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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Campus Arturo Ruiz Mora Santo Domingo FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Carrera de Ingeniería Electromecánica

ELEMENTOS DE MÁQUINAS II Informe del Proyecto Final

Integrantes: Juan Carlos Freire Alfonso Sánchez

Ing. Carlos Centeno Docente

Santo Domingo Noviembre/2014

TEMA Diseño y construcción de un Prototipo para laboratorio de física de un puente grúa a partir del modelo de un puente grúa de 5tn. OBJETIVO GENERAL Aplicar los conocimientos adquiridos en la Materia de Elementos de Máquinas II para el diseño y construcción de un Prototipo para laboratorio de física de un puente grúa. OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Demostrar todos los movimientos de un puente grúa (Elevación, Translación).



Utilizar los elementos mecánicos dictados en clase para la construcción del prototipo.



Realizar los planos respectivos para la construcción de este prototipo.



Analizar los costos del prototipo y compararlos con los de un puente grúa de 5tn. .

INTRODUCCIÓN

Una grúa puente, comúnmente llamado una grúa puente, es un tipo de grúa que se encuentra en entornos industriales. Una grúa se compone de pistas paralelas con un puente móvil que abarca la brecha. Un polipasto, el componente de elevación de una grúa, viaja a lo largo del puente.

ANTECEDENTES PUENTE GRÚA Un puente-grúa, es un tipo de grúa que se utiliza en fábricas e industrias, para izar y desplazar cargas pesadas, permitiendo que se puedan movilizar piezas de gran porte en forma horizontal y vertical. Un puente-grúa se compone de un par de rieles paralelos ubicados a gran altura sobre los laterales del edificio con un puente metálico (viga) desplazable que cubre el espacio entre ellas. El guinche, el dispositivo de izaje de la grúa, se desplaza junto con el puente sobre el cual se encuentra; el guinche a su vez se encuentra alojado sobre otro riel que le permite moverse para ubicarse en posiciones entre los dos rieles principales. Grúas de puente se utilizan comúnmente en el refinamiento de acero y otros metales tales como cobre y aluminio. En cada paso del proceso de fabricación, hasta que sale de una fábrica como un producto acabado, de metal es manejado por una grúa puente. Las materias primas se vierten en un horno con una grúa, metal caliente se enrolla al espesor determinado y revenido o recocido, y se almacena por un puente grúa para el enfriamiento, las bobinas acabadas se levantó y se cargan en camiones y trenes de puente grúa y el

fabricante o estampador utiliza una grúa para manejar el acero en su fábrica. La industria del automóvil utiliza grúas para manejar materias primas. Pequeñas grúas de estaciones de trabajo, tales como grúas plumas o grúa, manejar cargas más ligeras en un área de trabajo, como el molino de CNC o vieron. Casi todas las fábricas de papel utilizan grúas de puente para el mantenimiento regular que necesita la eliminación de rodillos de prensa y otros equipos pesados. Las grúas de puente se utilizan en la construcción inicial de las máquinas de papel, ya que hacen más fácil la instalación del papel de fundición pesada tambores de secado y otros equipamientos masiva, algunas pesan hasta 70 toneladas. En muchos casos, el coste de una grúa puente puede ser compensado en gran medida con los ahorros de no alquilar grúas móviles en la construcción de una instalación que utiliza una gran cantidad de equipos de proceso pesado. ELEMENTOS DE UN PUENTE GRÚA A la hora de clasificar los elementos del puente grúa se pueden observar dos grandes grupos: 

Estructura

Engloba la totalidad de los elementos físicos que componen el puente grúa a excepción de los mecanismos. 

Mecanismos

Son los elementos que hacen posible el movimiento de la estructura, del carro y de la carga. ESTRUCTURA La estructura principal de los puente grúa es, por normal general, bastante genérica para todos los tipos de puente grúa. Se caracteriza porque en la gran mayoría de los casos contiene los siguientes elementos: 1 Polipasto o carro móvil principal

2 Viga principal de la grúa 3 Chapas de unión 4 Vigas testeras o testeros 5 Motor de traslación del puente 6 Mando de control cableado o radio control 7 Equipamiento eléctrico de la grúa 8 Equipamiento eléctrico del carro principal o Con interruptor de límite de izado o Con detector de carga 9 Gancho de amortiguación 10 Montaje del raíl C 11 Fuente de alimentación eléctrica 12 Cable alimentación eléctrica

MARCO TEÓRICO ESTRUCTURA DEL PUENTE GRUA Viga principal Es la parte principal de la estructura. Su función es la de soportar el carro móvil y la carga de servicio siendo por tanto la parte crítica de la estructura.



Carro principal

El carro principal o simplemente carro se trata del mecanismo encargado de elevar, descender o mover la carga a lo largo de la viga principal. 

Vigas testeras

Las vigas testeras o simplemente testeros son las vigas laterales sobre las que descansa la viga principal. Deslizan sobre una superficie o ruedan sobre un carril y su función es la de derivar los esfuerzos provenientes de la viga principal a los apoyos. Dentro de ellas se alojan las ruedas que sirve de apoyo a la estructura. 

Unión Viga - Testeros

La unión viga – testero es la encargada de transferir los esfuerzo desde la viga principal a las vigas testeras laterales. Debe transferir y soportar todos los esfuerzos y por ello debe de ser excepcionalmente rígida. Para ello se realiza mediante distintos elementos y procedimientos que aseguren su rigidez. Se pueden diferenciar dos procedimientos de unión: 

Chapa frontal

Por norma general los perfiles de la viga principal no poseen un extremo sólido extenso, más allá de la propia superficie del perfil. Por esta razón, y para facilitar el montaje y aumentar la resistencia, el perfil de la viga principal se suelda a una chapa que posee las mismas dimensiones que el área del perfil. Se la denomina chapa frontal por el tipo de unión que posee a la estructura. 

Unión atornillada

Con el objetivo de poder unir la viga principal a las vigas testeras se ha seleccionado, entre todas las opciones posibles, realizar una unión atornillada a ambos lados de la viga principal.

POLEA

Una polea es una rueda acanalada en todo su perímetro. Mediante un sistema formado por poleas y correas de transmisión se transmite movimiento entre diferentes ejes. Dependiendo de la diferencia de diámetros entre la polea conductora y la polea conducida se pueden generar mecanismo de reducción o de aumento. La polea también se utiliza como máquina simple que facilita el trabajo y permite levantar objetos pesados realizando menos esfuerzo. Polea simple fija al techo Es lo que se conoce por máquina de Atwood. La polea fija cuelga de un punto fijo facilitando muchos trabajos aunque empleamos la misma fuerza. La cuerda que rodea la polea recorre la misma distancia. Únicamente se modifica la dirección de la fuerza a emplear. Nos es más fácil tirar de la cuerda hacia abajo que tirar hacia arriba. Polea móvil La polea está unida a la carga y puede moverse verticalmente a lo largo de la cuerda. La carga del objeto es soportada por ambos segmentos de la cuerda. Polipasto Es una clase de máquina que combina sistemas de poleas fijas y móviles, se consigue el efecto de las dos, y se utilizan para levantar grandes pesos.

SERVOMOTOR

Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. 1 Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser controlado tanto en velocidad como en posición. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos. Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, tiene un consumo de energía reducido. La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cuál es la corriente que consume. La corriente depende

principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado, pero no es muy alta si el servo está libre moviéndose todo camaro En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha añadido un sistema de control (tarjeta electrónica), un potenciómetro y un conjunto de engranajes. Con anterioridad los servomotores no permitían que el motor girara 360 grados, solo aproximadamente 180; sin embargo, hoy en día existen servomotores en los que puede ser controlada su posición y velocidad en los 360 grados. Los servomotores son comúnmente usados en modelismo como aviones, barcos, helicópteros y trenes para controlar de manera eficaz los sistemas motores y los de dirección. RODAMIENTOS

Es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y

se

mueve

sobre

el

cual

se

apoya.

Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, estos cojinetes no necesitan lubricación, ya que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista. Sin embargo, como la velocidad de giro del eje no es nunca exactamente constante, las pequeñas aceleraciones producidas por las fluctuaciones de velocidad producen un deslizamiento relativo entre bola y pista. Este deslizamiento genera calor. Para disminuir esta fricción se lubrica el rodamiento creando una película de lubricante

entre

las

bolas

y

la

pista

de

rodadura.

Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas alternativamente a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan

un calor de histéresis que habrá que eliminar. Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor. Tipos Rodamientos rígidos de bolas. Robustos, versátiles y silenciosos. Pueden funcionar a altas velocidades y son fáciles de montar. Los rodamientos de una hilera también están disponibles en versiones obturadas; están lubricados de por vida y no necesitan mantenimiento. Los rodamientos de una hilera con escote de llenado y los de dos hileras son adecuados para cargas pesadas. PERFÍL IPN

Un perfil IPN es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de doble T también llamado I y con el espesor denominado normal. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, y las interiores presentan una inclinación del 14% respecto a las exteriores, por lo que las alas tienen un espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Además, las alas tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada.

DATOS TÉCNICOS Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS MECANISMOS DEL PUENTE GRÚA TESTERA

POLIPASTO ELÉCTRICO