fibras de aguante interioresestán cubiertas y protegidas por las fibras exteriores. Todas las eslingas tienen buenosfactores de seguridad de hasta 5.-Tienen una vida útil más larga con respecto a las cuerdas de cáñamo, puesno sepudren, no se enmohecen y son resistentes a todo tipo de bacteria, a muchos químicosy tiene resistencia excelente a la abrasión.-Son económicas y proporcionan una larga vida de servicio.Las desventajas son:-Es sensible a la temperatura, no es recomendable su uso en temperaturas arriba de
100º C.-Si la eslinga de fibra es expuesta en forma continua a la luz ultravioleta se veráafectada su capacidad de carga.Las eslingas se pueden disponer de varias maneras, como se muestra en la figurasiguiente: