| TAZ-PFC-2010-168 |
Diseño y comprobación estructural de carro de elevación para grúa portacontenedores
Aríñez Raich, Jorge
Dipasquale, Luca (dir.)
Cueto Prendes, Elías (ponente)
Universidad de Zaragoza,
CPS,
2010
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras
Ingeniero Industrial
Resumen: El presente proyecto, enmarcado dentro de la modificación general de dos grúas para el puerto de La Spezia (Italia), tiene como objetivo el análisis y validación estructural, de los diferentes componentes del carro de elevación de una grúa portacontenedores en las diferentes etapas de su concepción. Estas van desde el primer estudio realizado, hasta la construcción del mismo. El desarrollo del proyecto está compuesto, por lo tanto, por dos grandes fases; una primera, en la que el cálculo estructural se enfocaba al diseño y se trabajaba en paralelo con los proyectistas mecánicos, y una segunda fase en la que las comprobaciones realizadas, tenían el fin de verificar la estructura ante los problemas surgidos durante la construcción del carro. Estas comprobaciones se realizan de acuerdo con la norma de referencia de aparatos de elevación, la F.E.M. 1.001. El carro de elevación en estudio carece de maquinaria de elevación solidaria a su movimiento. Ésta se emplaza en la sala de máquinas principal de la grúa, consiguiendo la elevación de la carga a través de un sistema de poleas de reenvío, situadas tanto en la parte posterior del girder como en la punta del brazo principal de la grúa. El cálculo general de la estructura se realiza por medio de un modelo de Elementos Finitos, implementado con el software Straus7 para el análisis del carro en cuestión. Se realiza pues el cálculo estático del comportamiento dinámico de la máquina. Esto se consigue a través de la introducción, en las diferentes condiciones de carga, de las aceleraciones y fuerzas de inercia a las que se ve sometida la estructura cuando está en funcionamiento. Esto comprende, tanto las inercias a las que está sometida la estructura portante del carro, como las inercias derivadas de la carga, es decir, del contendor que se eleva. El modelo incorpora también las posibles fuerzas que pueden aparecer sobre las ruedas debido a un ocasional desvío del carro en su recorrido sobre los raíles, así como combinaciones de carga que simulan una posible situación de emergencia del choque del carro contra los topes, esenciales para la seguridad del operador que dirige la instalación. Las combinaciones de carga resultantes, incluyen los coeficientes de mayoración, que prevé la norma F.E.M., para cada condición de carga particular. El modelo implementado queda, por lo tanto, compuesto por un total de 27 combinaciones de carga que simulan el completo comportamiento del carro en cuestión. El modelo de Elementos Finitos no es sino una herramienta más para facilitar las comprobaciones precisas para concluir que el carro de elevación puede trabajar con seguridad y normalidad con la manutención periódica adecuada. Los resultados arrojados por la solución del modelo (niveles tensionales de Von Mises, reacciones, diagramas de esfuerzos, desplazamientos, etc.) se han analizado a lo largo del proyecto y realizado los cálculos pertinentes con los mismos, lo que queda reflejado en la memoria y anexos del presente documento. Las comprobaciones esenciales para validar el comportamiento de la estructura, y la posterior entrega al cliente, son; la comprobación elástica, la comprobación de rigidez, y la comprobación a fatiga, siendo esta última la más importante dada la naturaleza y el uso de la estructura en análisis. De este modo, la citada comprobación a fatiga se lleva a cabo, en los elementos estructurales más importantes, mediante el cálculo manual que dicta la norma de referencia, y que se puede consultar en el apartado de anexos del presente proyecto. Dichos elementos estructurales, que se han visto sometidos al mencionado análisis, incluyen tanto los elementos de la estructura principal del carro (cabeceras, patas, vigas de conexión y soporte de las poleas), como ciertos elementos secundarios (soporte de la cabina y diagonales) que no son fundamentales para su funcionamiento pero sí son interesantes desde el punto de vista de la seguridad y el diseño de la máquina. La redacción del presente proyecto se ha realizado en dos volúmenes; el primero, el que incluye estas líneas, consta de memoria y anexos. La memoria describe la construcción y comprobación del modelo de E.F. de acuerdo al diseño final del carro. Los anexos incluyen una descripción de las fases de diseño por las que pasó el proyecto. También se disponen anexos de cálculo, donde se describen con mayor detalle ciertos cálculos relevantes para la implementación del modelo, y los anexos donde se muestran más detenidamente los resultados que se desprenden del software Straus7. El segundo volumen, incluye los planos constructivos realizados en la oficina técnica, los cuales, han sido la base de la geometría del modelo del software de Elementos Finitos.
Palabra(s) clave (del autor): Carro de elevación ; Elementos finitos ; Norma F.E.M. 1.001 ; Comprobación a fatiga ; Comprobación elástica ; Grúa portacontenedores
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Proyecto realizado para la empresa Officine Meccaniche Galileo, Srl.
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