PUENTES

RODANTES

O

PUENTES

GRUAS

PUENTES GRUAS

Los puentes rodantes o puentes grúas son las máquinas de elevación de mayor utilización dentro de la

industria. Así el puente en sus tres movimientos, de traslación del carro, de traslación del puente y de elevación de

la carga barre totalmente el paralelepípedo formado por las tres coordenadas rectangulares que corresponden a: la

longitud de la carrera del puente, la luz del puente y la elevación del gancho.

Son máquinas utilizadas para la elevación y transporte de materiales generalmente en proceso de

almacenamiento o en curso de su fabricación.

Un puente grúa está formado por una doble estructura formada por un par de vigas, las que rematan en

forma transversal en cada uno de sus extremos en vigas testeras, dotadas de ruedas con doble pestaña que

encarrilan sobre rieles, lo que le permite un desplazamiento en forma sincronizada. Apoyado en dicha estructura,

se desplaza encarrilado en la misma un carro automotor que posee un polipasto o guinche de levante cuyo

cableado de izamiento discurre entre ambas vigas. La combinación de estructura y carro permite actuar sobre la

superficie delimitada por la longitud de los rieles por los que se desplazan los testeros u la separación entre ellos

Los raíles de desplazamiento están aproximadamente en el mismo plano horizontal que el carro y su altura

determina la altura máxima operativa de la máquina.

La elevación de los carriles implica la existencia de una estructura para su sustentación. En máquinas al aire

libre la estructura es siempre específica para este fin; en las de interior puede ser aledaña o incorporada a la de la

propia nave atendida por la máquina. La figura muestra las partes del puente.

El lugar de trabajo juega un papel importante, en especial en aquellas grúas que prestan servicios a la

intemperie, se deben tener cuidados especiales para proteger los mecanismos de la acción de la lluvia y otras

inclemencias del tiempo.

El proyecto de la grúa se realiza siguiendo los siguientes pasos

1.- La distancia medida entre los rieles de traslación del puente llamada luz del puente

2.- La carga a levantar por la grúa o capacidad de levante

3.- La altura de elevación del gancho.

4.- La velocidad de desplazamiento del gancho

5.- La carrera longitudinal de la grúa.

6.- La velocidad de traslación de la grúa

7.- La velocidad de traslación del carro

8.- Tipo y tiempo de servicio.

8.- Lugar de instalación ( cubierto o descubierto ).

ESTRUCTURA En su forma más simple las grúas están constituidas por un de par vigas muchas veces dispuestas para que

trabajen en forma paralela. Las más importantes son.

Vigas principales Son vigas que están dispuestas en forma transversas al desplazamiento del puente, llamadas también vigas

de carga

Vigas de cabecera o testera. Las vigas principales son unidas en sus extremos por las vigas de cabecera o testera las que poseen ruedas

permitiendo el desplazamiento del puente sobre las vigas carrileras, colocadas a una altura conveniente donde la

grúa prestará sus servicios.

Vigas laterales Sirven para sostener la barandilla y el pasillo y el pasillo del puente. Juntamente con la viga principal forma

un conjunto más resistente. La figura muestra un esquema de la estructura del puente.

CLASIFICACION

Puente mono riel Si el carro se desplaza sobre una sola viga. Su capacidad de carga máxima es del orden de las 16 toneladas

con una luz de hasta 39 metros

Los cálculos de los expertos que miden la relación costo beneficio recomiendan que las grúas de una sola

viga se elijan de acuerdo al cuadro siguiente.

Puente birriel Las vigas principales son dos dispuestas en forma paralela. Este tipo de estructura no tiene limitaciones en

cuanto a la capacidad de carga y a la luz.

VIGAS Según la forma de la estructura de las vigas principales las podemos clasificar en, vigas de alma llena y

vigas reticuladas o de alma calada.

VIGAS DE ALMA LLENA Tienen ventajas y simplicidad en su construcción y son muy ventajosas para cargas y luces grandes. Es

necesario cuidar en ellas la elasticidad estática mediante:

Pandeo lateral.

Puede ser iniciado por una carga lateral pequeña, debida a fuerzas de inercia en el frenado, clavado de las

ruedas sobre los carriles del puente o viento transversal. Se elimina dando mayor rigidez transversal al ala sobre la

que actúa la carga lateral o agregando una viga lateral que aumente dicha rigidez.

Pandeo del alma

Se evita adoptando un alma de buen espesor. Si este es mayor de 1/ 50 la altura del alma, no necesita

refuerzos.

Las vigas de alma llena se clasifican en:

a) Perfiles laminados

b) Perfiles armados.

Vigas laminadas o estándar Son construidas con perfiles laminados estandarizados, pues son fabricadas en las acerías de acuerdo a las

normas específicas. Su uso solo es posible para cargas de hasta 20 toneladas constituyendo elementos de fácil

construcción y bajo costo. Debido a su pequeña altura y poca rigidez, exigen una atenta verificación de la flecha al

pandeo del alma. En cambio siendo estos perfiles de espesor del alma siempre mayor de 1/ 50 de la altura de su

alma, no es necesario la verificación al pandeo del alma.

Vigas armadas Estas vigas en puentes grúas para elevar grandes cargas. Pueden ser construidas mediante roblonado o

soldadas.

Vigas roblonadas Son construidas utilizando roblones o remaches para la unión de las chapas de acero. Un roblón es un

elemento de acero de forma similar a un tornillo pero sin rosca el cual se introduce en los agujeros de las chapas

metálicas de la unión a realizar. Posteriormente la punta del mismo o parte opuesta a la cabeza se calienta hasta

alcanzar una temperatura suficiente para moldearla dándole aproximadamente la misma forma de la cabeza, de

esta manera las chapas quedan unidas.

Para las dimenciones fundamentales de la viga pueden tdomarse como inicio si llamamos h la altura del

alma de la viga:

h = 1/ 10 a 1/16 de la luz del puente el espesor del alma se toma.

t = 1/ 100 de la luz del puente

Vigas de alma llena soldada En la actualidad todas las vigas son construidas mediante el método de aporte de soldadura para la unión de

las chapas, ello da como resultado una viga más fácil de construir y más liviana que una roblonada. El aporte de

soldadura se hace mediante arco eléctrico ubicando los cordones en forma alternada a ambos lados del alma.

Las dimensiones fundamentales se toman de acuerdo a la figura y al criterio siguiente.

Espesor del alma: t = h/ 10

Altura del alma: h = 1/ 10 a 1/ 15 de la luz El espesor de las alas se toma aproximadamente igual al espesor del alma.

Vigas de doble alma También llamadas vigas tubulares o vigas con sección en forma de caja.

Se emplean para estructuras de gran resistencia. Su caja está formada por:

a) Dos planchas verticales que forman el alma.

b) Una ( dos o tres ) planchas horizontales en cada una de las alas, que forman junto con las cantoneras

las cabezas de la viga

c) Cuatro hierros en L ( dos por cada cordón) que constituyen las cantoneras.

Todo el conjunto se roblona o se suelda.

MECANISMOS DE TRASLACIÓN Pueden ser accionados en forma manual, mediante poleas y reductores, como también utilizando motores

eléctricos. En ambos casos los esquemas son similares.

Apoyo sobre los ejes.

Se utilizan cojinetes de fricción o rodamientos, para instalar cojinetes de ficción debe considerarse que ellos

ocupan un espacio a lo largo del eje equivalente al doble o triple que en el caso que se monten cojinetes de

rodadura o rodamiento. En puentes pequeños los fabricantes prefieren utilizar cojinetes de ficción en vez de

rodamientos por su costo sustancialmente inferior.

Numero de ruedas. Varían de cuatro a ocho, de acuerdo a la carga a transportar. El diámetro máximo de acuerdo a normas es de

1200 milímetros pero en forma muy rara llegan a medir por encima de los 620 milímetros

MOTORIZACION

Se la realiza sobre pares opuestos de ruedas, con el fin de evitar la deformación pantográfica del puente o el

cruzamiento del mismo si la motorización de la ejecutara sobo una sola rueda.

Esquemas básicos para la motorización

Se tienen cuatro esquemas básicos

Comando a través de dos ruedas

Se utiliza un motor eléctrico ubicado en el centro de le distancia entre ambas ruedas a motorizar, el motor

descansa sobre un pasadizo, y posee en su eje trasero frenos con zapatas accionado mediante electroimán.

El eje delantero del motor es acoplado a un reductor de engranajes, con doble salida para hacer entrar en

movimiento ambas ruedas motoras opuestas.

La acometida a las ruedas motrices se lo ejecuta mediante un reductor compuesto de piñón y corona.

La transimicon del movimiento entre el reductor del motor y el de las ruedas se lo rehaliza mediante ejes,

los cuales dado su gran longitud deben absorver choques y desalineamientos, por lo cual poseen

acoplamientos elasticos y apoyos con cojinetes intermedios.

Los acpoles elasticos son construidos de partes metálicas y de caucho bulcanizado sobre ellas

Comando mediante cuatro ruedas y un motor

La diferencia con el anterior es el de poseer cuatro ruedas motoras en grupos de dos, lo pares opuestos

meciante piñón y corona. estan conectados.

Comando mediante cuatro ruedas y dos motores

La figura da detalles de los acoplamientos entre componentes.

Comando individual en cada rueda.

Se emplea un motor acoplado a un reductor de tornillos sin fin y corona para accionar cada rueda. Este

sistema se encuentra en forma muy frecuente en la industria de EEUU, ellos utilizan motores de corriente

continua acoplados en paralelo, y controlados mediante un comando doble de esta forma se elimina el largo

eje de transmisión y sus acoples flexibles dando al sistema una gran rigidez

El sistema de motor independiente surgió por el hecho de que en los puentes siderúrgicos de gran longitud

siempre se ha presentado el peligro del desgaste de las ruedas debido a pequeñas diferencias entre sus

diámetros o por el des alineamiento entre carriles.

Velocidades de traslación del puente Las velocidades de traslación recomendadas son de 130 metros por minuto, cuando se requiere una

traslación más rápida se utilizan hasta 161 metros por minuto, en este caso se eliminan de la transmisión la

reducción sobre las ruedas.

Para evitar el patinaje de las ruedas motoras en el momento de partida es necesario definir el número de

ruedas, se adopta el criterio que para un máximo de seis ruedas como apoyo del puente y una velocidad de

60 metros por segundo, dos ruedas motoras son suficientes. Para ocho ruedas y una velocidad de un metro

por segundo también con dos ruedas motoras se evita el patinaje, por encima de estos límites es necesaria la

utilización de cuatro ruedas motoras.

CARRO

Está compuesto de tres elementos: estructura, sistema de levante y sistema de traslación.

Estructura

Es un chasis de acero apoyado en cuatro ruedas, dos de las cuales son motoras. La parte superior es una red

construida de perfile I o tipo caja, que sirve de apoyo de las partes mecánicas y circuitos electricos, comlo

tambien deben soportar los esfuerzos que estos mecanismos introdudcen.

El bastidor constituye una estructura hiperestática, por lo cual su cálculo es complejo sumando a esto que las

fuerzas que actúan sobre él son difíciles de determinar. Los perfiles se unen entre si mediante soldadura

constituyendo una estructura compacta.

Sistema de traslación Es similar al sistema de traslación del puente siendo más común el uso de dos ruedas motoras.

SISTEMA DE LEVANTE

Obedece al esquema de la figura siguiente

Tenemos:

Motor con freno de zapata accionada a electroimán

Reductor con acoplamiento elástico

Piñón y corona del tambor, doble o simple de acuerdo a la longitud

Tambor con eje fijo.

Guinche con doble velocidad. Muy usado cuando hay necesidad de un movimiento más lento en el descenso de la carga. Obedece al

esquema mostrado en le figura donde es necesario de dos motores eléctricos acoplados entre si por un tren

de engranajes planetarios

Los engranajes que intervienen en este sistema son:

A: Engranaje sobre el eje del motor II

B: Corona dentada en su interior y en su exterior

C: Engranajes satélites

D: Engranaje sobre del motor I

F: Brazo de satélites

G: Engranaje sobre el brazo F

H: Corona del tambor.

Las posibilidades para las dos velocidades son:

Motor II frenado: Corona B frenada por el piñón A

Motor I funcionando → acciona D → acciona satélites C que giran sobre corona B frenada → acciona

brazo F → acciona G → acciona H → gira el tambor.

Motor I frenado

Engranaje D frenado → acciona A → acciona corona B externamente→ acciona satélites C que giran

sobre libremente sobre engranaje D frenado → los satélites arrastra brazo F→ giran G y H → gira el tambor.

Cabinas

Deben ser proyectadas de forma que ofrezcan una buen visibilidad para que el operado tenga excelente vista

de la carga, deben responder a estrictos conceptos de ergonomía en cuanto a las dimensiones y visión del

tablero de control

Construidas en chapa doble de 1/4" para cabinas de servicio severo y 3/6" para cabinas de servicio pesado,

con material aislante acústico y térmico en su interior.

Los vidrios son de tipo termo panel armado templados de 10 + 10 + 10 mm. parte frontal y laterales acordes

a los requerimientos del cliente

Alfombras de goma en el piso de la cabina y alfombra tipo moqueta en pared.

El diseño está adaptado para colocar un sillón con comandos incorporados con todo el cableado realizado a

los efectos de poder realizar el reemplazo en forma modular rápida. La cabina deberá ser climatizada.

RUEDAS Las ruedas de los puentes grúas son fabricadas provistas de dos pestañas, raramente de una sola. La achura

entre pestañas es ligeramente superior a la anchura del carril. La superficie de rodadura sobre carriles

Vignole esta perfectamente torneada según el perfil correspondiente permitiendo asi un mejor contacto. En

todo caso el radio de la pestaña debe ser menor que el redondeo del carril para evitar que las ruedas monten

dobre él. Las pestañas deben ser ampliamente dimensionadas, dado que son solicitadas por las fuerzas de

guiado, frecuentemente muy importantes y estan expuestas a un gran desgaste. En la figura se muestra una

rueda no motriz montada sobre un eje fijo, en la que se ha utilizado cojinetes de ficcion

El cubo es la parte de la rueda que apoya sobre el eje fijo, la llanta es la parte superior de la rueda que apoyo

sobre el carril, el sector de unión entre cubo y llanta toma el nombre de alma de la rueda. El eje es soportado

mediante perfiles laminados los que son protegidos del desgaste que el cubo de la rueda ejerza en su

movimiento rotatorio mediante chapas de desgaste de acero al molibdeno.

Si se trata de una rueda motriz sobre ella es montada una corona mediante elementos roscados lo que

permite el cambio de alguno de los elementos si llegase a tener defectos en función al uso en la explotación

del puente.

La corona es montada sobre la rueda perfectamente centrada pues ella posee tetones o salientes que

permiten el encaje correcto de la corona para luego ser fijada mediante los pernos y tuercas.

Resistencia a la rodadura Una rueda que gira en un soporte y se mueve en la dirección de un carril, cargada con P kilogramos y

montada sobre un eje de diámetro d en centímetros, encuentra una resistencia a la rodadura que se compone

de la resistencia a la rodadura de de la ruedas sobre el carril y la resistencia de los cojinetes sobre su eje:

( )2

2

P dW f

D

Con f = 0.05 brazo de la resistencia a la rodadura

µ = coeficiente de fricción del eje, puede toma los valores de 0,08 para casquillos y 0,0015 para

rodamientos.

A esta resistencia se añaden los rozamientos sobre las pestañas y el cubo ya que los aparatos de elevación

sobre todo si son de gran capacidad tienden a avanzar oblicuamente y a cargar sobre las pestañas y las partes

frontales de los cubos.

Además los carriles nunca están rigurosamente planos, su separación varia, el montaje de las ruedas

tampoco es exacto y sus diámetros pueden tener algunas diferencias. Todos estos factores tienen una

influencia desfavorable sobre la resistencia a la rodadura.

La mayoría de las resistencias a la rodadura ocasionadas por el viento las inclinaciones y las curvas deben

ser evaluadas en forma separada.

Como promedio pueden admitirse como promedio para las resistencias de 20 kilogramos por tonelada

métrica trasportad si el montaje de la rueda es sobre casquillos y 7 toneladas kilogramos por tonelada

métrica si el montaje es sobre rodamientos.

CARRILES.

Cuando es necesario soportar grandes cargas los fabricantes europeos frecuentemente utilizan los carrieles o

rieles llamados Burbach que presentan una cabeza ancha y una base o patín muy ancho que favorece la

fijación del carril.

Los carriles laminados son menos frecuentes. De suministran rectangulares, con las esquinas superiores

redondeadas o achaflanadas, o con superficie bombeada.

Sobre fundaciones en hormigón se emplean los rieles Vignole a causa de su esbeltez ya que ello le

proporciona un gran momento de inercia dándole una gran resistencia.

Fijación sobre fundaciones de hormigón

Una forma de fijación es la mostrada en la figura, mediante espárragos de anclaje. Ellos están anclados sobre

en la viga hormigón mediante tacos de hormigón – amianto, esta disposición tiene la desventaja de la difícil

tarea para el cambio de la fijación cuando presenta defectos en razón del uso.

La forma más efectiva de lograr la fijación del carrie es la de colocar tirafondos anclados en los tacos de

hormigon – amianto lo que gracias a la elasticidad de este tipo de material las vibraciones son efectivamente

absorvidas y el cambio de los tirafondos se ejecuta con mucha facilidad.