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ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL DE BILBAO

GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA TRABAJO FIN DE GRADO

2014 / 2015

GRÚA TELESCÓPICA AUTOPROPULSADA

DOCUMENTO 2. MEMORIA

DATOS DE LA ALUMNA O DEL ALUMNO

NOMBRE: VANESA

APELLIDOS: BURGOS SÁNCHEZ

DATOS DEL DIRECTOR O DE LA DIRECTORA

NOMBRE: ERIK

APELLIDOS: MACHO MIER

DEPARTAMENTO: INGENIERÍA MECÁNICA

FDO.: FDO.:

FECHA: FECHA:

Anexo II

llzrimem

Texto escrito a máquina

(c) 2015 Vanesa Burgos Sánchez

GRÚA TELESCÓPICA AUTOPROPULSADA 2. MEMORIA

EUITI BILBAO FEBRERO 2015 Página 1

Índice memoria

2.1 Objeto del proyecto .............................................................................................. 8

2.2 Alcance del proyecto ........................................................................................... 8

2.3 Antecedentes ........................................................................................................ 9

2.3.1 Historia y evolución de las grúas ...................................................................... 9

2.3.1.1 Evolución de la grúa desde la ingeniería ....................................................... 10

2.3.1.2 Evolución de la energía utilizada en grúas .................................................... 13

2.3.1.3 Aparición de la polea ..................................................................................... 14

2.3.1.4 Tornos y cabestrantes ..................................................................................... 15

2.3.1.5 Evolución de los materiales ........................................................................... 16

2.3.2 Aplicaciones y tipos de grúas ........................................................................... 16

2.4 Normas y referencias ........................................................................................... 21

2.4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas ........................................................ 21

2.4.2 Bibliografía ....................................................................................................... 22

2.4.3 Programas de cálculo ........................................................................................ 24

2.5 Definiciones y abreviaturas ................................................................................. 24

2.6 Requisitos de diseño ............................................................................................ 31



2.6.1 Chasis…………………………………………………….... ............................ 32

2.6.2 Superestructura ................................................................................................. 32

2.7 Análisis de soluciones .......................................................................................... 34

2.7.1 Radios de funcionamiento ................................................................................ 35

2.7.2 Materiales .......................................................................................................... 38

2.7.3 Conclusiones ..................................................................................................... 38

2.8 Resultados finales ................................................................................................ 39

2.8.1 Descripción de la pluma telescópica ................................................................. 39

2.8.1.1 Selección del tipo de perfil ............................................................................ 40

2.8.1.2 Material de la pluma ...................................................................................... 40

2.8.1.3 Tramos de la pluma ........................................................................................ 41

2.8.1.3.1 Proceso de fabricación ................................................................................ 41

2.8.1.4 Patines ............................................................................................................ 42

2.8.1.4.1 Material de los patines ................................................................................ 44

2.8.1.5 Tapas traseras ................................................................................................. 45

2.8.1.6 Tapas frontales ............................................................................................... 46

2.8.1.7 Carcasas para patines ..................................................................................... 47



2.8.1.8 Cabeza de la pluma ........................................................................................ 48

2.8.1.9 Ensamblaje de la pluma ................................................................................. 49

2.8.2 Sistema de telescopado ..................................................................................... 50

2.8.2.1 Cilindro telescopado ...................................................................................... 51

2.8.2.2 Elementos de estanqueidad ............................................................................ 52

2.8.2.3 Cuerpo telescopado ........................................................................................ 52

2.8.2.4 Pinzas de desenclavamiento ........................................................................... 53

2.8.2.5 Cilindros hidráulicos de carrera corta ............................................................ 54

2.8.2.6 Bulones .......................................................................................................... 55

2.8.2.7 Resortes .......................................................................................................... 57

2.8.3 Funcionamiento del sistema telescopado .......................................................... 58

2.8.4 Sistema de elevación de la pluma ..................................................................... 60

2.8.4.1 Funcionamiento ............................................................................................. 60

2.8.4.2 Camisa ........................................................................................................... 61

2.8.4.3 Cabeza del cilindro ........................................................................................ 61

2.8.4.4 Vástago .......................................................................................................... 62

2.8.4.5 Pistón ............................................................................................................. 62



2.8.4.6 Elementos de estanqueidad ............................................................................ 62

2.8.4.7 Bulones .......................................................................................................... 63

2.8.4.8 Cojinetes ........................................................................................................ 64

2.8.4.9 Circlips ........................................................................................................... 65

2.8.5 Sistema de rotación ........................................................................................... 65

2.8.5.1 Rodamiento .................................................................................................... 65

2.8.5.2 Motor ............................................................................................................. 66

2.8.6 Cabestrante ........................................................................................................ 67

2.8.6.1 Tambor ........................................................................................................... 67

2.8.6.3 Poleas ............................................................................................................. 67

2.8.6.4 Gancho ........................................................................................................... 69

2.8.7 Contrapeso ........................................................................................................ 69

2.8.8 Estabilizadores .................................................................................................. 69

2.9 Planificación ........................................................................................................ 70

2.9.1 El proceso de diseño ......................................................................................... 70

2.9.2 Fases del proceso de diseño .............................................................................. 70

2.10 Orden de Prioridad de Documentos ................................................................... 72



Índice de figuras

Figura 1: Modelo de las primeras grúas ..................................................................... .9

Figura 2: Combinaciones de poleas ........................................................................... .14

Figura 3: Grúa antigua .............................................................................................. 15

Figura 4: Grúa telescópica autopropulsada ................................................................ 17

Figura 5: Pluma telescópica ...................................................................................... 18

Figura 6: Grúa telescópica autopropulsada sobre cadenas ....................................... 19

Figura 7: Grúa con pluma en celosía ......................................................................... 20

Figura 8: Grúa con pluma telescópica ...................................................................... 20

Figura 9: Grúa telescópica autopropulsada ................................................................ 34

Figura 10: Pluma telescópica ..................................................................................... 39

Figura 11: Patín frontal .............................................................................................. 42

Figura 12: Montaje del patín frontal en la tapa frontal .............................................. 43

Figura 13: Patín trasero .............................................................................................. 44

Figura 14: Montaje del patín trasero en la tapa trasera .............................................. 44

Figura 15: Tapa trasera .............................................................................................. 46

Figura 16: Tapa delantera ........................................................................................ 47



Figura 17: Carcasa frontal .......................................................................................... 48

Figura 18: Cabeza pluma ........................................................................................... 49

Figura 19: Pluma ensamblada .................................................................................... 49

Figura 20: Cilindro de telescopado ............................................................................ 51

Figura 21: Cuerpo de telescopado ............................................................................. 53

Figura 22: Pinzas de desenclavamiento ..................................................................... 54

Figura 23: Bulón de arrastre ...................................................................................... 55

Figura 24: Bulón de anclaje ....................................................................................... 55

Figura 25: Cuerpo superior del bulón de anclaje ....................................................... 56

Figura 26: Cuerpo inferior del bulón de anclaje ........................................................ 57

Figura 27: Disposición del cilindro de elevación en la grúa ...................................... 60

Figura 28: Cilindro de elevación .............................................................................. 61

Figura 29: Imagen del bulón ranurado. ...................................................................... 64

Figura 30: Rodamiento Rothe Erde ........................................................................... 66

Figura 31: Disposición de las poleas en la grúa ......................................................... 68

Figura 32:Proceso de diseño de la grúa……………………………………………72



Índice de tablas

Tabla 1. Gráfica de los radios de funcionamiento. Grove GMK 3050 ...................... 35

Tabla 2. Gráfica de los radios de funcionamiento Luna AT 5038 ............................. 36

Tabla 3. Gráfica de los radios de funcionamiento Liebherr LTM 1050 .................... 37

Tabla 4: Características principales de la grúa telescópica ........................................ 39



2.1 Objeto del proyecto

El objetivo principal del presente proyecto es investigar en un tema relacionado con los

estudios cursados y asentar los conocimientos y herramientas adquiridas a lo largo de la

formación de ingenieros.

Obtener una visión global de las fases de diseño de cualquier aparato o máquina, utilizando

las herramientas y conocimientos de los que se dispone y comprobar las diferentes

alternativas que el mercado nos ofrece.

Otros objetivos de carácter más técnico son el diseño y el análisis de la pluma telescópica de

una grúa autopropulsada de 50 toneladas, así como el diseño de los principales componentes

de una grúa de este tipo, como por ejemplo los sistemas de telescopado, elevación de la

pluma, rotación de la estructura y estabilización, entre otros.

Dado que el proyecto trata de una grúa telescópica autopropulsada, será necesaria la

aplicación de conocimientos de mecánica, diseño de máquinas, resistencia de materiales y

mecánica de fluidos, entre otras.

Otro aspecto para la elección de este proyecto es el hecho de que se trata de un elemento

básico en el mundo de la construcción, pero del cual existe muy poca información, y por ello,

un posible amplio campo de mejora.

2.2 Alcance del proyecto

El presente proyecto pretende cubrir los aspectos relacionados con el diseño de la pluma

telescópica de la grúa, así como su sistema de telescopado.

De forma secundaria se diseñara también otros sistemas de la grúa como la elevación de la

pluma, la rotación de la estructura, la estabilización, cabrestante, entre otros.

Queda pendiente el control y la automatización de los sistemas de la grúa, el circuito

hidráulico, instalación eléctrica, etc.



2.3 Antecedentes

Una grúa es una máquina de elevación de movimiento discontinuo destinado a elevar y

distribuir cargas en el espacio suspendidas de un gancho.

Por regla general cuentan con poleas acanaladas, contrapesos, mecanismos simples, etc. para

crear ventaja mecánica y poder mover así grandes cargas.

2.3.1 Historia y evolución de las grúas

Los primeros datos de uso de la grúa provienen de la Antigua Grecia, hacia el siglo VI donde

se utilizaban pinzas de hierro para transportar bloques de piedra de los templos. Cuando

apareció la polea se facilitó el transporte de cargas pesadas reemplazando las rampas.

Durante varios años se utilizó este sistema sin ser

modificado hasta la época de los romanos, los cuales

decidieron adaptarla debido a la necesidad de elevar

cargas para construir grandes edificaciones.

La primera grúa de ellos, llamada Tripastos, consistía

en una viga, un torno, una cuerda y un bloque de

determinado peso operada por una persona o animal.

Figura 1: Modelo de las primeras grúas

Cuando cayó el imperio Romano, la tecnología entro en desuso, haciendo que, entre muchos

otros inventos, la grúa no siguiera evolucionando, claro está, siendo utilizada en los puertos

debido a que el transporte vertical era más seguro y barato que los otros métodos usados.

En la Alta Edad Media fueron utilizadas en los puertos y astilleros para la estiba y

construcción de los barcos. Algunas de ellas fueron construidas ancladas a torres de piedra

para dar estabilidad adicional.

El principio de Pascal, enunciado por Blaise Pascal (1623-1662), significó un paso gigante

para la grúa ya que este sería utilizado más adelante para levantar fácilmente grandes cargas.

http://es.scribd.com/doc/219738676/La-historia-de-la-grua-y-su-evolucion





http://es.wikipedia.org/wiki/Alta_Edad_Media

http://es.wikipedia.org/wiki/Astillero_naval

http://es.wikipedia.org/wiki/Estiba



En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y

matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida

sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes

indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos

del fluido.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes

lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella

mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma

velocidad y por lo tanto con la misma presión. También podemos observar aplicaciones del

principio de Pascal en las prensas hidráulicas, en los elevadores hidráulicos, en los frenos

hidráulicos y en los puentes hidráulicos.

En el siglo XVIII, debido a la revolución industrial la energía mecánica fue proporcionada

por máquinas de vapor siendo aplicada conjuntamente con la hidráulica para crear grúas

poderosas usadas en las mega-construcciones.

Las primeras grúas se construyeron de madera, pero desde la llegada de la revolución

industrial los materiales más utilizados son el hierro fundido y el acero.

2.3.1.1 Evolución de la grúa desde la ingeniería

- Grúas de la antigua Grecia

Los primeros vestigios del uso de las grúas aparecen en la Antigua Grecia alrededor del S. VI.

Se trata de marcas de pinzas de hierro en los bloques de piedra de los templos. Se evidencia

en estas marcas su propósito para la elevación ya que están realizadas en el centro de

gravedad o en pares equidistantes de un punto sobre el centro de gravedad de los bloques.

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 pesos más livianos, pues la nueva técnica de

elevación permitió la carga de muchas piedras más pequeñas por ser más práctico, que pocas

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulica

http://es.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BAa_%28m%C3%A1quina%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_industrial

http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_industrial

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro_fundido

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/wiki/Antigua_Grecia

http://es.wikipedia.org/wiki/S._VI

http://es.wikipedia.org/wiki/Torno

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea




piedras más grandes. Contrastando con el período arcaico y su tendencia a los tamaños de

bloque cada vez mayores, los templos griegos de la edad clásica como el Parthenon ofrecieron

invariable cantidad de bloques de piedra que podían ser usados para cargar no menos de 15-

20 toneladas. También, la práctica de erigir grandes columnas monolíticas fue abandonada

prácticamente para luego usar varias ruedas que conforman la columna.

Aunque las circunstancias exactas del cambio de la rampa a la tecnología de la grúa siguen

siendo confusas, se ha discutido que las condiciones sociales y políticas volátiles de Grecia

hacían más conveniente el empleo de los equipos pequeños para los profesionales de la

construcción que de los instrumentos grandes para el trabajo de inexpertos, haciendo la grúa

preferible a los polis griegos que la rampa que requería mucho trabajo, esta había sido la

norma en las sociedades autocráticas de Egipto y Assyria.

La primera evidencia literaria inequívoca para avalar la existencia del sistema compuesto de

poleas aparece en los ejercicios mecánicos atribuido a Aristóteles, pero quizás elaborado en

una fecha poco posterior. Alrededor del mismo siglo, los tamaños de bloque en los templos

griegos comenzaron a parecerse a sus precursores arcaicos otra vez, indicando que se debe

haber encontrado la forma de usar polea compuesta más sofisticada en las obras griegas más

avanzadas para entonces.

- Grúas de la antigua Roma

El apogeo de la grúa en épocas antiguas llegó antes del Imperio Romano, cuando se

incrementó el trabajo de construcción en edificios que alcanzaron dimensiones enormes. Los

romanos adoptaron la grúa griega y la desarrollaron.

La grúa romana más simple, el Trispastos, consistió en una horca de una sola viga, un torno,

una cuerda, y un bloque que contenía tres poleas. Teniendo así una ventaja mecánica de 3:1,

se ha calculado que un solo hombre que trabajaba con el torno podría levantar 150 kilogramos

(3 poleas × 50 kg = 150 kg), si se asume que 50 kilogramos representan el esfuerzo máximo

que un hombre puede ejercer sobre un período más largo. Tipos más pesados de grúa

ofrecieron cinco poleas (Pentaspastos) o, en el caso más grande, un sistema de tres por cinco

poleas (Polyspastos) con dos, tres o cuatro mástiles, dependiendo de la carga máxima.



http://es.wikipedia.org/wiki/Arist%C3%B3teles


http://es.wikipedia.org/wiki/Kg



El Polyspastos, cuando era operado por cuatro hombres en ambos lados del torno, podría

levantar hasta 300 kg (3 cuerdas × 5 poleas × 4 hombres × 50 kg = 3000 kg). En caso de que

el torno fuera sustituido por un acoplamiento, la carga máxima incluso dobló a 6000 kg con

solamente la mitad del equipo, puesto que el acoplamiento posee una ventaja mecánica mucho

más grande debido a su diámetro más grande. Esto significó que, con respecto a la

construcción de las pirámides egipcias, donde eran necesarios cerca de 50 hombres para

mover un bloque de piedra de 2,5 toneladas por encima de la rampa (50 kg por persona), la

capacidad de elevación del Polyspastos romano demostró ser 60 veces más alta (3000 kg por

persona).

Sin embargo, los edificios romanos ofrecen numerosos bloques de piedra mucho más pesados

que ésos. Dirigidos por el Polyspastos indican que la capacidad de elevación total de los

romanos iba mucho más allá que la de cualquier grúa sola.

Se asume que los ingenieros romanos lograron la elevación de estos pesos extraordinarios por

dos medios: primero, según lo sugerido por Heron, una torre de elevación fue instalada,

cuatro mástiles fueron arreglados en la forma de un cuadrilátero con los lados paralelos, no

muy diferente a una torre, pero con la columna en el medio de la estructura. En segundo lugar,

una multiplicidad de cabrestantes fue colocada en la tierra alrededor de la torre, para, aunque

tiene un cociente de una palancada más baja que los acoplamientos, el cabrestantes se podría

instalar en números y funcionamiento más altos por más hombres (y por los animales).

- Grúas medievales

La grúa de acoplamientos fue reintroducida en una escala grande después de que la tecnología

hubiera caído en desuso en Europa occidental tras la caída del imperio romano occidental. La

referencia más cercana a un acoplamiento reaparece en la literatura archivada en Francia cerca

del 1225, seguido por una pintura ilustrada en un manuscrito probablemente también de

origen francés con fecha de 1240. En la navegación, las aplicaciones más cercanas de las

grúas de puerto se documentan para Utrecht en 1244, Amberes en 1263, Brujas en 1288 y

Hamburgo en 1291, mientras que en Inglaterra el acoplamiento no se registra antes de 1331.

Generalmente, el transporte vertical era más seguro y más barato hecho por las grúas que por

otros métodos comunes para la época. Las áreas de puertos, minas, y, particularmente, los

http://es.wikipedia.org/wiki/Kg

http://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramo

http://es.wikipedia.org/wiki/1225







edificios en donde la grúa de acoplamientos desempeñó un papel importante en la

construcción de las catedrales góticas altas. Sin embargo, las fuentes archivadas e ilustradas

del tiempo sugieren que las máquinas fueron nuevamente introducidas como acoplamientos o

carretillas, de manera que no sustituyeran totalmente los métodos más dependientes de trabajo

como escalas, artesas y parihuelas. Algo que es importante mencionar es que la maquinaria

vieja y nueva continuó coexistiendo en los emplazamientos de las obras medievales y en los

puertos.

- Grúas actuales

Las grúas de hoy pueden dar vuelta a su eje 360 grados y mover la carga horizontalmente a lo

largo del brazo. Inicialmente, la mayoría de las grúas usadas en construcción medieval eran

solamente capaces de una elevación vertical. La carga se podía manipular solamente

lateralmente por el operador de la grúa en tierra, usando una pequeña cuerda atada a la carga.

Las grúas portuarias introdujeron la grúa de giro, cuyo la primera evidencia aparece en el

siglo XIV.

El giro se convirtió en una característica común de las grúas de construcción en los 1600s,

que acortaron los ciclos del trabajo considerablemente.

2.3.1.2 Evolución de la energía utilizada en grúas

Inicialmente las grúas eran accionadas mediante el esfuerzo de personas y animales.

Obviamente esto acarreaba una serie de dificultades cuando de grandes pesos se trataba ya

que hacía falta mayor número de personas o animales para poder elevar dicha carga. Con el

paso de los años se comenzó a usar combustible fósil para el accionamiento de las grúas, lo

cual doto a las grúas de una velocidad de elevación más alta.

Inicialmente, la velocidad de elevación de máquinas de elevación era extremadamente baja,

mientras que la cantidad de mano de obra requerida para hacerlas funcionar seguía siendo

muy alta. Hacia el final del siglo XIX, sin embargo, momentos antes que la energía de vapor

asumió el control, los dispositivos de elevación accionados humanos llegaron a ser muy

elaborados.

http://www.histarmar.com.ar/InfGral-6/Cranes.htm



2.3.1.3 Aparición de la polea

Las grúas más tempranas consistieron en una cuerda pasada sobre una polea. Antes de que

encontrara un uso en la elevación de objetos, la polea fue utilizada a partir del siglo VIII o IX

A.C. hacia adelante sacar agua de los pozos. Una sola polea no ofrece ninguna ventaja

mecánica en sí misma, sino que cambia la dirección del tirón: es más fácil tirar hacia abajo en

vez de hacia arriba.

Gradualmente, la ventaja mecánica de las grúas fue aumentada con tecnología adicional. Una

mejora importante a partir del siglo IV AC y aún usada hoy en día, es la polea compuesta: una

combinación de poleas en un bloque. La ventaja mecánica iguala la cantidad de poleas usadas.

Una grúa con una polea triple (un “Tripastos”) tiene dos poleas atadas a la grúa y a una polea

libre suspendidas de ellas. Ofrece una ventaja mecánica de 3 a 1. Una grúa con cinco poleas

en un arreglo similar (llamado un “Pentaspostos”) ofrece una ventaja mecánica de 5 a 1.

Usando una polea compuesta un hombre puede levantar más de lo que él puede de otra

manera.

Figura 2: Combinaciones de poleas

La desventaja de la polea compuesta es, otra vez, distancia y velocidad de elevación.







En teoría, cualquier número de poleas puede ser utilizado, pero debido a la fricción los

sistemas antiguos fueron limitados a cinco poleas. Si se requería más esfuerzo de tracción o

elevación, en vez de aumentar el número de poleas dentro de cada bloque, los romanos

utilizaban juegos de 3 o 5 poleas, con diferentes cuadrillas operando cada uno (un

“Polyspastos”). Por supuesto, cada cuerda podía también ser tirada por varios hombres a la

vez. La pérdida de potencia debido a la fricción para grúas romanas y medievales se estima en

un 20% como mucho

2.3.1.4 Tornos y cabestrantes

Otra mejora fue la introducción del chigre (o malacate) y del cabrestante, que ambas

sustituyen la tracción de la cuerda. Fueron inventados alrededor del mismo tiempo que la

polea compuesta. La única diferencia entre el torno y el cabrestante es que el anterior tiene un

árbol horizontal y este último tiene vertical.

Figura 3: Grúa antigua

Ambos utilizan espeques o palancas insertados en ranuras en un tambor para conseguir una

ventaja mecánica en la rotación circular, dada por el radio del espeque al radio del tambor o el

eje. La ventaja mecánica de un torno es el radio del eje al radio de las palancas insertadas. Un

hombre que opera el torno puede levantar así 6 veces más que lo que podría tirando de una

cuerda.






2.3.1.5 Evolución de los materiales

En el siglo XIX, aparecieron innovaciones importantes. La primera fue el uso del hierro en

vez de las estructuras y de los engranajes de madera, que hicieron a las grúas más fuertes y

más eficientes. La primera grúa fundida en hierro fue construida en 1834. Ese mismo año se

inventó el cable de alambre, una alternativa mucho más fuerte que la cuerda de fibra natural o

la cadena de metal. Finalmente en 1851, la tercera innovación que cambió todo fue la grúa

accionada por vapor. Con la llegada de la energía de vapor, cualquier carga se podría levantar

a cualquier velocidad, mientras el motor fuera bastante potente.

La cuerda de alambre trenzado pronto estuvo en uso generalizado, pero las otras dos

innovaciones alcanzaron popularidad más lentamente. La madera, combinada a veces con el

hierro, continuó siendo el material de elección para muchas grúas hasta bien entrado el siglo

XX, especialmente en regiones donde la madera era abundante. Y mientras que más y más

grúas a vapor aparecieron por la mitad del siglo XIX, las grúas manuales seguían siendo

vendidas y utilizadas en grandes cantidades.

2.3.2 Aplicaciones y tipos de grúas

Son muy comunes en obras de construcción, puertos, instalaciones industriales y otros lugares

donde es necesario trasladar cargas. Existe una gran variedad de grúas, diseñadas conforme a

la acción que vayan a desarrollar. Generalmente la primera clasificación que se hace se refiere

a grúas móviles y fijas:

- Móviles:

Pueden ser de los siguientes tipos:

o Sobre camión o ruedas

o Sobre cadenas u orugas

o Auto grúas, de gran tamaño y situadas sobre vehículos especiales

o Camión grúa

http://es.wikipedia.org/wiki/Construcci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerto



- Fijas:

Cambian la movilidad que da la grúa móvil con la capacidad para soportar mayores cargas y

conseguir mayores alturas incrementando la estabilidad. Este tipo se caracteriza por quedar

ancladas en el suelo (o al menos su estructura principal) durante el periodo de uso. A pesar de

esto algunas pueden ser ensambladas y desensambladas en el lugar de trabajo.

o Grúas puente o grúas pórtico

o Grúas Derrick

o Plumines

o Grúa horquilla, carretilla elevadora o montacargas

En este caso se va a estudiar una grúa telescópica. La grúa móvil autopropulsada es un aparato

de elevación de funcionamiento discontinuo, destinado a elevar y distribuir en el espacio

cargas suspendidas de un gancho o cualquier otro accesorio de aprehensión, dotado de medios

de propulsión y conducción propios o que formen parte de un conjunto con dichos medios que

posibilitan su desplazamiento por vías públicas o terrenos.

Figura 4: Grúa telescópica autopropulsada

Este tipo de grúas se arma con varios tubos, unos dentro de otros. Cuenta con un sistema

hidráulico para extender o retraer la formación hasta la distancia deseada. Tiene una

particularidad que la diferencia del resto de grúas, contiene una pluma o flecha de forma

rectangular confeccionada de acero de alta resistencia.



Figura 5: Pluma telescópica

Están dotadas de un medio de propulsión capaz de producir el movimiento necesario para

posibilitar su desplazamiento por vías públicas y terrenos. Suelen ser usadas para operaciones

de rescate, como en el caso de los bomberos o para el transporte y elevación de cargas en

obras, entre otros usos.

Podemos clasificas las grúas atendiendo a distintos criterios:

- La base en la que va montada

o Sobre ruedas: aquella cuya base está equipada con ruedas para su

desplazamiento, que puede ser de desplazamiento rápido por carretera,

todoterreno o mixto.

o Sobre cadenas: cuya base está equipada de cadenas para su desplazamiento.



Figura 6: Grúa telescópica autopropulsada sobre cadenas

- Estructura

o Estructura giratoria: tiene una estructura superior completa, incluida pluma y

equipo de mando que gira sobre su base.

o Pluma giratoria: cuya estructura superior, incluida la pluma, sin equipo de

mando, gira sobre su mesa.

o Pluma fija: cuya estructura superior, incluida la pluma, es fija respecto a su

base.

o Grúa articulada: estructura superior, incluida la pluma, es fija respecto a una

base articulada.

- Tipo de pluma

o Celosía



Figura 7: Grúa con pluma en celosía

o Telescópica

Figura 8: Grúa con pluma telescópica



2.4 Normas y referencias

2.4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas

En el presente proyecto se han seguido las siguientes normas:

Una grúa con las características estudiadas en el presente proyecto está expuesta a una serie

de normas para garantizar unos requisitos mínimos de diseño, estas normas son emitidas por

distintos organismos nacionales y comunitarios.

A nivel comunitario o internacional la encargada de publicar, redactar y regular el tipo de

norma es la FEM (Federación Europea de Manutención), actualmente prácticamente la

totalidad de las normas son de ámbito Europeo.

A nivel nacional, son la federación española de manutención y AENOR las encargas

conjuntamente de la redacción, revisión y publicación de las normativas.

Se han seguido también las especificaciones del Reglamento de Aparatos de Elevación y

Manutención.

Normas UNE

- UNE 58112:91 Grúas y aparatos de elevación. Clasificación.

- UNE 58531:1989 Aparatos de elevación. Clasificación. Grúas móviles.

- UNE 58000:2003 Manejo de grúas y artefactos para elevación y transporte de pesos.

Ademanes de mando normalizados

- UNE 58113:1985 Grúas. Acción del viento.

- UNE 58119:1994 Grúas móviles. Determinación de la estabilidad.



- UNE 58501:1978 Grúas móviles.

- UNE 58506:1978 Grúas móviles. Equipo hidráulico.

- UNE 58509:1979 Ganchos de elevación. Características generales.

- UNE 58513:1987 Aparatos de elevación. Grúas móviles. Dimensiones de tambores y

poleas.

Reales decretos

- Real Decreto 2291/1985, de 8 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de

Aparatos de Elevación y Manutención de los mismos.

- Real Decreto 837/2003, de 27 de junio, por el que se aprueba el nuevo texto modificado

y refundido de la Instrucción técnica complementaria "MIE-AEM-4" del Reglamento de

aparatos de elevación y manutención, referente a grúas móviles autopropulsadas.

- Real Decreto 1215/1997, de 18 de Julio, Reglamento de Seguridad en Máquinas, por el

que se establecen las condiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por

los trabajadores de los equipos de trabajo

2.4.2 Bibliografía

A) Libros

- Diseño de máquinas

1. Avilés, R. Análisis de Fatiga en Máquinas. Thompson Editores

2. Bernaldo de Quirós, A. Cálculo Rápido de Muelles y Resortes. Editorial Labor

3. Navalpotro, S. y Abasalo, M. Apuntes de clase de diseño de máquinas.



4. Shigley, Diseño de ingeniería mecánica, Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica

Industrial de Bilbao

5. F. Megyesy, E. Manual de recipientes a Presión. Diseño y Cálculo. Editorial Limusa,

S.A. Grupo Noriega Editores.

- Grúas

1. Larrodé, È yMiravete, A. Grúas.

- Dibujo técnico

1. Urraza, G. Expresión gráfica en la Ingeniería. Dibujo de Ingeniería Industrial; Escuela

Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Bilbao.

- Resistencia de materiales

1. Timoshenko, Resistencia de materiales; Ed. Paraninfo, S.A., 2004.

2. Apuntes de clase de resistencia de materiales, Escuela Universitaria de Ingeniería

Técnica Industrial de Bilbao.

B) Catálogos

- BONFIGLIOLI Motores.

- ROTHE ERDE Rodamientos.

- Liebherr Grúas

- Catálogo cables



C) Páginas web

- http://es.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BAa_%28m%C3%A1quina%29

- http://es.wikipedia.org/wiki/Cabrestante

- www.Liebherr.com

- http://www.siafa.com.ar/notas/nota57/gruamovil.htm

- http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?pa

th=1027150

- http://www.cablesyalambres.com/dir_documentos/3_gruas_c.pdf

- http://www.jmcprl.net/gruas%20moviles/

2.4.3 Programas de cálculo

Para la realización de los cálculos del presente proyecto se ha utilizado el programa Microsoft

Excel 2007.

Para la realización de los planos del proyecto se ha utilizado el Solid Edge, así como el

autocad para algunos de los dibujos del proyecto.

Para la realización de todos los documentos del documento se ha utilizado el programa

Microsoft Office Word 2007.

2.5 Definiciones y abreviaturas

a) Definiciones

- Polipasto: es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena

que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de cada una de aquellas. Se


http://es.wikipedia.org/wiki/Cabrestante

http://www.liebherr.com/

http://www.siafa.com.ar/notas/nota57/gruamovil.htm

http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?path=1027150

http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?path=1027150

http://www.cablesyalambres.com/dir_documentos/3_gruas_c.pdf

http://www.jmcprl.net/gruas%20moviles/

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuerda

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable

http://es.wikipedia.org/wiki/Cadena_%28objeto%29



utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita

aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que mover.

- El pinchado de la grúa se refiere básicamente a la manipulación de los limitadores de

carga para poder manejar mayores pesos de los que establece la tabla de cargas.

- Sistema telescópico: que está formado por piezas que se acoplan introduciéndose unas en

otras sucesivamente, como los tubos del telescopio.

- Cabestrante: es un dispositivo mecánico, rodillo o cilindro giratorio, impulsado

manualmente, por una máquina de vapor o por un motor eléctrico o hidráulico, con un

cable, una cuerda o una maroma, que sirve para arrastrar, levantar y/o desplazar objetos o

grandes cargas.

- Chigre: La palabra chigre proviene de Langreo. En su modalidad más simple consiste en

un cilindro en el que, mediante un manubrio que hace palanca, se va enrollando un cable

que arrastra lo que se quiere mover.

- Malacate:(del náhuatl malacatl, huso, cosa giratoria) eran máquinas de tipo cabrestante, de

eje vertical, muy usadas en las minas para extraer minerales y agua, que inicialmente

tenían un tambor en lo alto del eje, y en su parte baja la, o las, varas a las que se enganchan

las caballerías que lo movían. Posteriormente pasaron a utilizar energía eléctrica para

mover un tambor horizontal y a estar en lo alto de una torre. Hoy en día se usa esta

denominación para denominar a los cabrestantes en muchas partes de América Latina.

- Espeque: Palanca de madera, redonda por una extremidad y cuadrada por la otra, que usan

los artilleros

- Artesa: Recipiente rectangular, generalmente de madera, cuyos cuatro lados se van

estrechando hacia el fondo.

- Parihuelas: Utensilio para transportar cosas pesadas entre dos personas que consiste en

dos varas con unas tablas atravesadas en medio; los transportadores se colocan entre las

varas, uno delante y otro detrás, y sostienen con cada mano uno de los extremos de ellas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ventaja_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Peso

http://es.wikipedia.org/wiki/Rodillo

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_vapor

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable_mec%C3%A1nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuerda

http://es.wikipedia.org/wiki/Maroma

http://es.wikipedia.org/wiki/Langreo

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1huatl

http://es.wikipedia.org/wiki/Cabrestante

http://es.wikipedia.org/wiki/Am%C3%A9rica_Latina

http://es.thefreedictionary.com/



- Plumín: elemento que incrementa el alcance y la elevación con un enganche. Con este

implemento, la grúa telescópica puede poner cargas en lugares de difícil acceso con unos

medios convencionales

b) Abreviaturas

- AENOR (Agencia Española de Normalización)

- FEM (Federación Europea de Manutención)

- UNE (Una Norma Española)

- m/s: metro/segundo Unidad de velocidad

- rad/s: radianes/segundo Unidad de velocidad angular

- rpm: revoluciones por minuto Unidad de velocidad de rotación

- kN: kilo newton Unidad de fuerza

- N: newton Unidad de fuerza

- T: toneladas Unidad de peso

- m: metros Unidad de distancia

- mm: milímetros Unidad de distancia

- Nm: newton por metro Unidad de momento flector

- MPa: megapascales Unidad de tensión

http://www.bobcat.eu/bobcat/eu-es/products/Attachments/Extension-jib.page



c) Símbolos y denominaciones



2.6 Requisitos de diseño

En el caso de la grúa telescópica autopropulsada se puede dividir el conjunto en dos partes

bien diferenciadas: chasis portante y superestructura.

El chasis es una estructura metálica sobre la que, además de los sistemas de propulsión,

dirección y estabilización, se fijan los restantes componentes.

La superestructura está constituida por una plataforma base sobre la corona de orientación que

la une al chasis y permite el giro de 360º, la cual soporta la pluma telescópica, equipo de

elevación, cabina de mando, y contrapeso si se precisa.

Los elementos de apoyo son aquellos a través de los cual se transmiten los esfuerzos al

terreno: orugas, ruedas y estabilizadores o apoyos auxiliares que disponen las grúas móviles

sobre ruedas y están constituidos por gatos hidráulicos montados en brazos extensibles, sobre

los que se hace descansar totalmente la máquina lo cual permite aumentar la superficie del

polígono de sustentación y mejorar el reparto de cargas sobre el terreno.



2.6.1 Chasis

a) El vehículo: los fabricantes de grúas fabrican también el bastidor, en forma de caja, con el

peso óptimo, a prueba de torsión. El motor suministra la energía necesaria tanto para su

desplazamiento, como para todas las maniobras de manejo de cargas propias de la grúa.

b) Transmisión, ejes y reductores: Son los elementos generalmente de simetría axial

encargados de soportar las piezas giratorias.

c) Suspensión: conjunto de elementos que amortiguan las irregularidades de la calzada.

d) Dirección: es el mecanismo que permite a la grúa ser guiada durante su traslación.

e) Estabilizadores: el vehículo va equipado de cuatro estabilizadores que se extienden

hidráulicamente en sentido horizontal y vertical.

f) Frenos: es el dispositivo utilizado para detener o disminuir el movimiento de la grúa.

g) Motor: es el sistema mecánico que permite dotar al conjunto chasis-estructura del

movimiento de traslación suficiente para desplazarse.

2.6.2 Superestructura

a) Plataforma base: es la encargada de soportar la pluma telescópica, equipo de elevación,

cabina de mando y contrapesos, también contiene el sistema de estabilización.

b) Corona de giro: es la pieza que asegura la unión del conjunto móvil y la base. Debe poseer

la capacidad de transmitir los esfuerzos que se originan. Permite realizar a la

superestructura un giro de 360º.

c) Accionamiento: el sistema de accionamiento es hidráulico.



d) Mando: el mando se efectúa por medio de una palanca de cuatro posiciones. Un sistema

electrónico permite la regulación de todos los movimientos de la grúa sin escalonamientos.

e) Equipo de elevación:

- Motor grúa: sistema mecánico que permitir accionar los elementos necesarios para la

elevación de la carga.

- Cabrestante: es un dispositivo mecánico, impulsado por un motor, con un cable, que

sirve para arrastrar, levantar o desplazar las cargas.

f) Cabina del gruísta: es una pequeña estructura diseñada para que el operario realice las

acciones necesarias con mayor seguridad y comodidad. Dispone de todos los controles

necesarios para realizar las operaciones. La cabina se fabrica con chapas de acero con

tratamiento superficial contra la corrosión y oxidación y lleva lunas de seguridad.

g) Dispositivos de seguridad: sistema integrado en la grúa para que se pueda realizar una

acción lo más controlada posible e intentar evitar posibles imprevistos. Lo forman el

controlador de cargas, el limitador final de carrera y las válvulas de seguridad contra la

ruptura de tuberías y mangueras hidráulicas. También produce la parada del tambor del

cable de elevación, conservando tres vueltas de cable.

h) Pluma telescópica: formada por diversas secciones que permiten variar la longitud a través

de un procedimiento telescópico.

i) Contrapesos: son pesos de tal forma dispuestos que permiten equilibrar las fuerzas o pares

producidos.

j) Gancho: elemento que permite, mediante una polea, elevar y descender la carga.



2.7 Análisis de soluciones

Tras una comparativa a través de los diferentes catálogos de los principales fabricantes de

grúas se concluye que Liebherr es el fabricante con mayor variedad de grúas autopropulsadas,

disponiendo de dos tipos de grúas: sobre camión y sobre cadenas. En el mercado actual existe

un amplio abanico de grúas según la carga máxima que pueden manipular y sus radios de

funcionamiento: desde 8 toneladas hasta 1200 y para radios de funcionamiento desde 2 hasta

136 metros.

La mayor parte de las empresas españolas trabajan con grúas telescópicas con un rango de 40

a 60 T para la realización de trabajos en la construcción, instalaciones de naves, de equipos

industriales, etc.

Debido a la gran demanda nacional el trabajo se centrará en el estudio de grúas con una

capacidad de carga de 50 T. Cabe resaltar que al referirse a la carga de 50 T, ésta es la

capacidad máxima de carga que puede soportar la grúa con un radio de funcionamiento

determinado. De acuerdo al radio de funcionamiento, el cuál es la distancia que existe desde

el centro de rotación de la grúa al centro de gravedad de la carga, basándonos en su catálogo,

se estudiará para un valor de 3 m.

Figura 9: Grúa telescópica autopropulsada

Es importante realizar un estudio sobre las características de las diferentes grúas existentes en

el mercado, para observar si existen diferencias significativas entre las grúas de un mismo

tonelaje para distintos fabricantes.



2.7.1 Radios de funcionamiento

En referencia a los radios de trabajo de las grúas estudiadas, en las imágenes siguientes se

puede observar la altura y el radio máximo de trabajo. Otros datos que se pueden extraer de

estos gráficos son las longitudes de cada una de las secciones.

Tabla 1. Gráfica de los radios de funcionamiento. Grove GMK 3050



Tabla 2. Gráfica de los radios de funcionamiento Luna AT 5038



Tabla 3. Gráfica de los radios de funcionamiento Liebherr LTM 1050

Se puede observar que no existen grandes diferencias en cuanto a los radios de

funcionamiento de las diferentes grúas del mercado:

- Longitud del telescópico sin plumín (m)

o Grove GMK 3050: 9,6-38

o Luna AT 5038: 9,7-38,1

o Liehberr LTM 1050: 11,4-38



- Altura máxima (m)

o Grove GMK 3050: 41

o Luna AT 5038: 41

o Liehberr LTM 1050: 41

- Radio máximo (m)

o Grove GMK 3050: 40

o Luna AT 5038: 36

o Liehberr LTM 1050: 34

Sin embargo, existen diferencias entre la disposición de tramos:

- Grove GMK3050: Pluma telescópica formada por un primer tramo de 9 metros, más cuatro

tramos telescopables de 7 metros

- Luna AT5038: Pluma telescópica formada por un primer tramo de 9 metros, más cuatro

tramos telescopables de 7 metros

- Liehberr LTM1050: Pluma telescópica formada por un primer tramo de 11 metros, más

tres tramos telescopables de 9 metros

2.7.2 Materiales

Observando los catálogos de las grúas de distintos fabricantes se sabe que las plumas

telescópicas son fabricadas con acero de alta resistencia S1100 QL este apartado se estudiará

más adelante.

2.7.3 Conclusiones

Se puede concluir que las grúas más utilizadas a nivel tanto industrial como en el sector de la

construcción, son aquellas que tienen una capacidad máxima de carga de 50 Toneladas.

Siendo este tipo de grúas la base del presente estudio.

Las características principales del presente proyecto son las siguientes:



Tabla 4: Características principales de la grúa telescópica

2.8 Resultados finales

2.8.1 Descripción de la pluma telescópica

La pluma, o también llamada flecha, posee en su interior más de un cilindro. La pluma

telescópica tiene habitualmente una forma rectangular, y sus componentes están hechos de

acero de alta durabilidad y resistencia.

La pluma es el elemento encargado de sostener y variar la posición de los elementos que

manipularán la carga. Es el componente más solicitado puesto que es la encargada de resistir

la mayor parte de los esfuerzos producidos por las cargas que se manipulan.

Está constituida por cuatro tramos, con una longitud de 11 metros cada uno, ensamblados

unos dentro de otros de tal manera que puedan deslizarse para variar la configuración de

longitud necesaria.

Figura 10: Pluma telescópica



En su interior alberga todos los elementos requeridos para poder variar su extensión.

Las dimensiones de los perfiles de la pluma vienen determinadas por los esfuerzos de flexión,

torsión y de compresión a los que están sometidos y también por las propiedades mecánicas

del material con el que están fabricados.

2.8.1.1 Selección del tipo de perfil

Analizando el mercado actual, se puede observar que existe una tendencia a dejar de utilizar

plumas con perfiles de sección rectangular para utilizar perfiles de secciones más

redondeadas.

Se sabe que el perfil que se intenta conseguir por parte de los fabricantes de grúas es un perfil

con la parte inferior ovalada. El hecho de que algunos fabricantes no utilicen todavía un perfil

ovalado es meramente por cuestión de patentes, puesto que Liebherr posee la patente de este

tipo de perfil. Aun así, el resto de fabricantes diseñan perfiles similares al ovalado, respetando

los derechos de Liebherr.

El perfil ovalado ofrece una resistencia a esfuerzos flectores muy similares a los que puede

resistir el perfil rectangular. En cuanto al esfuerzo torsor lo resiste mejor el ovalado que el

rectangular.

En el estudio de este proyecto se ha optado por la elección de un perfil rectangular debido a la

simplificación de los cálculos.

2.8.1.2 Material de la pluma

El material empleado en los tramos de la pluma es un acero de alta resistencia mecánica

denominado S1100 QL. Ver anexo 3.25

Se utiliza este tipo de material debido a los grandes esfuerzos a los que está sometida la pluma

provenientes de:



o La flexión producida al manipular la carga situada a una cierta distancia del

anclaje de la pluma.

o El esfuerzo torsor que provoca la aceleración de la carga situada a una cierta

distancia, así como la torsión producida por la carga al incidir en ella el viento.

Éste tipo de material permitirá reducir el espesor de la lámina utilizada en la fabricación de

los perfiles, reduciendo de esta forma el peso de la pluma notablemente.

2.8.1.3 Tramos de la pluma

Las dimensiones de los tramos parten de los resultados obtenidos en el cálculo del anexo,

siendo un perfil rectangular cuyas dimensiones mínimas son: base 600 mm, altura 800 mm y

un espesor de 5 mm.

El perfil tiene una forma geométrica rectangular con las esquinas redondeadas, ya que esto

permitirá poder ensamblar con mayor facilidad los diferentes tramos de la pluma.

Dicho perfil contiene unos agujeros en la parte superior de cada tramo de la pluma que

permitirán introducir un bulón que fijará una sección con otra.

2.8.1.3.1 Proceso de fabricación

La fabricación de los perfiles parte de una lámina rectangular de acero S1100 QL con las

dimensiones previamente calculadas y un espesor de 5 mm. El cálculo de las dimensiones de

la lámina se efectúa teniendo en cuenta el perímetro de la sección a realizar.

La realización de las secciones se inicia en una máquina láser.

El primer proceso en la operación de corte es realizar los orificios que disponga la sección a

fabricar. A continuación se hace el marcado de las zonas donde se debe aplicar la fuerza para

producir el doblado de la sección y por último, se cortan los cantos con el ángulo necesario

para poder ensamblarlo posteriormente.

Al realizar las operaciones de corte y marcado, la lámina pasa a otra estación de trabajo donde

se realiza el doblado.



El doblado es la operación más importante de la fabricación de la pluma. Este proceso

proporcionará mayor o menor resistencia mecánica en función de la calidad de ejecución.

Para realizar el doblado se dispone de prensas hidráulicas de una longitud tal que permita

realizar la sección de la pluma de una sola pieza; en casos particulares, como plumas muy

largas, se pueden hacer varias secciones del mismo tramo y soldarlas posteriormente

consiguiendo así la longitud deseada.

Cuando los perfiles han pasado por las fases de corte, marcado y doblado, se preparan para ser

soldados y ensamblados con las distintas partes que componen la pluma de la grúa.

Cuando este proceso se ha terminado, se realiza el tratamiento superficial y pintado de las

piezas para, finalmente ensamblar todos los componentes.

2.8.1.4 Patines

Los patines son elementos que permiten el deslizamiento de las secciones interiores,

reduciendo rozamiento y proporcionando una superficie de contacto que permite distribuir

mejor los esfuerzos que producen las cargas manipuladas.

Se sitúan junto a las esquinas redondeadas del perfil.

Los patines son elementos ideales para trabajar sobre superficies metálicas duras.

Figura 11: Patín frontal



Figura 12: Montaje del patín frontal en la tapa frontal

Cada tramo dispone de 8 patines, distribuidos de manera que queden cuatro patines en la parte

trasera de la pluma y cuatro patines ocupando la parte delantera de ésta.

Su geometría se basa en la sección del hueco que queda entre un tramo y otro, siendo de 20

mm de espesor. Cuentan con un escalón que servirá para fijar los patines tanto en la tapa

trasera como en la delantera que dispone la pluma.

La fijación de los patines se realizará mediante tornillos M16. Tanto los patines como las

tapas disponen de agujeros por donde pasarán los tornillos que los unirán.

En la parte trasera de la pluma los patines irán unidos al perfil interior, desplazándose así

junto al tramo que se desean extender, mientras que en la parte delantera el patín irá fijado al

tramo exterior de manera que quedará fijo.



Figura 13: Patín trasero

Figura 14: Montaje del patín trasero en la tapa trasera

2.8.1.4.1 Material de los patines

Se utilizara patines de poliamida, el cual proporciona las siguientes características:

o No necesitan lubricación: El material incorpora lubricantes sólidos ligados a la estructura

molecular, lo que garantiza la presencia de lubricante durante toda la vida útil de la pieza,

por ello son ideales para zonas de difícil acceso o donde la lubricación sea problemática.



o Movimiento fácil y suave: Ya que presentan efecto stick-slip nulo (el efecto stick-slip o

también conocido como el fenómeno de oscilación por relajación, es el movimiento

espasmódico espontaneo que puede ocurrir mientras que dos objetos se deslizan uno sobre

otro), lo que significa que el inicio del movimiento sea suave y controlado. (Esto es una

característica fundamental para una maquinaria cuyo objetivo sea elevar o transportar

piezas).

o Excelente resistencia al desgaste: Incluso sin lubricación tienen una duración muy

superior al resto de productos sustitutivos.

o Buena capacidad de carga: Al presentar una amplia superficie de contacto, la carga se

distribuye de forma más uniforme.

o Resistentes a la corrosión: son ideales para su uso externo, incluso en ambientes

marinos. Además, el lubricante interno que incorporan sirve para proteger la zona de la

pluma por la que deslizan.

2.8.1.5 Tapas traseras

En los extremos traseros de los perfiles se soldarán unas tapas de 200 mm de espesor cuya

función es albergar los bulones de anclaje entre tramos en su parte superior que permitirán la

unión entre los tramos de la pluma, además de ubicar dos orificios, uno en cada lateral desde

donde el sistema de telescopado arrastrará los tramos para llevar a cabo la extensión de total o

parcial de la pluma.



Figura 15: Tapa trasera

En esta figura se puede diferenciar el orificio centrado, en la parte superior, donde se situará

el bulón de anclaje, además de los agujeros laterales en sección cuadrada que permitirá

albergar los bulones de arrastre de la sección.

Su geometría interna contiene la misma forma que el cuerpo de telescopado, con la finalidad

de que encaje perfectamente además de proporcionar una base de apoyo.

Existe un vacío de material entre la parte superior externa y la interna de la tapa con la

finalidad de poder ensamblar tanto el bulón de anclaje superior como un muelle que será el

encargado de impedir que el bulón se pueda desencajar de su posición de funcionamiento.

Estos componentes se explicarán en capítulos posteriores.

2.8.1.6 Tapas frontales

Estos elementos permitirán fijar los patines y las tapas de los patines mediante tornillos,

permitiendo así una buena sujeción.



Figura 16: Tapa delantera

2.8.1.7 Carcasas para patines

Con el fin de fijar los patines de la parte frontal, se dispone de unas tapas fabricadas en acero

960 QL, ver anexo 3.26, en las que constan unos agujeros colocados de tal manera que en su

montaje queden concéntricos con los agujeros que llevan los patines.

De este modo se podrá proceder al ensamblaje de los patines y las tapas colocando tornillos

M16.

Se disponen de cuatro carcasas, correspondientes al número de patines que se han de colocar

en la parte frontal, dos en la parte superior y dos en la parte inferior.



Figura 17: Carcasa frontal

Se ha optado por introducir estos elementos por razones de resistencia, puesto que no se

considera conveniente realizar la unión de los patines mediante tornillos directamente sobre

éste.

2.8.1.8 Cabeza de la pluma

Este elemento está situado en el extremo delantero de la pluma telescópica, soldado al último

tramo, y el cual es el encargado de sostener las poleas.

Su geometría está diseñada para que el cable no pueda tocar la pluma a la hora de inclinarla,

por eso dispone de unos ejes que separan ambos elementos.



Figura 18: Cabeza pluma

2.8.1.9 Ensamblaje de la pluma

La unión de las tapas frontal y trasera se realizará por medio de una soldadura a los perfiles.

Sin embargo, la unión de los patines y las carcasas para los patines con las tapas se llevará a

cabo a través de unos tornillos.

Figura 19: Pluma ensamblada



2.8.2 Sistema de telescopado

El sistema de telescopado permitirá variar la extensión de la pluma según lo requiera el

trabajo a realizar, mediante el desplazamiento lineal de los tramos interiores respecto al tramo

fijo.

Tradicionalmente el sistema de telescopado constaba de tantos cilindros de extensión como

tramos desplazables disponía la pluma. Esto dotaba a la grúa de una gran flexibilidad de

movimientos con la contrapartida de aumentar excesivamente el peso propio de la pluma.

La necesidad de la reducción de peso dio paso a la tendencia de diseñar un sistema de

telescopado con un único cilindro hidráulico.

Este sistema se basa en un cilindro hidráulico “invertido”, que empotrado por la cara del

vástago al tramo fijo de la pluma, permitirá variar la longitud de la pluma gracias también a

elementos auxiliares como bulones y resortes, en apartados posteriores se detallará con

exactitud el funcionamiento de éste sistema.

La variación de longitud de la grúa tratada en el presente proyecto va desde una extensión de

11 metros, con la pluma recogida, hasta su posición extendida, cuya longitud de pluma

máxima es de 38 metros.

Este sistema ofrece la ventaja de permitir una amplia variedad de configuraciones en cuanto a

la extensión de pluma se refiere.

Las ventajas de este sistema son:

o Ahorro de material, como pueden ser poleas, cables y tambores necesarios para el

telescopado por cable.

o Trabajo libre de elementos dentro de la pluma, este es uno de los factores más importantes

del sistema de telescopado.



El elemento actuante, el cilindro hidráulico, solo trabaja para extender o recoger la pluma. En

el momento que la grúa manipule cualquier tipo de carga, el cilindro hidráulico queda

recogido. Esto produce una mayor ligereza dentro de la estructura y por lo tanto un menor

riesgo de rotura de partes internas lo cual provoca grandes gastos en sus reparaciones.

2.8.2.1 Cilindro de telescopado

Se trata de un cilindro hidráulico de doble efecto de 11 metros de longitud y 10 metros de

carrera.

El extremo saliente del vástago va soldado a la pluma en la parte trasera del tramo 1 y es la

camisa del cilindro la que produce el desplazamiento necesario para poder extender o recoger

la pluma.

Figura 20: Cilindro de telescopado



Consta de un pistón unido al otro extremo del vástago, que junto a los elementos de

estanqueidad, permiten garantizar la diferencia de presión además de proporcionar una

superficie de contacto por la que producir una fuerza suficiente para desplazar el sistema.

La alimentación del cilindro se realizará a través de unos conductos situados en el interior del

vástago, de manera que un conducto quede en la parte comprendida entre el final del pistón y

la camisa y el otro conducto se sitúe entre el principio del pistón y el cuerpo de telescopado.

La justificación de este tipo de alimentación del sistema reside en la facilidad de tener unos

conductos fijos. Si la alimentación se hiciera mediante conductos conectados a la camisa por

el exterior, existiría la necesidad de tener que dotar al sistema de un elemento que permita

variar la longitud de los conductos, ya que la camisa está en continuo movimiento.

2.8.2.2 Elementos de estanqueidad

o Guías de pistón: Es un elemento utilizado para evitar el contacto entre metales producido

entre el pistón y la parte interior de la camisa del cilindro. Además este elemento se

encarga de absorber los esfuerzos producidos por las cargas radiales. Ver anexo 3.28.

o Juntas de pistón: Se encargan de asegurar la diferencia de presión. Ver anexo 3.30.

o Rascadores: Son los encargados de excluir la suciedad, las partículas extrañas y el polvo

del sistema. Evitan el rayado además de prolongar la vida de las juntas. Ver anexo 3.29

2.8.2.3 Cuerpo de telescopado

El cuerpo telescopado es un elemento soldado a la camisa del cilindro hidráulico, cuya

función es albergar las pinzas y los cilindros hidráulicos de carrera corta.

Está fabricado en acero F-114 y tiene unas dimensiones de 360 milímetros de altura, 350

milímetros de anchura y 200 milímetros de espesor.

Contiene un agujero por el cual pasará el vástago, que le sirva de guía para desplazarse.



El alojamiento de los cilindros viene dado por dos orificios verticales en la parte superior y

uno horizontal en el lateral de la pieza.

Estos agujeros tienen dos diámetros distintos formando un escalón. Esto permitirá unir los

cilindros hidráulicos de carrera corta al cuerpo de telescopado mediante tornillos M7.

Esta pieza dispone de unas láminas de fricción que permitirán que pueda deslizarse fácilmente

entre los tramos.

Figura 21: Cuerpo de telescopado

2.8.2.4 Pinzas de desenclavamiento

Estos elementos se fijarán a los cilindros hidráulicos de desplazamiento vertical de manera

que se desplazarán solidarios a ellos, con el fin de poder enganchar la parte inferior del bulón

de anclaje para posteriormente, realizar el recorrido contrario para desplazar dicho bulón y así

dejar libre el tramo que se desea telescopar.



Figura 22: Pinzas de desenclavamiento

2.8.2.5 Cilindros hidráulicos de carrera corta

Se dispondrá de cuatro cilindros de doble efecto colocados en el interior del cuerpo de

telescopado.

Dos de ellos estarán situados en la parte superior de este y realizarán un desplazamiento

vertical, permitiendo el movimiento de las pinzas de desembulonamiento.

El esfuerzo que han de ser capaces de vencer en el movimiento de retorno ha de ser superior a

la fuerza resistente que realiza el resorte del bulón de anclaje por el hecho de ser comprimido.

Los otros dos cilindros estarán situados en los laterales del cuerpo de telescopado y realizarán

un desplazamiento horizontal. Estarán unidos a los bulones de arrastre, que se desplazarán

solidarios al movimiento de estos cilindros.



2.8.2.6 Bulones

Se distinguirán dos tipos de bulones:

o Bulones de arrastre: Realizarán un desplazamiento horizontal para introducirse dentro de

unas cavidades dispuestas en las tapas traseras de los tramos y se encargarán de

arrastrarlos. De esta forma, se conseguirá el desplazamiento deseado.

Figura 23: Bulón de arrastre

o Bulones de anclaje: Estos bulones permitirán el anclaje entre dos tramos consecutivos,

impidiendo que exista cualquier movimiento entre ambos. Se alojarán en los orificios

practicados en la tapa trasera de cada tramo.

Figura 24: Bulón de anclaje



Estos elementos se componen de dos partes:

o El cuerpo superior, cuyo diseño permite albergar, por una parte, el resorte que le producirá

la fuerza necesaria para fijarlo en su posición y, por otra, el diámetro necesario para

producir el esfuerzo de aguantar ambas secciones.

Esta parte tiene una rosca en su extremo inferior que permitirá el ensamblaje con el cuerpo

inferior.

Figura 25: Cuerpo superior del bulón de anclaje

o El cuerpo inferior está diseñado de manera que exista un vástago acabado en un diámetro

mayor desde dónde se podrá encajar las pinzas para producirle el desplazamiento.

Contará con otro resalte que actuará como tope para evitar que el bulón pueda salirse de su

posición.

En su extremo superior consta de un saliente roscado por donde se podrá ensamblar con el

cuerpo superior.



Figura 26: Cuerpo inferior del bulón de anclaje

2.8.2.7 Resortes

Estos elementos realizan una función vital en el funcionamiento de la grúa, puesto que se

encargan de mantener los bulones fijos en su posición garantizando así un perfecto

funcionamiento de enclavamiento.

Son resortes de compresión, de manera que su funcionamiento se basa en realizar el esfuerzo

en el sentido contrario de donde recibe la carga. Por lo tanto, su función se basa en producir

un esfuerzo en el sentido contrario al peso del bulón y de las pinzas de desembulonamiento.

De esta manera, cuando las pinzas suelten el bulón, el muelle se encargará de fijarlo en su

posición.

Se sitúa entre la parte interna de la tapa trasera y el resalto que posee el cuerpo superior del

bulón. De esta manera, cuando las pinzas de desembulonamiento tiran del bulón para

desenclavarlo, el resalto produce un esfuerzo de compresión al resorte, que se apoya en la

parte inferior de la tapa trasera.



2.8.3 Funcionamiento del sistema telescopado

Este sistema permitirá telescopar los tramos de la pluma de uno en uno. Además permite

realizar una gran variedad de longitudes de pluma debido a su capacidad de extender cada

tramo de ésta al 46, 92 y 100% de su longitud máxima de extensión.

Pese a que los tramos miden 11 metros, su longitud máxima de extensión será de 9 metros

debido a que existirá un solape de 2 metros entre tramos.

El proceso de funcionamiento de telescopaje es el siguiente:

Una vez escogida la configuración de longitud que se desea obtener, y mediante electrónica,

el sistema de telescopado iniciará el movimiento.

1. Partiendo de una posición inicial con el cilindro hidráulico recogido, con el cuerpo de

telescopado cercano a la tapa trasera del tramo 1, el cilindro hidráulico se extenderá

desplazando la camisa (ya que la camisa es el elemento móvil, estando el vástago soldado

al primer tramo) hasta permitir que el cuerpo de telescopado se sitúe alineado con la tapa

trasera del tramo que se desea telescopar.

2. Al llegar a este punto, los cilindros hidráulicos de carrera corta situados en la parte superior

del cuerpo de telescopado, realizarán un movimiento vertical desplazando las pinzas en

dirección al bulón de anclaje para que puedan agarrar el bulón.

3. A continuación, los cilindros hidráulicos situados en el lateral del cuerpo de telescopado,

se expandirán permitiendo que los bulones de arrastre penetren en la cavidad existente en

la tapa trasera del tramo.

4. Una vez anclados los bulones de arrastre, se procede al proceso de desenclavamiento de los

tramos. Para este proceso, los cilindros hidráulicos situados en la parte superior, realizan el

movimiento de retroceso desplazando las pinzas hacia abajo, arrastrando a su vez el bulón

de anclaje.



De este modo el tramo que se desea telescopar quedará desenclavado del tramo contiguo

de manera que queda totalmente libre para ser arrastrado por los bulones laterales de

arrastre. Es muy importante realizar primero la acción del enclavamiento de las pinzas de

arrastre ya que así queda totalmente fijado hasta poder dejar libre el tramo. De lo contrario,

el tramo podría quedar sin fijaciones y producir desplazamientos y colisiones no deseadas.

5. Para realizar la extensión del tramo, se deberá alimentar el cilindro hidráulico de

telescopado, de manera que al extenderse, el cuerpo de telescopado se desplazará

arrastrando consigo el tramo a extender.

6. Cuando el tramo ha alcanzado la longitud deseada se procede al embulonamiento del tramo

para dejarlo anclado al tramo contiguo en la nueva posición y poder trabajar con esa

configuración.

Para este proceso se desplazan los cilindros hidráulicos verticales hacia arriba colocando el

bulón de anclaje entre los dos orificios del tramo desplazado y el contiguo. El resorte será

el encargado de impedir que el bulón pueda desplazarse hacia abajo y de este modo

garantizará el anclaje entre los tramos.

7. El siguiente paso es desenclavar los bulones de arrastre, para ello, los cilindros situados en

los laterales del cuerpo de telescopado se recogerán arrastrando consigo los bulones de

arrastre laterales. Con esto, el cilindro hidráulico de telescopado queda libre para

retroceder a su posición inicial.

8. A partir de aquí, si se desea telescopar otro tramo, se repetiría el proceso.

Para una extensión total de la pluma, partiendo de la pluma recogida se debe seguir un orden

para telescopar los tramos.

El primer tramo a telescopar debe ser el tramo 4, o tramo interior, seguido del tramo 3 y por

último el tramo 2. Si no se sigue este orden, es imposible realizar la extensión total de la

pluma, puesto que el cuerpo de telescopado únicamente puede desplazarse desde la parte

trasera del tramo 1 hasta su parte delantera.



2.8.4 Sistema de elevación de la pluma

Este sistema es el encargado de permitir el movimiento de inclinación de la pluma, haciéndola

variar desde la posición horizontal hasta una inclinación máxima de 82º respecto del eje

horizontal.

2.8.4.1 Funcionamiento

Este sistema se basa en un cilindro hidráulico de simple efecto unido a la estructura, por su

extremo superior, y a la pluma por su extremo inferior. Esta unión es articulada, mediante

bulones, lo cual permite la rotación necesaria del cilindro.

Al alimentarse el cilindro hidráulico, se produce un desplazamiento lineal del vástago, que,

mediante el bulón, transmite el esfuerzo al primer tramo de la pluma haciéndole variar la

inclinación de la pluma. En el momento en que se deje de alimentar el cilindro, el propio peso

de la pluma producirá el retroceso de éste.

Figura 27: Disposición del cilindro de elevación en la grúa



Figura 28: Cilindro de elevación

2.8.4.2 Camisa

Está fabricada con acero ST-52, lapeado en su parte interior. Estas características son

imprescindibles para asegurar un buen deslizamiento con el pistón y una buena resistencia a la

presión a la que está sometido. Puesto que no se encuentra un cilindro hidráulico apropiado

para el sistema, debido a sus dimensiones, se deberá fabricar bajo pedido.

El diámetro de la camisa está calculado en el anexo 3.6.4.

En su parte inferior consta de unas charnelas u orejas que sirven para ser unido con el bulón y

permitir una rotación en la articulación.

2.8.4.3 Cabeza del cilindro

La cabeza del cilindro está diseñada con la finalidad de proporcionar una superficie que pueda

evitar la salida del pistón además de garantizar una superficie que sirve como solape mínimo



entre la camisa y el vástago. Su interior se encuentra ranurado de tal forma que sea posible

ensamblar los anillos necesarios para el correcto funcionamiento del cilindro. Los elementos

situados en las ranuras son los anillos guía de vástago y el anillo rascador.

El diámetro interior es el necesario para poder encajar perfectamente el vástago del sistema

junto con sus anillos correspondientes.

2.8.4.4 Vástago

Se fabricará a partir de una barra maciza de acero F-1140 cromado. Dispone de una reducción

de diámetro para introducirse por un orificio, realizado en el pistón.

Desde la reducción de diámetro hasta el final el elemento está roscado con la finalidad de

introducir una tuerca que impedirá que el pistón pueda desajustarse de su posición cuando

está en funcionamiento.

En la parte superior del vástago se encuentra soldada otra charnela que permite transmitir el

esfuerzo a la pluma a través de un bulón que permite su rotación.

2.8.4.5 Pistón

El pistón es el elemento donde se aplicará la presión del fluido, utilizando su superficie de

contacto, el fluido realizará una fuerza de empuje que desplazará el pistón y este a su vez

provocará el movimiento del vástago que a su vez por la transmisión de esfuerzos permitirá la

elevación de la pluma.

Está fabricado en aluminio 356.0 t6. Dispone de ranuras tanto en la parte exterior como en la

parte interna, para colocar los anillos y guías correspondientes que permitan un buen

funcionamiento.

2.8.4.6 Elementos de estanqueidad

Estos componentes permiten garantizar un funcionamiento perfecto del sistema hidráulico de

elevación, crean una perfecta estanqueidad entre las cavidades, evitando pérdidas o fugas.

Están situados tanto en el pistón como en la cabeza del cilindro.



Para la camisa:

o Anillos guía de pistón: La longitud del anillo guía se determina en función de la fuerza

radial que ha de soportar así como de la presión de trabajo a la que está sometido el

cilindro. ver anexo 3.28

o Juntas de pistón: Se encargan de garantizar una perfecta estanqueidad entre las dos

cavidades asegurando la diferencia de presión entre ambas. Es necesario poner juntas de

pistón, ya que por la presión de trabajo a la que está sometido el cilindro no es posible

introducir juntas tóricas por el peligro que existe a ser extrusionado y producir un mal

funcionamiento del cilindro. Ver anexo 3.30

o Juntas internas de pistón: Este anillo es necesario para asegurar una perfecta estanqueidad

en la junta entre el pistón y el vástago. Funciona de la misma manera que la junta exterior,

asegurando la diferencia de presión. Está situado en una ranura situada en la parte interna

del cilindro, debajo del agujero por donde se introduce el vástago.

En la parte de la cabeza se distinguen los siguientes anillos:

o El anillo rascador: se sitúa en una ranura situada en la parte superior. Su geometría permite

que su diámetro interior se adapte al diámetro del vástago. Este anillo permite excluir la

suciedad, las partículas extrañas y el polvo del sistema. Esta función es muy importante

porque es básico mantener limpio el cilindro hidráulico para asegurar un correcto

funcionamiento. Ver anexo 3.29

o Guías de vástago: Colocadas en la cabeza del cilindro tienen la función de guiar el vástago

a lo largo del cilindro hidráulico. Su geometría, además, permite mantener la estanqueidad

y evitar la pérdida de fluido. Ver anexo 3.27

2.8.4.7 Bulones

Son elementos cilíndricos situados en las charnelas que contienen, tanto la camisa del cilindro

hidráulico en su parte inferior como el vástago en su parte superior.



El bulón inferior va introducido por un saliente que contiene la base de rotación, mientras que

el bulón superior se ensambla en un orificio que contiene el primer tramo de la pluma,

mediante el cual el vástago podrá transmitir el esfuerzo lineal para producir el movimiento de

rotación de ésta.

Los bulones además de soportar y transmitir los esfuerzos, permiten rotar al cilindro de

manera que en todo momento pueda adaptarse a la posición en la que se encuentra la pluma;

están diseñados a un esfuerzo de cortadura, ver anexo 3.10.1

Figura 29: Imagen del bulón ranurado.

En la figura 24 se puede observar el bulón, con una ranura practicada, esta ranura sirve para

colocar un circlip que permitirá mantener fijo el bulón en su posición en caso de que se

produzca algún tipo de movimiento lateral.

2.8.4.8 Cojinetes

Son elementos mecánicos que permiten el libre movimiento entre piezas fijas y móviles. Se

encargan de sostener o guiar las piezas móviles además de reducir al mínimo la fricción y el

desgaste.



La fricción consume energía innecesariamente mientras que el desgaste altera las dimensiones

y el ajuste de las piezas hasta dejar inútiles los elementos.

Los cojinetes son necesarios en la grúa estudiada en aquellos elementos en los que se ha de

realizar una rotación.

Se escogen cojinetes en vez de rodamientos, por la capacidad de éstos a soportar cargas

elevadas a velocidad lenta.

La selección de cojinetes puede verse en el anexo 3.17.

2.8.4.9 Circlips

Estos componentes son anillos que permiten retener los elementos en la posición deseada,

para su montaje se precisa realizar una ranura al elemento donde se desee colocar. En la grúa

del presente proyecto se precisan circlips en todos aquellos elementos que sean susceptibles

de recibir movimientos laterales, tales como bulones y poleas, la selección de estos elementos

se puede ver en el anexo 3.21

2.8.5 Sistema de rotación

Es el sistema que permite dotar a la pluma de un movimiento de giro para permitir escoger la

orientación deseada de la pluma. Éste permitirá girar la grúa 360º con un número de vueltas

ilimitadas. Se compone de dos partes: el rodamiento, necesario para aguantar los esfuerzos

axiales, radiales y de vuelco además de permitir un giro suave de la grúa y del motor que

permite proporcionar el par necesario para permitir el giro.

2.8.5.1 Rodamiento

El giro de la grúa se realiza mediante un gran rodamiento ROTHE ERDE.

Este rodamiento es un elemento de máquina que forma por sí mismo una unidad completa,

previsto para la transmisión simultánea de esfuerzos axiales, radiales y de los pares de vuelco

resultantes, realiza, pues, doble función. Por un lado, ha de permitir un giro suave de la

superestructura para situar convenientemente la carga y por otro, tiene que soportar todo el

peso proveniente de los elementos que componen la superestructura.



Figura 30: Rodamiento Rothe Erde

El rodamiento cuenta con una corona exterior que engrana con el piñón de ataque situado en

la parte giratoria.

Se fija mediante tornillos, la corona dentada exterior se asienta en la parte fija de la grúa y se

asegura mediante 60 tornillos M24.

Una vez la corona dentada se ha ensamblado, se colocará una placa fijada mediante tornillos

al rodamiento de giro para después soldarle la estructura de rotación de esta manera se

permitirá la transmisión del movimiento a la parte móvil.

La selección de este rodamiento se puede ver en el anexo 3.13.

2.8.5.2 Motor

Para la elección del tipo del motor se ha optado por un motor asíncrono trifásico. Esta

elección se debe a que este tipo de motor es el más utilizado en la industria, debido a su

robustez y sencillez de funcionamiento.

Es el encargado de transmitir el esfuerzo necesario, primero para acelerar el sistema

venciendo la inercia de los elementos y seguidamente para mantenerlo en movimiento

venciendo la fuerza de fricción a la que se ve sometido el tipo de rodamiento.



Se encuentra anclado a la estructura móvil, collado, con la brida que lleva incorporada, de tal

manera que el piñón de ataque quede por debajo de esta estructura engranando con la corona

dentada.

2.8.6 Cabestrante

Es un sistema mecánico que permitirá la manipulación y elevación de las cargas. Se accionará

mediante un tambor donde estará enrollado un cable con una cierta longitud que circulará por

un sistema de poleas para reducir la tensión, llegando a un gancho, el cual manipulará la

carga.

2.8.6.1 Tambor

Este elemento se encuentra situado en la parte trasera de la grúa, en la estructura de rotación.

Tiene como función almacenar y tirar del cable para producir el movimiento de elevación de

la carga además de soltar cable en los casos en que se necesite más longitud de éste. Ver

anexo 3.7.

2.8.6.2 Cable

Componente que transmitirá la fuerza de tiro del tambor hasta el gancho, provocando su

movimiento. En su dimensionamiento se ha utilizado la norma FEM donde marca una serie de

recomendaciones para la correcta selección del cable que garantice un funcionamiento

correcto. Ver anexo 3.7

Cabe comentar que por razones de diseño se ha optado por utilizar dos cables durante la vida

útil de la grúa estudiada en el presen proyecto.

2.8.6.3 Poleas

El objetivo de una polea consiste en cambiar la dirección del cable y disminuir la tensión de

este.



El diámetro de la polea va en función del diámetro mínimo que ha de tener el cable así como

del tipo de grupo en el que se encuentra clasificado el mecanismo de elevación y también en

función del montaje que tiene.

La selección de la polea ha sido realizada en función de su diámetro exterior recomendado así

como del diámetro mínimo del eje calculado en el anexo 3.7.4; para ver la elección de la

polea ver el anexo 3.7.2

En el caso del presente proyecto la polea viene incorporada con los cojinetes oportunos.

La presente grúa estudiada cuenta con 4 poleas de cable que junto con las poleas que contiene

el gancho escogido pueden formar un polipasto (Un polipasto es una combinación de poleas

fijas y móviles las cuales están recorridas por un solo cable que tiene uno de sus extremos

anclado a un punto fijo, este sistema permite obtener una ganancia mecánica), en función de

los reenvío del cable, tal que permitan reducir el esfuerzo a realizar por el tambor.

Figura 31: Disposición de las poleas en la grúa



2.8.6.4 Gancho

El conjunto gancho está constituido, en primer lugar, por el gancho propiamente dicho y por

el conjunto de poleas que precise el tipo de gancho.

El gancho se eleva y desciende mediante el cable de elevación que pasa por las poleas, en

función del tipo de carga se precisarán más o menos reenvíos de cable creando un polipasto.

El gancho se puede balancear para facilitar las operaciones de carga y descarga.

Además el soporte inferior está montado sobre un rodamiento axial de bolas que permite al

gancho el giro sobre el eje vertical. Estos elementos se montan en una estructura formada por

placas y tubos que permiten dar rigidez al conjunto.

2.8.7 Contrapeso

La función del contrapeso no es otra que reducir el par de vuelco de la grúa.

El contrapeso no se calculará ni se fabricará en el presente proyecto, pero se tendrá en cuenta

para realizar los cálculos de estabilidad.

2.8.8 Estabilizadores

Los estabilizadores se usarán para garantizar una estabilidad en la grúa y evitar que ésta pueda

llegar a volcar, por lo tanto será necesaria la instalación de estabilizadores. Ver anexo 3.8

Ha de tenerse en cuenta que habrá que calcular diferentes situaciones según sea la dirección

de la pluma, ya que no tiene el mismo impacto en la estabilidad si la carga está en la zona

delantera, trasera o lateral de la grúa. El cálculo se ha realizado para la posición crítica cuyo

ángulo de inclinación es 80º, longitud 20 m y una carga máxima de 452 kN.



2.9 Planificación

2.9.1 El proceso de diseño

El diseño se define como el proceso previo de configuración mental, "pre-figuración", en la

búsqueda de una solución en cualquier campo. El verbo "diseñar" se refiere al proceso de

creación y desarrollo para producir un nuevo objeto.

La primera decisión que se debe tomar a la hora de diseñar un nuevo sistema de producción es

el diseño del producto que se va a fabricar.

El desarrollo de nuevos productos se ha convertido en un factor clave para lograr el éxito

empresarial. En los últimos años ha crecido la preocupación por el proceso de diseño y

desarrollo de nuevos productos. Y más concretamente por la reducción del tiempo empleado

en el diseño y desarrollo de nuevos productos.

Por lo tanto, desarrollar nuevos productos en poco tiempo, para que estén cuanto antes

disponibles en el mercado, se convierte en una de las principales preocupaciones de las

empresas actuales.

La importancia concedida al tiempo de desarrollo de nuevos productos, como factor de

ventaja competitiva, ha motivado que una de las principales preocupaciones de los encargados

de gestionar dicho proceso sea el encontrar una serie de herramientas que ayuden a reducir

dicho tiempo.

2.9.2 Fases del proceso de diseño

Este proceso conlleva la realización de un conjunto complejo de actividades, en las que deben

intervenir la mayoría de las áreas funcionales de la organización.

Generalmente este proceso de desarrollo se suele dividir en cinco fases o etapas:

1.- Identificación de oportunidades.

2.- Evaluación y selección.

http://es.wikipedia.org/wiki/Dise%C3%B1o

http://ciberconta.unizar.es/leccion/desapro/100.HTM





3.- Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso.

4.- Pruebas y evaluación.

5.- Comienzo de la producción.

En la primera fase (Identificación de oportunidades) se obtiene información sobre las

necesidades y exigencias del mercado, identificando las oportunidades existentes, los posibles

movimientos y reacciones de la competencia, las posibilidades técnicas y los requerimientos

de fabricación. Esta información se combina para establecer la arquitectura del nuevo

producto. Durante esta fase se fija el diseño del concepto, se seleccionan los mercados

objetivo, el nivel de rendimiento, los recursos necesarios y el previsible impacto financiero

del nuevo producto.

En la segunda fase (Evaluación y selección) se seleccionan aquellas ideas que presentan

mayores posibilidades de éxito. Este proceso de evaluación implica un análisis de la

viabilidad del producto desde diferentes puntos de vista.

Una vez aprobado, el proyecto pasa a la Ingeniería del producto y del proceso. En esta tercera

fase se realizan la mayoría de las actividades de diseño de detalle y de desarrollo del producto,

así como de los procesos productivos necesarios para la fabricación y posterior lanzamiento al

mercado.

Por último, si la evaluación realizada en la fase anterior es favorable, el producto pasa a la

quinta fase en la que se inicia la fabricación a gran escala; se produce el lanzamiento al

mercado del nuevo producto, su distribución inicial y las operaciones de apoyo al mismo.

El proceso de desarrollo descrito se realiza de forma iterativa hasta alcanzar el diseño más

adecuado a las exigencias de los consumidores. En cada iteración se aprende sobre el

problema a resolver y las alternativas existentes hasta que se converge al diseño final y se

completan las especificaciones detalladas inicialmente.

Para el presente proyecto se seguirá el proceso de diseño siguiente:




Figura 32: Proceso de diseño de la grúa

2.10 Orden de Prioridad de Documentos

El orden de prioridad de los Documentos Básicos del Proyecto es el que se indica a

continuación:

1º Planos

2º Pliego de condiciones

3º Presupuesto

4º Memoria

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