DISEÑO Y CONSTRUCION DE UN PUENTE GRUA Álvaro Javier Guerra, Anyerson Iván España López, Danny Alexander Pantoja Fredy Burbano Cabrera, Euler Sebastián Vanegas Morales Presentado a Mario Moncayo Corporación universitaria Autónoma de Nariño Ingeniería Mecánica Mecánica De Fluidos Pasto-Nariño 2019 INTRODUCCION En el presente proyecto abarca el diseño, construcción y simulación de un sistema que lleva por título puente de grúa de ½ libra de capacidad. Es teóricamente una ayuda para nosotros los estudiantes ya que tendremos una práctica en construcción la cual ponemos en disposición todos los conocimientos que hemos abarcado en el transcurso de nuestra carrera profesional ya sea para realizar los cálculos como diseños de la estructura del puente y así poder realizar la inmensa mayoría de problemas que surgirán en el transcurso de este proyecto Hoy en día básicamente hay muchas industrias que están incorporando estas tecnologías para realizaciones múltiples de trabajos de sus productos pero hay un sector de situación económica que presentan la cual han tenido que usar otros métodos, en si es necesario crear proyectos para una mejora utilización de recursos físicos y humanos es decir dar un procedimiento de reutilizar materiales existentes de bajo consto y accesibles para el proceso de construcción de la estructura para generar una máquina de alta calidad todo esto nos lleva a diseñar un sistema más eficaz de transporte y una alternativa de desarrollo industrial y daríamos más oportunidades para este sector es muy importante dentro de la economía los factores como la necesidad de emplear a la gente con necesidad de este, así como principalmente por la obligación de mantener la competencia y el rango con las demás industrias tanto nacionales Con la ayuda de un programa ya sea inventor o SolidWorks en los que se realizaran simulaciones de las condiciones de carga en las que están sometidos los elementos de la grúa. Las simulaciones que se realizaran de tipo software que se ejemplificarán de manera resumida se presentaran de manera comparativa con los resultados obtenidos que tendremos. JUSTIFICACION El enfoque de este proyecto es el diseño de un prototipo de puente grúa, con lo cual los estudiantes de cuarto semestre de ingeniería mecánica podrán realizar montajes y desmontajes de las respectivas piezas que componen la máquina, esto ayudara a obtener un mejor conocimiento de los materiales con sus respectivas propiedades mecánicas y al mismo tiempo observar, conocer e intentar comprender mejor el movimiento y comportamiento de los fluidos, las fuerzas que los provocan y con esto también profundizar en el campo del diseño. En este diseño se deberá satisfacer las recomendaciones del docente, el diseño del puente grúa se utilizará para levantar y mover un peso de ½libra, la fuente de alimentación del puente grúa será por medio de motores eléctricos y válvulas, también se desarrollará de tal manera que en el proceso sean tomadas en consideración todas las opiniones del docente ya que es quien está relacionado directamente en el proceso de nuestra formación. OBJETIVO GENERAL Diseñar y construir un puente grúa, con conexión a un dispositivo para su control, que sea capaz de mover un objeto dentro de un área determinada, es decir se quiere satisfacer la necesidad del traslado de un material en nuestro caso es de ½ libra, ya que es un prototipo, pero en escala real podemos mover grandes magnitudes de manera rápida y segura para incorporar en algunos lugares tales como, talleres mecánicos de trabajos pesados, fundiciones plantas de fabricación en general etc. OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer el funcionamiento y estructura tanto interna como externa de este prototipo. Aplicar las diferentes áreas y recursos ya conocidos. MARCO TEORICO Un Puente grúa, es un sistema desarrollado con la finalidad de aportar soluciones efectivas a un proceso o a un determinado trabajo en el que se desempeña. Para la construcción de un puente grúa es necesario establecer áreas como caculos, diseño, capacidad y un área de trabajo, que establezca su comportamiento. El puente grúa es utilizado para tareas de desplazamiento de objetos pesados su manejo es absolutamente fácil ya que es controlado por un control remoto de dichos censores y así mejorar una mejor distribución de área de trabajo. También el puente grúa es una máquina que se utiliza para la elevación y transporte de carga, en el interior o en el exterior, son de uso muy común tanto en almacenes industriales, como talleres, Básicamente se trata de una estructura elevada formada por unos perfiles, vigas metálicas, con un sistema de desplazamiento de ejes X, Y, y Z la cual brindara más eficiencia al dar un movimiento en cualquier dirección deseada. ESTADO DEL ARTE HISTORIA Hoy en día este diseño de maquina ha evolucionado con el transcurso de tiempo, por lo general son ingenios que cuentan con un mecanismo de poleas, contra pesos. Es decir, mecanismos simples y además con el único propósito de crear una ventaja mecánica y lograr mover grandes objetos. La idea del puente grúa desde la antigüedad se ha venido utilizando diferentes tipos o mecanismos de grúas para realizar diferentes tareas. Los primeros vestigios del uso de la grúa aparecen en la antigua Grecia alrededor del siglo Vl. Posteriormente, la introducción del torno y la polea pronto conduce a un reemplazo extenso de rampas como los medios principales del movimiento vertical. Por los siguientes doscientos años, los edificios griegos contemplan un manejo de los pesos más livianos, pues la nueva técnica de elevación permitió la carga de muchas piedras más pequeñas por ser más práctico, que pocas piedras más grandes. Los romanos adaptaron la grúa griega y la mejoraron, llegando a elevar en combinación con varias grúas bloques de 60 Toneladas elevadas a una altura de 19 m. materias y en otros casos el ensamblado de grandes piezas en el campo de la industria mecánica. PARTES QUE COMPONEN UN PUENTE GRÚA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Viga transversal Carro transportador Vigas carrileras Trolley Columna Motor trifásico Reductor de velocidad Polipasto Gancho 1.Viga principal transversal Es la que soporta la mayoría de la carga y es la que está sometida a mayores esfuerzos, justamente cuando la carga pasa por medio del claro de la viga, esta viga puede ser de diferentes formas, como una IPE IPN, viga W de alas anchas, doble canal viga cajón prefabricada etc. APLICACIONES A diferencia de las grúas móviles o de construcción, los puentes grúa son utilizadas en fábricas, talleres estando limitados para operar en una sola área en donde se encuentran instalados. Básicamente también las encontramos en las industrias automóviles y de maquinaria pesada para el manejo de 2. Vigas testeros Esas vigas son prefabricadas, son tipo cajón, o también con la forma de viga omega, todo depende de la carga que van a soportar, en esta viga va acoplada la rueda de transportación como chumaceras y rodamientos. de la viga cajón, además debe resistir a los esfuerzos que están sometidos, esta columna no debe fallar ni por pandeo, ni aplastamiento, se valida en el caso de que existan columnas ya construidas en el taller 3.Vigas carrileras Están sometidas a flexión y cortante, pero los esfuerzos son mínimos ya que va reforzados con columnas cada seis metros esta viga soporta el peso de las cargas más la carga distribuida en la viga central, en esta viga s acoplan las ruedas las cuales se desplazan por medio de un riel. 5. Trolley Se encarga del movimiento transversal de la carga, se debe tener en cuenta, que cuando se selecciona un tecle eléctrico el mismo viene con un trolley correspondiente que de acuerdo al diseño lo puede utilizar dependiendo de la longitud del ala de la viga central (cajón) 4. Columnas Se debe verificar que las columnas soporten el peso de las vigas carrileras más el peso velocidad permite a la carga estar en pequeñas oscilaciones, las cuales reducen el riesgo de accidente dentro del taller o planta de construcción. 6. Tecle eléctrico Es el encargado y correspondiente del movimiento vertical de la carga, esta se selecciona por el criterio de velocidad a la cual se requiere trasladar la carga y la capacidad de diseño del puente grúa. 8.Polipasto. es el elemento motriz que permite 23 el desplazamiento vertical de carga aprovechando la ventaja mecánica producida por la actuación de al menos dos poleas. Los ramales pueden ser cadenas o cables acero dependiendo al trabajo a desempeñar. 9.Gancho y cadena 7.Moto reductores Se selecciona de acuerdo a la velocidad a la cual quiere moverse la viga transversal, por lo general son 35m/min, esta El gancho se lo manda a fundir, si es que es un mosquetón, si es un gancho pequeño se lo puede comprar fabricado, la cadena se la selecciona de acuerdo a su paso, a la distancia entre diente del engrane y de acuerdo a la altura del puente grúa, lo más importante de la cadena es que no se puede hacer empates o acoples, porque estas se pueden romper ocasionando accidente irreparable TIPOS DE GRÚAS Grúa Máquina de funcionamiento discontinuo destinada a elevar y distribuir las cargas suspendidas mediante un gancho o de cualquier otro accesorio de prensión. Grúa puente 10.Yugo Se lo diseña con el criterio d esfuerzo de flexión máxima para la construcción del yugo, también se cuenta con un sin número de elementos estructural, no se debe diseñar muy pesada porque altera a la elevación de la carga, se debe doblar dos ganchos a sus extremos para que se pueda entrelazar la cadena Es una maquina con diseño de puente, generalmente utilizados en industrias de diferente índole los cuales poseen equipos, materiales, productos, de gran tonelaje. Dicha característica lo hace indispensable su uso, para facilitar los trabajos de montaje y mantenimiento, etc. Grúa pórtico: Grúa cuyo elemento portador se apoya sobre un camino de rodadura por medio de patas de apoyo. Se diferencia de la grúa puente en que los raíles de desplazamiento están en un plano horizontal muy inferior al del carro (normalmente apoyados en el suelo). Grúa ménsula: Grúa fijada a un muro, o susceptible de desplazarse a lo largo de un camino de rodadura aéreo fijado a un muro o a una estructura de obra. Se diferencia de la grúa puente en que los raíles de desplazamiento están en un mismo plano vertical. Grúa Semipórtico: Grúa cuyo elemento portador se apoya sobre un camino de rodadura, directamente en un lado y por medio de patas de apoyo en el otro. Se diferencia de la grúa puente y de la grúa pórtico en que uno de los raíles de desplazamiento está aproximadamente en el mismo plano horizontal que el carro, y el otro raíl de desplazamiento está en otro plano horizontal muy inferior al del carro (normalmente apoyado en el suelo). Grúa de brazo giratorio o de palomilla: Grúa capaz de girar sobre una columna fijada por su base a la fundación, o fijada a una columna giratoria sobre un soporte empotrado Grúa torre: Es un aparato de elevación desmontable que se usa generalmente en construcción a cielo abierto por su en una grande, o viceversa, algunas convierten también la dirección de la fuerza. La relación entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es la ventaja mecánica, por ejemplo, la ventaja mecánica de una palanca es igual a la relación entre la longitud de sus dos brazos. maniobrabilidad, transportable de fácil montaje y además posee también una gran capacidad de tonelaje. Con el prototipo posible a construcción se puede asegurar que según el diseño funcionara mientras se haya aplicado correctamente los cálculos y mediciones el prototipo desempeñara su función, para la cual fue diseñado. Las maquinas son muy importantes para los seres humanos porque pueden facilitar los trabajos largos y pesados, ayudan a levantar cargas pesadas, pueden ayudar mejorando la rapidez y efectividad de los trabajos que se hacen con estos mecanismos. Con el desarrollo de este trabajo concluimos que nos ayudara a conocer más a fondo el funcionamiento de dichas maquinas utilizadas en el campo laboral de la industria desde el campo de la ingeniería mecánica. Grúa auto montante: Es un tipo de grúa cuya característica es la de ser desplegable y transportable pero el alcance de la pluma y su capacidad, es inferior a la de la grúa torre. CONCLUSIONES Las máquinas son herramientas que nos ayudan a hacer más fácil nuestro trabajo. Y con los resultados de las aplicaciones de la física podemos decir que existe trabajo cada vez que se usa fuerza para mover un objeto. Las máquinas simples pueden convertir una fuerza pequeña Cálculos. R2=0.05cm =0.005m W= 0.3×9.81 A2=7.85× 10−5 𝑚2 W=2.94N F1= ∑Fx=0 F1= ∑Fy=2.94N+F1+F2=0 F2=2.94-F1 ∑M1= -F1×0.45m+2.94×0.225m=0 2.94𝑁×0.225𝑚 0.45𝑚 F1= F1=1.47N F2= 2.94N-1.47N F2=1.47N Esfuerzo normal = σ 𝑃 2.94𝑁 σ=𝐴 𝑁 =9×10−4𝑚 =3266.66𝑚2 Bases de las vigas: =3cm =0.03m =3cm =0.03m A = 0.03×0.03 = 𝐀 = 9 × 10−4 𝑚2 Tensión: T= M×C I 𝑏×ℎ3 I= I= 12 0.03𝑚×(0.03)3 12 I=6.75× 10−8 𝑚4 𝑁 M =F×d M=2.94N×0.225 = 0.6625𝑚 𝑵 𝒎 𝟎.𝟔𝟔𝟐𝟓 ×𝟎.𝟎𝟐𝟓𝒎 T= 6.75×10−8 𝑚4 𝑁 T= 1.47𝑚2 A1×F1 =A2×F2 R1=1cm =0.01m A1=3.14× 10−4 𝑚2 F1=? F2=m×g m=0.03kg 𝐴2×𝐹2 𝐴1 7.85×10−5 𝑚2 ×2.94𝑁 3.14×10−4 𝑚2 = 0.735N BIBLIOGRAFIAS Salcedo y Avendaño. (2015) Construcción de un prototipo didáctico de puente grúa de posicionamiento manual y automático con pinza de sujeción para el izaje de objetos, controlado inalámbricamente desde una Tablet mediante Bluetooth utilizando el microcontrolador. Quito. Recuperado de: http://www.clescrane.es/equipment/gr uas-puente.html?gclid=CjwKCAjw7LrBRB6EiwAhh1yX9Kh46haBZPD sNzWjSb9cIbSYULDCI4wko6pMup KbqX8dMO5jf_tlxoCGzcQAvD_Bw E http://dim.usal.es/areaim/guia% (Salcedo Burgos, 2015)20P.%20I/puente%20grua.htm (Fernández, 2011)
