17688187 - Memoria - Puente - grua - de - 100-10 - t - de - capacidad - y - 25 - m - de - luz - 1

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Puente grúa de 100/10 t de capacidad y 25 m de luz 1

Resumen

El montaje de las centrales de generación eléctrica requiere necesariamente desplazar grandes piezas de forma precisa. Tal es el caso del montaje sobre sus cojinetes del cigüeñal de un motor diésel cuya masa puede alcanzar las 100 toneladas. Para efectuar dicha operación se requiere un aparato de elevación, concretamente un puente grúa, que debe ser capaz no sólo de desplazar dicha carga, sino que además debe hacerlo lentamente, de forma precisa y, sobretodo, minimizando la amplitud de las oscilaciones de la carga que provocarían el golpeteo del cigüeñal sobre el cojinete causando así la rotura éste. Por esta razón, los puentes grúa para el montaje de centrales eléctricas se proyectan no sólo de capacidad suficiente, sino además con una elevada rigidez. Este hecho se pone de manifiesto en la especificación de la deflexión máxima admisible para la viga principal del puente, pasando de un valor del orden de 1/250 de la luz entre raíles en los puentes convencionales hasta 1/1000 en los puentes de montaje.

Por otra parte, es necesario remarcar que salvo que se produjera una rotura inesperada del componente cuya masa establece la capacidad de carga del puente, en este caso el cigüeñal antes mencionado, la grúa no efectuará posiblemente a lo largo de su vida en servicio más de las dos operaciones a plena carga correspondientes al montaje y posterior desmantelamiento de la central.

Para el montaje de las piezas restantes de menor tamaño, así como para llevar a cabo las tareas de mantenimiento de la planta, suele disponerse además un segundo mecanismo de elevación sobre el mismo puente. Dicha elevación auxiliar, de menor capacidad de carga, opera frecuentemente a mayor velocidad que la principal.

La sintetización de todo lo anteriormente expuesto conduce al hecho de que estos puentes singulares están específicamente dimensionados para efectuar un número muy reducido de maniobras a plena carga y que, en consecuencia, están tremendamente sobredimensionados para las restantes operaciones. Así pues, se proyectan y construyen a medida y son únicos.

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Resumen1
Sumario3
1. Glosario de términos7
2. Prefacio9
2.1. Motivación del proyecto9
2.2. Los aparatos de elevación en la industria9
2.3. Los puentes grúa10
2.4. Los puentes grúa para el montaje de centrales eléctricas10
3. Introducción13
3.1. Objetivo del proyecto13
3.2. Alcance del proyecto13
4. Especificación del proyecto15
4.1. Criterios de diseño15
4.2. Condiciones de servicio17
5. El carro19
5.1. Los ganchos19
5.1.1. Generalidades19
5.1.2. Selección19
5.2. Estudio de la transmisión por cable20
5.2.1. Disposición20
5.2.2. Rendimiento23
5.3. Los cables23
5.3.1. Generalidades23
5.3.2. Dimensionamiento y selección25
5.3.3. Dispositivos de sujeción27
5.4. Dimensionamiento de las poleas31

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5.5.1. Cálculo del diámetro mínimo32
5.5.2. Cálculo de la longitud mínima32
5.6. Accionamiento de los tambores35
5.6.1. Cálculo de las relaciones totales de reducción37
5.6.2. Selección de motores38
5.6.3. Selección de los reductores de alta velocidad41
5.6.4. Diseño de las etapas de reducción de baja velocidad43
5.7. La traslación del carro46
5.7.1. Dimensionamiento de las ruedas46
5.7.2. Cálculo de la relación de transmisión49
5.7.3. Selección del motor49
5.7.4. Selección del reductor de alta velocidad51
5.7.5. El piñón de ataque51
6. El puente53
6.1. La traslación del puente53
6.1.1. Dimensionamiento de las ruedas53
6.1.2. Cálculo de la relación de transmisión54
6.1.3. Selección de los motores54
6.1.4. Selección de los reductores de alta velocidad5
6.2. Los carriles56
7. Inspecciones y pruebas57
8. Seguridad de operación de la máquina59
8.1. Interruptores59
8.2. Contactos de fin de recorrido59
8.3. Conductos y cableado60
8.4. Tomas de tierra60
8.5. Alumbrado60
8.6. Señal acústica de aviso61

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9. Mantenimiento y lubricación63
9.1. Mantenimiento de los cables de elevación63
9.2. Protección de la estructura63
9.3. Lubricación de los cojinetes64
9.4. Lubricación de los reductores de alta velocidad64
10. Pintura65
10.1. Preparación de las superficies65
10.2. Aplicación de las pinturas65
10.3. Tipo de pintura6
1. Estudio de impacto ambiental67
1.1. Impacto visual67
1.2. Contaminación acústica67
1.3. Residuos especiales67
1.4. Desmantelamiento y reciclaje67
Conclusiones69
Agradecimientos71
Bibliografía73

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1. Glosario de términos

Aparejo: Sistema de poleas compuesto de dos grupos, uno fijo y el otro móvil. Una cuerda o un cable, afianzado por uno de sus extremos en el armazón de la primera polea fija, corre por las demás mientras en su otro extremo actúa la fuerza. Polipasto.

Cabrestante: Torno que se emplea para mover grandes pesos por medio de una maroma o cable que se va arrollando en él a medida que gira movido por un motor.

Cáncamo: Pieza de acero en forma armella que sirve para fijar cables o amarrar cabos.

Eslinga: Maroma provista de ganchos para levantar grandes pesos.

Guardacabos: Pieza de forma almendrada, generalmente metálica y agujereada por el centro, utilizada para reforzar y dar forma a un ojal practicado en el extremo de un cable doblándolo sobre sí mismo.

Polipasto: Sistema de poleas montado sobre una traviesa a la que se fija un gancho.

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2. Prefacio

2.1. Motivación del proyecto

La idea de desarrollar este proyecto surge tras una visita guiada a los grupos 1 y 2 de la central térmica Ibiza I. Dicha central fue construida en 1979 y genera energía eléctrica mediante motores diésel. Para llevar a cabo el montaje y posterior mantenimiento de los diversos componentes de la planta, se instaló en la misma un puente grúa con dos mecanismos independientes de elevación. El primero de ellos, la elevación principal, tenía una capacidad de carga de 85 t y se dimensionó específicamente para efectuar el montaje de los grandes cigüeñales de los dos motores diésel que suministraban la potencia. El segundo, la elevación auxiliar, tenia una capacidad de carga de 15 t y servía para el montaje de las piezas menores, así como llevar a cabo las labores de mantenimiento cotidiano. La luz entre carriles del puente era de 2 m.

Este documento trata de reproducir una máquina similar, con las mismas condiciones de operación y servicio pero con distintas medidas y capacidades de carga.

2.2. Los aparatos de elevación en la industria

A lo largo de la historia, la industria siempre ha dependido en mayor o menor medida de la maquinaria pesada para poder llevar a cabo su actividad. A causa de la amplia diversidad de la industria moderna, existen un sinfín de aplicaciones que requieren procesos y maquinaria específica. Sin embargo, existen determinadas máquinas que, por la naturaleza de su funcionalidad, tienen cabida en prácticamente todo el ámbito industrial. Tal es el caso de los aparatos de elevación. La constante necesidad de mover grandes cargas en tiempos pequeños convierte a dichos aparatos en verdaderos protagonistas dentro del mundo industrial.

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A excepción de las pequeñas grúas para la industria ligera u otras actividades, la diversidad de tipos es tan grande que hace inviable la construcción en serie de los aparatos de elevación. Incluso los aparatos más generalizados, como los puentes grúa o las grúas giratorias, difieren mucho tanto por la velocidad de funcionamiento, como por la capacidad de carga o la altura de elevación. Por esta razón, cada aplicación requiere frecuentemente un estudio detallado y un proyecto a medida.

2.3. Los puentes grúa

A pesar de que se usan tanto en el interior de las fábricas como en superficies descubiertas, la disposición de los puentes grúa los convierte muchas veces en la única solución viable para el desplazamiento de grandes cargas dentro de las naves industriales. Estos aparatos están formados por un puente que puede desplazarse transversalmente sobre raíles, encima del cual se encuentra un carro que a su vez puede desplazarse a lo largo del puente. Dicho carro porta el cabrestante desde el que se descuelga el gancho. La combinación de los movimientos del puente y del carro hace posible posicionar el gancho sobre prácticamente cualquier punto de la superficie de la nave.

2.4. Los puentes grúa para el montaje de centrales eléctricas

En el sector eléctrico y más concretamente en las centrales de generación eléctrica, no se requiere desplazar constantemente grandes cargas para desempeñar la actividad de la planta. No obstante, el gran tamaño de la maquinaria utilizada para producir la electricidad como son los alternadores, los motores o las turbinas requiere la instalación dentro de la propia planta de un puente grúa de gran capacidad para llevar a cabo el montaje de los grupos durante la construcción de la central. Dicha grúa deberá ser específicamente dimensionada en cuanto a capacidad de carga para levantar la pieza más pesada de todas cuantas deberán montarse.

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Asimismo, y puesto que el puente deberá desplazarse sobre los muros de hormigón de la propia nave, éste deberá proyectarse con unas dimensiones acordes a la central en la que se instalará. La luz entre raíles y la altura disponible sobre éstos son pues parámetros determinados por el tamaño de la nave.

Por otra parte, la naturaleza de la tarea a realizar, esto es, el montaje preciso de piezas delicadas de gran tamaño, requiere tanto una elevada rigidez del puente para minimizar las oscilaciones de la carga alrededor de la posición de equilibrio, como una velocidad de operación extremadamente reducida.

Frecuentemente, se dispone además sobre el carro un segundo mecanismo de elevación de menor capacidad de carga y mayor velocidad de operación para llevar a cabo tanto el montaje de las piezas de menor masa, como las tareas de mantenimiento ordinario de la planta.

Puesto que a diferencia de otras actividades, la capacidad de producción de la planta no depende directamente de la operación de la grúa, y dada además la reducida velocidad de movimientos, los tiempos de arranque y parada de la máquina son completamente irrelevantes.

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3. Introducción

3.1. Objetivo del proyecto

El presente proyecto trata de plasmar el proceso de diseño mecánico de un puente grúa de montaje de gran tamaño. Dada la gran envergadura de la máquina, así como el elevado número de componentes que sobre ella se disponen, no se analizarán en profundidad todos y cada uno de dichos componentes, puesto que algunos de ellos podrían incluso ser objeto de un proyecto completo.

Así pues, el objetivo de este documento es presentar de forma sucinta y a modo de solución global el proceso de diseño de un puente grúa, empezando por los ganchos de los que se cuelga la carga y terminando en las ruedas que portan el propio del puente. Dicho proceso tratará de exponerse de forma ordenada, metódica y secuencial de forma que el orden lógico de las cosas resulte intuitivo a prácticamente cualquier lector.

3.2. Alcance del proyecto

Al tratarse de un proyecto suficientemente extenso y complejo y de contenido principalmente mecánico, no se abordarán otros aspectos como puedan ser la instalación eléctrica, cableado, equipos de control de la máquina, etc. Asimismo, se realizará un estudio de la estructura de soporte únicamente con fines de dimensionamiento, huyendo de los detalles constructivos de dicha estructura.

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4. Especificación del proyecto

4.1. Criterios de diseño

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