TAZ-PFC-2012-001


Cálculo y diseño mediante aplicaciones informáticas de una nave metálica destinada a albergar un robot de ordeño automático en Sieso

Ivorra Ruiz, Víctor
Garcés Tebar, Antonio Javier (dir.) ; García Ramos, Francisco Javier (dir.)

Universidad de Zaragoza, EPSHUES, 2012
Ingeniería de Diseño y Fabricación department, Expresión Gráfica de la Ingeniería area

Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Química Industrial)

Abstract: RESUMEN DEL PROYECTO 1. ORIGEN DEL PROYECTO El proyecto surge como continuación de la colaboración existente entre la empresa Villa-Villera S. C. y la Escuela Politécnica Superior de Huesca en la realización de diferentes prácticas y de diversos proyectos fin de carrera. La empresa se dedica a la elaboración de quesos y productos derivados. Ubicada en Sieso del término municipal de Casbas de Huesca, decide ampliar sus instalaciones con el objetivo de adquirir nuevo equipamiento para mejorar sus procesos productivos. Así es como decide la construcción de una nave industrial, contigua a las naves ya existentes, en la cual además de estabular parte del ganado vacuno se instalará un robot para automatizar y optimizar el ordeño. 2. ENTORNO Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA NAVE El entorno físico de la construcción es de un terreno rural ligeramente accidentado con algunos obstáculos alrededor, como son las construcciones contiguas y el arbolado situado en una hilera en diagonal al noroeste–sureste de la granja. No tiene fachadas laterales, ya que el ganado puede resistir las adversidades climatológicas del lugar, y esto facilita la aireación de la posible acumulación de gases en el interior de la construcción. Los únicos límites físicos laterales son unos vallados metálicos de poca altura, puertas para el acceso y salida de los trabajadores y las reses, y unas cornadizas situadas en la fachada lateral orientada al suroeste. La ausencia de superficies planas en las fachadas, puesto que la carpintería metálica usada no constituye una superficie lisa sino agujereada, nos obligará a realizar el cálculo de las acciones del viento considerando la estructura como una marquesina. La estructura se compone de 8 pórticos idénticos sin cercha. Está desnuda lateralmente, y sus características principales son: - Longitud: 45,5 m - Luz: 21 m. - Altura pilares: 5 m. - Altura de cumbrera: 8,1 m aproximadamente. - Distancia entre pórticos: 6,5 m. - Cubierta con pendiente del 30 %. - Los pilares y dinteles son vigas IPE de acero S 275 - Las correas de la cubierta son perfiles conformados en frío CF 275 x 4.0, de acero S 235. - El cerramiento de cubierta está constituido por chapa PL 35/145 de espesor 0,7 mm. - La cubierta es solamente accesible para mantenimiento. - Las uniones pilar-dintel y entre dinteles son atornilladas. En la cimentación de la estructura se usa: - Hormigón HA-25. - Acero corrugado B 500 S. Las dimensiones son acorde a una distribución interior en la cual coexisten los alojamientos e infraestructura necesarios para la estabulación de 63 vacas, y las correspondientes medidas de higiene, y para la sala de ordeño con un robot automático. La solera será de hormigón. 3. CONTENIDOS PRINCIPALES. 3.1. CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA CON GENERADOR DE PÓRTICOS Y NUEVO METAL 3D. En cuanto al cálculo de la estructura, el objetivo de este proyecto es adquirir una base en el uso de los programas Generador de Pórticos y Nuevo Metal 3D aplicado al diseño de naves metálicas. El Generador de pórticos introduce de forma rápida y sencilla las acciones necesarias para el cálculo según el Documento Básico de Seguridad Estructural para las Acciones en Edificación (DB SE AE) del Código Técnico de la Edificación (CTE), teniendo en cuenta la situación geográfica de la nave, el entorno, el uso que se le va a dar, los cerramientos y la geometría básica del pórtico. Nos permite calcular también las correas de cubierta. Una vez definido el pórtico tipo de la nave así como su nº de unidades en la construcción, se exporta el modelo a Nuevo Metal 3D. En este programa podemos modificar los perfiles que usaremos en la estructura, sus características de pandeo, material... y añadir elementos estructurales como cartelas, rigidizadores, uniones atornilladas o soldadas entre elementos o los arriostrados de las cruces de San Andrés, con el fin de optimizar el dimensionado de la estructura. La cimentación también se calcula en este programa. Además, ofrece la ventaja de proporcionarnos vistas de conjunto o de piezas por separado en 3 dimensiones o en el plano y se pueden elaborar planos generales y de detalles constructivos. También se pueden confeccionar listados de obra muy completos con las descripciones, mediciones y resúmenes de cálculo de los distintos elementos, entre otras opciones. Se incluye en el proyecto una comparación de mediciones y características de los elementos de la nave según el tipo de pórtico usado: pórticos rígidos, biarticulados o triarticulados. En unas tablas se resume el total de material empleado en cada tipo de nave, así como los datos procedentes del análisis de la flecha en cubierta, el desplome en pilares, los esfuerzos y momentos que resisten pilares y dinteles. También se pueden observar las envolventes en cada tipo de pórtico en los capítulos correspondientes. Fig. 1.2: Distribución interior de la nave. 3.2. MODELADO SÓLIDO DE LA ESTRUCTURA Y ELABORACIÓN DE PLANOS CON SOLIDWORKS. Se persigue construir un modelado sólido detallado de la estructura aérea con SolidWorks y, a partir de éste, elaborar planos de vistas sin necesidad de tener que dibujarlas partiendo de cero. También se busca la posibilidad de crear distintas construcciones semejantes a una nave de partida, cambiando unos pocos parámetros que representen distintas dimensiones principales de la nave. El modelado con SolidWorks ofrece una serie de opciones y operaciones bastante completas, especialmente para el diseño mecánico. Existen una serie de relaciones geométricas y de posición entre distintos croquis, planos, sólidos y demás elementos que ayudan a progresar en el diseño de la nave partiendo de elementos ya existentes. El resultado en el modelado sólido ha sido un diseño que contiene los principales elementos de la estructura aérea: pilares, dinteles, cartelas, rigidizadores, placas de anclaje, chapas de uniones atornilladas, correas en cubierta, soportes de tirantes y redondos de las cruces de San Andrés, respetando las dimensiones del resultado de cálculo en Nuevo Metal 3D. En cuanto a la elaboración de planos de distintas vistas a partir del modelo sólido, podemos concluir que el procedimiento es sencillo y rápido. REDACCIÓN: La redacción del proyecto ha sido realizada con la intención de que sea detallada pero a la vez fácil de comprender para aquellas personas que tengan su primera toma de contacto en el cálculo de naves con Generador de Pórticos y Nuevo Metal 3D y en el modelado sólido de estructuras semejantes con SolidWorks.


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Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Habría que añadir Departamento de Agricultura y Economía Agraría, Area Ingeniería Agroforestal (García Ramos, Francisco Javier)

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