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Proyectos fin de carrera de Ingeniera Tcnica Industrial

Especialidad: Mecnica.

Centro: ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR DE ALGECIRAS Titulacin: Ingeniera Tcnica Industrial. Especialidad: Mecnica Titulo: Proyecto de los principales mecanismos de potencia de gra prtico mvil porta contenedores de 60 ton Autor: Jess Gil Ruiz Fecha: Junio 2010

i

INDICE GENERAL

Pgina

1. MEMORIA DESCRIPTIVA. 1

1.1. Objeto del proyecto. 1

1.2. Descripcin. 1

1.3. Especificaciones. 1

1.4. Normativa y documentacin. 3

1.5. Clasificacin de gra y mecanismos. 5

1.6. Clasificacin de los aparatos de elevacin 7

1.7. Clasificacin de los mecanismos completos en grupos 10

1.8. Condiciones de carga. 15

1.9. Descripcin y justificacin de los mtodos de clculo. 18

1.9.1. Clculo de ejes. 18

1.9.2. Clculo de las ruedas de rodadura. 21

1.9.3. Seleccin de rodamientos. 21

1.9.4. Seleccin de cables. 24

1.9.5. Sistema de elevacin carga. 28

1.9.6. Sntesis cinemtica y justificacin. 29

1.9.7. Descripcin de los elementos principales. 39

1.9.8. Sistema de traslacin de carro 47

1.9.9. Sntesis cinemtica y justificacin. 48

1.9.10. Descripcin de los elementos principales. 51

2. MEMORIA DE CLCULOS. 1

2.1. Sistema elevacin carga. 1

2.1.1. Cable de elevacin 1

2.1.2. Tambor 5

2.1.3. Potencia necesaria 6

ii

2.1.4. Seleccin del motor 8

2.1.5. Reductor 9

2.1.6. Freno de servicio 11

2.1.7. Acoplamiento reductor-tambor 12

2.1.8. Calculo eje del tambor 15

2.1.9. Rodamientos 17

2.1.10. Acoplamiento freno-reduccin. 22

2.1.11. Freno de emergencia 24

2.2. Sistema traslacin carro. 28

2.2.1. Calculo de las ruedas del carro 31

2.2.2. Reductor 26

2.2.3. Freno de servicio 33

2.2.4. Rodamientos 34

2.2.5. Acoplamiento Freno-reduccin 37

2.3. Instalacin elctrica del equipo elctrico 40

2.3.1. Descripcin de la instalacin 40

2.3.1.1.Lneas individuales 40

2.3.1.2.Cuadro de mando de proteccin. 42

2.3.1.3.Equipo electrgeno de alimentacin 45

3. PLIEGO DE CONDICIONES. 1

3.1. Pliego de condiciones tcnicas. 1

3.1.1. Definiciones. 1

3.1.2. Condiciones generales. 1

3.1.3. Recepcin de materiales. 3

3.1.4. Soldadura y montaje en taller. 4

3.1.5. Mecanizado y tratamiento trmico. 8

3.1.6. Expedicin. 11

3.1.7. Montaje en obra. 11

3.1.8. Tolerancias. 13

3.1.9. Pintura. 13

3.1.10. Puesta en marcha. 20

iii

3.2. Pliego de condiciones generales y econmicas. 21

3.2.1. Definiciones e interpretacin. 21

3.2.2. Extensin y documentacin del contrato. 24

3.2.3. Obligaciones generales. 26

3.2.4. Responsabilidad, indemnizacin y seguros. 30

3.2.5. Direccin de las obras. 35

3.2.6. Personal. 35

3.2.7. Equipo. 39

3.2.8. Materiales. 39

3.2.9. Ejecucin de los trabajos. 42

3.2.10. Normas de medicin y abono. 54

3.2.11. Recepcin, liquidacin y garanta de los trabajos. 59

3.2.12. Resolucin del contrato. 71

3.2.13. Arbitraje. 63

3.3. Requisitos mnimos a cumplir por los contratistas. 64

3.3.1. Programa previo de los trabajos. 65

3.3.2. Precios. 65

3.3.3. Firma y presentacin de propuestas. 66

3.3.4. Propuestas y soluciones alternativas. 66

3.3.5. Consorcio o asociaciones. 66

3.3.6. Fianza provisional. 67

3.3.7. Plazo y validez de la propuesta. 67

3.3.8. Rechazo de la propuesta. 67

3.3.9. Adjudicacin del trabajo y formalizacin del contrato. 68

3.3.10. Forma de pago. 68

3.3.11. Cumplimiento de plazo y penalidades. 69

3.3.12. Aceptacin de las presentes bases. 69

4.-Presupuesto 1

4.1.-Materiales mecnicos 1

4.2.-Montaje de taller 4

4.3.-Materiales elctricos 5

4.5.-Materiales electrnicos 6

4.4.-Presupuesto total 7

iv

5.-Puesta en servicio 1

5.1.-Objeto 1

5.2.-Chapas 1

5.3.-Tornillera y chavetas 1

5.3.1.-Chavetas 1

5.3.2.-tornilos ordinarios 1

5.3.3.-tornilos de alta resistencia 2

5.4.-Ruedas dentadas 3

5.5.-Cables 4

5.6.-Inspeccion 5

5.7.-Colocacin 5

6.-Plan de mantenimiento

1

6.1.-Introduccion 1

6.2.-Descripcion de la instalacin 1

6.2.1.-Caracteristicas tcnicas de una gra portacontenedores 2

6.2.2.-Determinacion de la clase de espectro 3

6.2.3.-Determinacion de la capacidad de carga 4

6.2.4.-Determinacion de la vida til 4

6.2.5.-Especificaciones mecnicas 5

6.3.-Configuracion de los distintos elementos de la gra 6

6.3.2.-Sistema de elevacin principal 8

6.3.3.-Sistema de traslacin del carro 10

6.3.4.-Spreader 10

6.4.-Mantenimiento preventivo 12

6.4.1.-Tareas de mantenimiento 13

6.4.1.-Planificaciones y notas sobre seguridad 13

6.4.2.-Inspeccin y rutinas de mantenimiento 14

6.4.2.1.-Inspeccin y acciones preventivas 14

6.4.2.2.-Lubricacin 16

6.4.2.3.-Inspeccin de la alineacin 16

6.4.2.4.-Inspeccin de la tornillera 19

v

6.4.2.5.-Inspeccin del aumento de la temperatura 21

6.4.2.6.-Inspeccin de ruidos mecnicos anormales 21

6.4.2.7.-Inspeccin de la vibracin anormal 22

6.4.2.8.-Inspeccin de las grietas o fisuras 22

6.4.2.9.-Infeccin de los rales tolerancia de los rales 26

6.4.2.11.-Instalacin e inspeccin de grapas 39

6.4.2.12.-Infeccin de la ruedas del carro 31

6.4.2.14.-Inspeccin de las poleas 32

6.4.2.15.-Inspeccin de los twistlocks 33

6.4.2.16.-Inspeccin de los casquillos 34

6.4.2.17.-Inspeccin de los frenos de disco 34

6.4.3.-Lubricacin y engrase 36

6.4.3.1.-Descripcin general 36

6.4.3.2.-Procedimiento de lubricacin 37

6.4.3.3.-Monitorizacin del aceite 37

6.4.3.4.-Medida de viscosidad 38

6.4.4.1.-Causas de los fallos de los cables 40

6.4.4.2.-Ejemplos de los daos de los cables de acero 41

6.4.4.3.-Tipos de fractura o roturas de cables 42

6.4.4.4.-Cuando reemplazar un cable 43

6.4.5.-Medida del dimetro del cable de acero 45

6.4.6.-Inspeccin de los cables de acero 46

6.4.6.1.-Inspeccin de los cables de elevacin 48

6.5.-Programacion del mantenimiento preventivo 47

6.5.1.-Mantenimiento mecnico 48

6.5.2.-Mantenimiento elctrico 50

7.-Ensayos e identificaciones tcnicas 1

7.1.-Tipos.Metodos de ensayo y nmero de pruebas 1

7.2.-Metodos de ensayo 1

7.3.-Ensayos de conformidad 1

7.4.-Inspeccion visual 2

7.5.-Ensayos de elevacin de la carga 2

7.6.-Ensayos estticos 2

vi

7.7.-Ensayos dinmicos 3

7.8.-Ensayos de estabilidad 3

7.9.-Ensayos de movimientos intensivos 4

7.10.-Informe del ensayo 4

7.11.-Condiciones del ensayo 4

7.12.-Reglas de seguridad 5

7.13.-Marcado e instrucciones 5

7.14.-Letrero con indicacin de la carga nominal 5

7.15.-Placa del fabricante 5

7.16.-Letrero de advertencia 6

7.17.-Configuracion constructiva 6

7.18.-Puesto de mando. Generalidades 6

7.19.-Dispositivos mecnicos 7

7.20.-Transmisicion por cable y por cadena 7

7.21.-Poleas y otros medios de presin 8

7.22.-Frenos 8

7.23.-Dispositivos de seguridad 8

7.24.-Instalaciones para limitar los movimientos de trabajos 9

7.25.-Mecanismos de elevacin 9

7.26.-Mecanismos de traslacin 9

7.27.-Seguridad contra sobrecarga o vuelco 10

7.28.-Accionamientos 10

7.29.-Dispositivos y exigencias bsicas 10

7.30.-Accionamientos del movimiento de elevacin 10

7.31.-Exigencias generales requeridas 10

8.-PLANOS.

Trastainer (vista general)

Carro de traslacin

Tambor

Frenos de emergencia

1

1.- MEMORIA DESCRIPTIVA.

1.1.- OBJETO DEL PROYECTO.

El presente proyecto trata el clculo y diseo de las distintas transmisiones

mecnicas de gran potencia para el carro de una gra prtico portuaria, destinada al

transbordo de contenedores de barco a muelle y viceversa.

Teniendo en cuenta su carcter acadmico se han ponderado especialmente

los clculos y la justificacin de las soluciones para los elementos principales. En

cuanto a los elementos de detalle (pernos, soldaduras, anclajes.) nos limitamos a

definirlos en los planos.

Modelo de trastainer usado para nuestro diseo:

2

1.2.- DESCRIPCIN.

Se realiza el estudio de los movimientos principales del carro de la gra, es

decir: elevacin de la carga, traslacin del carro.

La gra sobre la que se implementa esta maquinaria es una gra IMPSA,

descrita en el plano n 1. La terminal de contenedores de Maersk en Algeciras

dispone de muchas gras de este tipo.

1.3.- ESPECIFICACIONES.

Los datos de partida, propuestos por el tutor del proyecto, son los siguientes:

Sistemas mecnicos a disear: Avance del carro. Elevacin de carga. Especificaciones generales: Carga: contenedores de 60 ton. mx. Viento mximo para funcionamiento normal: 22 m/s (79,2 km/h) Accionamiento electrohidraulico en todas las transmisiones. Caractersticas cinemticas mnimas:

Avance del carro. Velocidad: 1,5 m/s (bajo viento de 20 m/s) Elevacin de carga. Velocidad: 30m/min 45m/min en vacio Aceleracin: 1 s 2 s (vacio) m/s2

3

1.4.- NORMATIVA Y DOCUMENTACIN.

Los reglamentos de obligado cumplimiento son de poca ayuda en el presente

proyecto, al no presentar ITC (Instrucciones Tcnicas Complementarias) sobre

gras portuarias.

Ms tiles son las recomendaciones elaboradas por la FEM (FEDERACIN

EUROPEA DE MANUTENCIN, ELEVACIN Y ALMACENAJE), formada

por los fabricantes Europeos en estrecha colaboracin con las Universidades y

Organismos de Normalizacin. En Espaa las principales normas FEM han sido

recogidas y traducidas por AENOR (Agencia Espaola de Normalizacin) y

publicadas como Normas UNE.

Se ha aplicado la siguiente normativa:

REGLAMENTO DE APARATOS DE ELEVACIN Y MANUTENCIN.

Real Decreto 2291/1985.

REGLAMENTO DE SEGURIDAD EN MQUINAS. Real Decreto

1215/1997, 18 de julio.

Relacin de Normas UNE:

UNE 18-203-83. Acoplamientos flexibles.

UNE 58-132-91/4. Reglas de clculo. Clculo y eleccin de los elementos

mecnicos.

UNE 58-132-91/2. Reglas de clculo. Solicitaciones y casos de solicitaciones

que deben intervenir en el clculo de las estructuras y de los mecanismos.

UNE 58-120-91/1. Seleccin de cables. Generalidades.

UNE 58-139-94/5. Gras puente y prtico. Informacin a proporcionar.

UNE 58-135-89. Anexo B. Informacin general.

4

UNE 58-135-89. Caractersticas tcnicas y documentos de aceptacin.

UNE 58-121-90. Exigencias generales relativas a la estabilidad.

UNE 58-113-85. Accin del viento.

UNE 58-112-91/1/2/3/4/5. Gras y aparatos de elevacin. Clasificacin.

UNE 58-109-86. Gama de cargas nominales para los modelos de base.

UNE 18-002-90. Cadena de rodillos de paso corto y ruedas dentadas

correspondientes.

UNE 36-703-75. Designacin de los cables de acero.

UNE 58-111-91. Criterios de examen y de sustitucin de los cables.

UNE 58-132-92/3. Reglas de clculo. Clculo de las estructuras y de las

uniones.

UNE 58-144-1. Aparatos de elevacin de carga suspendida. Inspecciones.

UNE 58-139-92/1/4. Aparatos de elevacin. Informacin a suministrar.

UNE 58-150-1. Aparatos de elevacin. Gras. Manual de mantenimiento.

UNE 58-138-92. Aparatos de elevacin. Mtodos de ensayo.

UNE 58-128-87. Gras puente y prtico. Caminos de rodadura.

Bibliografa y documentacin adicional:

- Verschoof. Cranes.

- Reg. de aparatos de elevacin y manutencin.

- Reg. de seguridad en mquinas.

- R. D. 1215/1997

- Normas FEM

- Normas UNE, en especial la serie 58, sobre gras.

- Shigley. Diseo en ingeniera mecnica.

- Catlogos varios: rodamientos, reductores, motores, cables, etc.

5

1.5.- CLASIFICACIN DE LA GRA Y MECANISMOS.

Segn la Norma, los mecanismos individuales son clasificados en ocho grupos,

designados por M1, M2, M3,,M8, en base a 10 clases de utilizacin y cuatro tipos

de espectros de cargas.

Se entiende por duracin de uso de un mecanismo el tiempo durante el cual el

mecanismo est realmente en movimiento. La duracin total de uso es una duracin

calculada en horas, considerada como valor orientativo. En base a esta duracin total

de uso, tenemos varias clases de utilizacin, T0, T1, T2.

Se recoge, a continuacin, la clasificacin completa para nuestro caso. La

numeracin se refiere al punto correspondiente de la norma referenciada.

UNE 58-104-87/1

En funcin de su concepcin:

1.5.1.- Gra prtico (aparato de elevacin cuyos elementos portadores

se apoyan sobre un camino de rodadura por intermedio de patas de

apoyo).

En funcin de sus posibilidades de traslacin:

1.5.2. Gra automotriz (aparato de elevacin desplazable, provisto de

un mecanismo que le permita autotrasladarse en el curso del trabajo y

desplazarse de un sitio a otro.

En funcin de sus posibilidades de orientacin:

6

Gra orientable y mvil.

UNE 58-109-86

Esta norma recoge las cargas nominales para modelos de base. Segn

especificacin del proyecto es de 63 toneladas.

UNE 58-112-91/1

Esta norma establece una clasificacin de los aparatos de elevacin

sobre la base del nmero de ciclos de maniobra efectuados durante la

vida prevista del aparato y de un coeficiente del espectro de cargas

que representa un estado de carga nominal.

Clase de utilizacin.

Se proyecta el aparato para que cumpla un cierto nmero de ciclos de

maniobra durante su vida til y este nmero de ciclos constituye uno

de los parmetros fundamentales de la clasificacin. El nmero total

de ciclos de maniobra es la suma de todos los ciclos de maniobra

efectuados durante la vida especificada del aparato de elevacin. Para

determinar una duracin de vida apropiada, es preciso considerar los

elementos econmicos, tcnicos y de ambiente, teniendo en cuenta la

influencia del envejecimiento tcnico.

7

1.6.-CLASIFICACIN DEL APARATO DE ELEVACIN.

La carga mxima que puede suspenderse del aparato de elevacin ser segn la

gama de cargas nominales para los modelos base dadas en la tabla de la norma

UNE 58-109-86:

Se ha elegido una gra con carga nominal de 60 Tn.

8

La clasificacin del aparato la podemos obtener segn dos normas: UNE 58-

112-91/1, y UNE 58-132-91/2. De esta forma podremos comprobar y comparar

los resultados de uno y otro

Tabla 1 UNE 58-112-91/1

Estado de carga.

El segundo parmetro fundamental de la clasificacin es el estado de

carga. Se trata del nmero de veces que es elevada una carga, de un

orden de magnitud determinado correspondiente a la capacidad del

aparato.

El coeficiente del espectro de cargas para el aparato, Kp , viene dado

por la ecuacin:

9

Kp =

3

maxP

P

C

C i

T

i

Donde:

Ci : representa el nmero medio de ciclos de maniobra para cada nivel

de carga distinto.

CT : es el total de los ciclos de carga individuales para todos los

niveles de carga.

Pi : representa las magnitudes individuales de las cargas ( nivel de

carga) caractersticas del servicio del aparato.

Pmax : es la carga mayor que el aparato est autorizado a levantar

(carga til).

A falta de datos precisos (no sabemos cuantos ciclos realiza el aparato

con la carga mxima), la norma establece unos valores del coeficiente

nominal del espectro de cargas para los aparatos.

En nuestro caso, el estado de cargas lo consideramos pesado (aparato

que levanta con bastante frecuencia la carga mxima de servicio y

corrientemente cargas medianas, siendo el valor de Kp : 0,5

Tabla 2 UNE 58-112-91/1

10

Determinacin del grupo de clasificacin del aparato completo

Habiendo determinado la clase de utilizacin U6 segn la tabla 1 y el

estado de carga Q3 segn la tabla 2, se determina el grupo de

clasificacin del aparato segn la tabla 3 (ver pgina siguiente). En

nuestro caso grupo A7.

Tabla 3 UNE 58-112-91/1

11

1.7.-CLASIFICACIN DE LOS MECANISMOS COMPLETOS EN

GRUPOS

Una vez clasificada la gra en su conjunto, pasamos a clasificar los

mecanismos en proyecto. Para ello se utilizan los parmetros de duracin de

servicio, clase de utilizacin y estado de carga.

Clase de utilizacin de un mecanismo

La clase de utilizacin de un mecanismo se determina por la duracin

del servicio total previsto, en horas.

La duracin del servicio total mximo se calcula a partir de la

duracin del servicio diario medio, en horas, y el nmero previsto de

aos de servicio.

En nuestro caso, las horas de servicio de los movimientos de

elevacin y traslacin del carro, representan una fraccin muy elevada

del tiempo total de actividad de la gra. Adems, es normal que

ambos movimientos se realicen simultneamente.

Atendiendo a lo antedicho y tras estimar el nmero de horas de

servicio de los dos mecanismos, les corresponde una clase de

utilizacin:

Elevacin: T6 Traslacin carro: T6

Tabla 4, UNE 58-112-91/1

12

Estado de carga del mecanismo.

El estado de carga indica en que medida un mecanismo est sometido

a una carga mxima, o solamente a cargas reducidas.

En nuestro caso los movimientos de traslacion del carro tienen lugar a

la carga mxima de servicio. Los movimientos relacionados con los

contenedores no tienen una carga fija. El mximo es de 63 toneladas,

pero la mayora de los contenedores no llegarn a dicho valor. An

ms, la mitad de los movimientos se har en vaco: con el spreader sin

contenedor.

La tabla 5 distingue cuatro estados de carga nominales.

Tabla 5, UNE 58-112-91/1

13

Por consiguiente, estimamos los siguientes estados de carga:

Elevacin: L3 Traslacin carro: L3

Una vez que tenemos la clase de utilizacin de los mecanismos y el

estado de cargas, de la tabla 6 de UNE 58-112-91/1 se selecciona el

grupo de clasificacin de cada mecanismo:

Elevacin: M7 Traslacin carro: M7

Tabla 6, UNE 58-112-91/1

14

CLASIFICACIN GRA

Clase de

utilizacin

N mx. ciclos de

maniobra

Coeficiente de

espectro de cargas CLASIFICACIN

U6 1*106 Q3 A7

CLASIFICACIN DE LOS MECANISMOS

Sistema Duracin total de

servicio (horas)

Clase de

utilizacin

Estado de

carga

CLASIFICACIN

MECANISMOS

ELEVACIN 12.000 T6 L3 M7

CARRO 12.000 T6 L3 M7

15

1.8.- CONDICIONES DE CARGA.

La norma UNE 58-132-91, en su parte 2, indica las solicitaciones y casos de

solicitaciones que deben contemplarse en el clculo de los mecanismos de aparatos

de elevacin.

Siguiendo esta norma, los mecanismos estn sometidos a dos clases de

solicitaciones:

Solicitaciones SM, que dependen directamente de los pares ejercidos sobre los

mecanismos por los motores o por los frenos.

Solicitaciones SR, que no dependen de la accin de los motores o de los frenos,

sino que estn determinadas por las reacciones ejercidas sobre las partes

mecnicas y no equilibradas por un par actuando sobre los rboles motores.

Solicitaciones del tipo SM:

1. Solicitaciones SMG, que corresponden al desplazamiento vertical del centro de

gravedad de los elementos mviles del aparato distintos de la carga de

servicio.

2. Solicitaciones SML, que corresponden al desplazamiento vertical de la carga

de servicio.

3. Solicitaciones SMF, corresponden al rozamiento en los casos en que no haya

sido tenido en cuenta en el clculo del rendimiento del mecanismo.

4. Solicitaciones SMA, corresponde a las aceleraciones o deceleraciones del

movimiento.

5. Solicitaciones SMW que corresponden al efecto del viento lmite admitido para

el aparato en servicio.

Solicitaciones del tipo SR:

16

1. Solicitaciones SRG debidas al peso propio de los elementos que actan sobre

la pieza considerada.

2. Solicitaciones SRL debidas a la carga de servicio.

3. Solicitaciones SRA debidas a las aceleraciones o deceleraciones de los

diferentes movimientos del aparato, o de sus elementos.

4. Solicitaciones SRW debidas al viento, siempre que el orden de magnitud de

estas solicitaciones no sea despreciable.

La norma tambin recomienda considerar en el clculo de los mecanismos los

siguientes Casos de Solicitaciones:

Caso I: Servicio normal sin viento.

Caso II: Servicio normal con viento.

Caso III: Solicitaciones excepcionales.

Una vez calculadas las distintas solicitaciones, se les aplica un coeficiente de

mayoracin Ym, de 100 a 130, segn la tabla 4 de la norma UNE 58-132-91/2.

Cargas estructurales y de viento

La tabla muestra los principales pesos propios de los elementos estructurales de

sistema de elevacin de la grua. Estos estn determinados segn los valores adjuntos

en la tabla.

Estimacin de pesos:

spreader 12.000 Kg

carro 10.590 Kg

17

Contenedor 63.000 Kg

Muestra del plano correspondiente al portaspreader y spreader

La accin del viento se calcula aplicando la norma UNE 58-113-85,

especfica para gras.

La presin dinmica debida al viento es p = K vs2 En el SI, con la presin en

kPa y la velocidad en m/s

18

p = 0,613 10-3 vs2

La misma norma prescribe en su tabla I, caso b), que las gras de tipo normal,

instaladas al aire libre, deben poder soportar una velocidad del viento de 20 m/s, a la

cual corresponde una presin de 0,25 kPa.

En cuanto a la accin sobre la carga mvil en servicio, la norma facilita la siguiente

frmula para gras normales a la intemperie:

f = 0,03 mg (kN)

Donde:

f es la fuerza, en kN, ejercida por el viento sobre la carga mvil en servicio.

g es la aceleracin de la gravedad, redondeada a 10 m/s2

m es la masa en toneladas, de la carga mvil en servicio.

1.9.- DESCRIPCIN Y JUSTIFICACIN DE LOS MTODOS DE CLCULO.

1.9.1.- CLCULO DE EJES.

Para calcular los ejes, nos hemos basado en la obra Diseo en Ingeniera

Mecnica de Joseph Edward Shigley y Charles R. Mischke.

En primer lugar, se han calculado el valor de las reacciones y los esfuerzos,

graficando los resultados para obtener los valores de las reacciones, el momento

mximo, el torsor y el cortante mximo. Una vez obtenido esto usamos la Teora de

la Energa de distorsin para esfuerzo con Goodman Modificado, cuya expresin es

la siguiente:

d =

n*32

+ m

ute

afT

SS

MK

*2

3*3/1

19

Siendo:

n : coeficiente de seguridad Kf : factor de concentracin de esfuerzos Ma : momento alternante mximo Se : lmite de resistencia a la fatiga del elemento mecnico Tm : torsor mximo Sut : resistencia ltima

El lmite de resistencia a la fatiga del elemento mecnico se obtiene del valor

correspondiente al de la probeta del ensayo de Moore, corrigindolo mediante una

serie de factores, que pasamos a ver a continuacin.

Clculo de Se

Se = Ka * Kb * K c * Kd * Ke * Se

Siendo :

Se : lmite de resistencia a la fatiga del elemento mecnico Ka : factor de superficie Kb : factor de tamao Kc : factor de carga Kd : factor de temperatura Ke : factor de efectos diversos Se

` : lmite de resistencia a la fatiga de la muestra de viga rotatoria

Se = 0,504 Sut en todos nuestros casos, ya que Sut 1400 MPa. Para la

fabricacin de los ejes utilizamos acero F-114, con una resistencia ltima de

900 MPa

Ka. el factor de superficie esta dado por la frmula:

Ka = a * Sutb

Siendo a y b unos coeficientes que dependen del acabado de la superficie, y

cuyos valores vienen expresados en la tabla 7-4 del Shigley.

20

Kb . Para calcular el factor de tamao, hay que calcular primero el dimetro

del eje por fallo esttico, usando para ello la Teora de la Energa de

Distorsin.

d = ( )3/1

2/122 34*

*16

+ TMS

n

y

Tomando los valores de M y T en la grfica correspondiente para cada

sistema que estemos estudiando y usando un coeficiente de seguridad de 3.

Segn el dimetro que obtengamos por fallo esttico, obtendremos un valor

para el factor de tamao. En todos los casos siempre hemos obtenido un dimetro

por fallo esttico mayor de 51 mm, por lo tanto, en todos los casos Kb = 0,7

Kc .El valor del factor de carga, depender de si tenemos carga axial, flexin

o torsin y cortante.

Si estamos en una seccin en la que haya concentracin de esfuerzos, hay que

calcular el factor de concentracin de esfuerzos por fatiga Kf.

Kf = 1 + q (Kts 1) (ecuacin 5-26 Shygley)

Siendo:

q : sensibilidad de la muesca Kts : factor de concentracin de esfuerzos terico

Kts y q se obtienen de la figura A-15-8 y de la figura 5-16

respectivamente del Shygley, a partir del radio de la muesca y de la relacin de

dimetros.

Una vez calculados todos los factores podemos obtener el valor del lmite de

resistencia a la fatiga, y ya estamos en disposicin de calcular el dimetro del eje y

normalizarlos segn los tamaos preferidos y nmeros de Renard.

21

1.9.2.- CLCULO DE LAS RUEDAS DE RODADURA.

Para la eleccin de las ruedas de rodadura (usando las recomendaciones de la

norma UNE 58-132-91/4), se determinar su dimetro haciendo las siguientes

consideraciones:

1. la carga soportada por la rueda;

2. la calidad del material que la constituye;

3. el tipo de rail sobre el cual rueda;

4. la velocidad de rotacin de la rueda;

5. el grupo en el que est clasificado el mecanismo;

Para dimensionar una rueda es preciso verificar:

1. por una parte, que es capaz de soportar la carga mxima a la que ser

sometida;

2. por otra, que es capaz se asegurar sin desgaste anormal, el servicio corriente

del aparato.

1.9.3.- ELECCIN DE RODAMIENTOS

Para la eleccin de los rodamientos, nos hemos basado en la Norma UNE 58-

132-91/4, en las recomendaciones de la FAG y en la obra Elementos de Mquinas

(autor: G. Niemann).

Primero se determina el tipo de rodamiento, apoyndonos en la tabla del

Niemann (pgina 294, volumen I), la cual muestra un resumen de las caractersticas

22

funcionales de cada una de las formas constructivas de los rodamientos, atendiendo

a:

1. absorcin de carga radial

2. absorcin de carga axial

3. adaptabilidad angular

4. nmero de revoluciones

5. rozamiento reducido

6. rigidez radial

7. rigidez axial

Una vez determinado el tipo de rodamiento (en nuestro caso son todos radiales de

rodillos), es preciso verificar que son capaces de soportar:

1. la carga esttica a la que pueda estar sometido en la situacin ms

desfavorable de solicitaciones.

2. la carga dinmica mxima.

Adems, han de elegirse los rodamientos de manera que se asegure una vida

terica en horas, aceptable dada en la tabla 4 de la Norma UNE 58-112-91/1 en

funcin de la clase de utilizacin del mecanismo.

23

A partir de aqu, se siguen las recomendaciones de la FAG, calculando:

a. Carga dinmica equivalente, P

b. Carga esttica equivalente, Po

c. Rodamiento solicitado estticamente

d. Rodamiento solicitado dinmicamente

24

1.9.4.- SELECCIN DE CABLES

Para calcular el calibre necesario de los cables de la elevacin principal, nos

hemos basado en la Norma UNE 58-120-91/1, Seleccin de cables en gras y

aparatos de elevacin. Para seleccionarlos tambin hemos usado la Norma UNE 36-

710-84, Cables de acero para usos generales.

Siguiendo las recomendaciones de la Norma UNE 58-120-91/1, se calcula

primero la tensin mxima del cable ( S ), en Newton, teniendo en cuenta los

siguientes factores:

Carga nominal de trabajo del aparato.

Masa del aparejo y/o otros accesorios de elevacin.

Desmultiplicacin mecnica. En la cual hay que tener en cuenta el nmero de

ramales que soportan la carga.

Rendimiento del aparellaje. Tomaremos que el rendimiento para un arco

abrazado de 180 es 180 = 0.990, y para un arco abrazado de 90 es 90 =

0,991.

Masa de la longitud del cable suspendido, que debe incluirse si la carga se

encuentra a ms de 5 m debajo del mecanismo de elevacin del aparato.

Con estos datos S tendr como valor:

S = Si /

Calculo de la carga mnima de rotura

La carga mnima de rotura, en newtons, de un cable viene dada por:

F0 = S * Zp

25

Siendo:

S : la tensin mxima del cable obtenida anteriormente.

Zp : coeficiente mnimo de utilizacin prctica, que depende del grupo de

clasificacin del aparato.

Tabla 1, UNE 58-120-91/1

Calculo de los distintos coeficientes necesarios para la eleccin del cable

El valor de C es una funcin de Zp y viene dada por la ecuacin

C =0*RK

Zp

siendo:

C: factor mnimo de eleccin del cable

Zp: coeficiente mnimo de utilizacin prctica. Tabla 1 UNE 58-120-91/1

26

K: factor emprico de carga mnima a la rotura. Tabla 2 UNE 36-710-84

R0 : resistencia mnima a la traccin en N /mm2 del alambre utilizado en el

cable

La resistencia de los alambres a utilizar en la fabricacin de cables ser de 1770 MPa

Tabla 2 UNE 36-710-84

El dimetro mnimo del cable, d, en milmetros, viene dado por la ecuacin:

27

d = C S

Una vez que tenemos el dimetro mnimo del cable, lo normalizamos segn la

Norma UNE 36-710-84.

En las hojas de caractersticas adjuntas, podemos ver los cables seleccionados para la

elevacin principal y la traslacin del carro.

Tabla VIII UNE 36-710-84

28

1.9.5- SISTEMA ELEVACIN CARGA.

Tambin nombrado como sistema de elevacin principal, es el encargado de

elevar el contenedor, mediante el spreader y aparejo correspondiente.

Se recuerda que las especificaciones que debe cumplir el sistema son:

accionamiento electrico, levantar un contenedor de 63 ton., con viento de 20 m/s, a

una velocidad de 1,50 m/s y con aceleracin de 0,80 m/s2.

Los principales elementos cinemticos del sistema son: motor elctrico

trifasico, reductor, tambor, y cable con su aparejo.

Otros elementos de primera importancia son los frenos, de operacin y de

emergencia, si bien no intervienen en el diseo cinemtico del sistema.

Los elementos secundarios que se contemplan en clculos o en planos son:

rodamientos, acoplamientos y bastidor.

29

1.9.6.- SNTESIS CINEMTICA Y JUSTIFICACIN.

El sistema de funcionamiento de nuestro sistema de elevacin consta de un un

un tambor en el que se enrollara los cables de elevacion tanto el izquierdo como el

derecho.

De esta forma, por cada metro de cable que se enrolla en el tambor, la carga

sube medio metro.

A continuacin vemos el sistema de elevacin:

-El diseo del spreader no forma parte del proyecto.

30

Sistema de elevacin visto en planta:

Vista del sistema de arrollamiento del spreader de perfil.

31

Foto de un spreader:

Foto del spreader remarcando los twislocks:

32

El uso de cuatro puntos de cogida en el spreader es usual, ya que permite

mantener mejor la estabilidad del contenedor durante las sacudidas propias de la

estiba. Se podra usar ms de una polea en cada punto, un par por ejemplo, ello

permitira usar cables de menor calibre, al reducir la tensin en cada ramal a la

mitad; pero doblara la longitud del cable a enrollar. Aumentar tanto la longitud del

cable tiene dos inconvenientes: necesitaremos un tambor mucho ms largo y cada

cambio de cables ser mucho ms caro.

ste ltimo es un factor decisivo. Los cables de elevacin son los ms crticos

del sistema. Son los que trabajan ms, a mayor velocidad y con fuertes tracciones. Su

rotura puede tener consecuencias mortales y constituye una grave negligencia. Por

dichos motivos, no se permite el empalme de cables de elevacin, debiendo

instalarse enterizos. El cambio de cables, bastante frecuente como se muestra en el

plan de mantenimiento, supone el cambio de todo el cable. En consecuencia, el

ahorro por reduccin del calibre al usar polipastos no compensa el gasto por la mayor

longitud del cable.

a)-Tambor:

Desde el punto de vista cinemtico, la magnitud principal del tambor es su

dimetro, cuyo valor se encuentra limitado en ambos sentidos.

Las normas dan un valor mnimo del dimetro de enrollamiento de un cable,

para evitar su falla prematura por excesiva flexin. De hecho, para minorar la

flexin, y por tanto la fatiga de los alambres, viene bien colocar un tambor de

dimetro grande. El coste superior de un tambor grande es despreciable comparado

con el gasto provocado por los cambios de cable y la consiguiente parada de la gra.

En el otro sentido, cunto mayor sea su dimetro, ms pequea resultar la

velocidad de giro del tambor.

33

tambor = Vcable / (Dtambor / 2)

Esto provocara un aumento de la reduccin de velocidad necesaria entre

motor y tambor. Teniendo en cuenta la velocidad del tambor, lenta en todo caso, y

las fuerzas en juego, esto nos llevara a reductores descomunales; solucin habitual

por lo dems.

En consecuencia, se ha optado por elegir un dimetro de tambor de 1000 mm.

Es un valor con un buen margen respecto al lmite inferior, pero no resulta

descomunal.

Loa cables de elevacin iran cogidos al tambor con tornillos, como se muestra en la

figura:

34

b).-Motor y reductor:

Se ha seleccionado un motor elctrico trifasico, marca ABB, modelo

M2BAT. Podriamos haber elegido un motor hidrulico ya que poseen grandes

ventajas en el uso de cargas pesadas, pero preferimos prescindir de un circuito

hidrulico para nuestro diseo, por las desventajas que ello acarrea.

Las caractersticas que hacen ptimo este modelo para nuestra aplicacin son las

siguientes:

Potencia continua mx.: 260 kW

Rango de velocidades: 0 a 1487 rpm

Muy elevado momento de arranque. Debe tenerse en cuenta que es en la

arrancada cuando la elevacin de la carga requiere el mximo par.

Marcha uniforme, tambin para velocidades bajas.

Reversible.

Hemos elegido la gama ABB ya que es una compaa lider en el sector y con un gran

expediente dentro de nuestra Terminal, lo cual nos fiaremos una vez mas de sus

componentes

Nuestro motor ser alimentado por una lnea elctrica individual protegida por una

proteccin magnetotermica de la marca merlin gerin, que ira acoplada a la lnea

general de alimentacin. La lnea general de alimentacin ira protegida con una

proteccin magnetotermica y una proteccin diferencial de la compaa ABB.

35

En los clculos se obtiene la velocidad de rgimen del motor, Vmotor = 1487 rpm

Igualmente se calcula la velocidad de la carga, Vcarga = 31,83 rpm

La relacin de transmisin es por tanto i = Vmotor / Vcarga = 46,46

Aqu tenemos una foto de nuestro reductor:

c).-Frenos:

Los frenos se colocan en la disposicin usual. Los frenos de trabajo a la salida

del motor, donde la velocidad es mayor y los pares menores. As se reduce el tamao

del freno y el desgaste de las zapatas, elegiremos frenos de tambor para el sistema de

elevacin principal, ya que el desgaste es menor que en los frenos de disco debido

que la superficie de aplicacin es mucho mayor y debido a eso la presin ejercida por

la zapata es mucho menor.

Los frenos de emergencia intervienen mucho menos. El desgaste de las

zapatas no es aqu un factor relevante. Por ello, no hay inconveniente en situarlos en

el eje lento, elegimos frenos de disco ya que la frenada es mas rpida que en los

frenos de tambor, pero a cambio el desgaste de los frenos es mucho mayor.

Al situar los frenos de disco en el tambor, su funcionamiento no se ver perjudicado

por posibles roturas o defectos en la cadena o el eje motor. Y a la inversa, una

36

posible cada de la carga con riesgo ser frenada sin transmitirse las fuertes

deceleraciones al resto de la cadena cinemtica.

Vista de perfil del tambor y frenos de emergencia, (en nuestro caso tenemos 3

mordazas, no dos como vienen en la figura).

d).-Acoplamientos:

Usaremos un acoplamiento de la compaa Jaure de barriletes, acontinuacion explicaremos las causas de la eleccin de este tipo de acoplamiento:

TCB-s de Nuevo diseo:

Comparacin entre acoplamientos de dientes y de barriletes para mecanismos de elevacin

37

Los acoplamientos de barriletes tipo TCB-s de JAURE estn recomendados para su instalacin en los mecanismos de elevacin de gras, para unir el tambor de cable con el eje de salida del reductor, as como en transportadores cabrestantes y plataformas de elevacin.

Cuando el eje de salida del reductor est rgidamente unido al tambor en un mecanismo de elevacin, apoyado entre puntos, origina un caso estticamente indeterminado.

Este tipo de montaje requiere un cuidado especial en la alineacin y nivelacin, difcil de conseguir en la prctica.

Las inexactitudes de montaje, as como la deformacin de las estructuras y desgaste de las partes en funcionamiento originan enormes fuerzas adicionales, sobre todo en el eje de salida del reductor, que debido a las fuerzas alternativas de flexin producen una rotura por fatiga y averas en los rodamientos y ruedas dentadas.

En el montaje recomendado el acoplamiento de barriletes, que se instala entre el reductor y el tambor de cable, ejerce la funcin de articulacin haciendo la unin estticamente determinada y evitando as la presentacin de elevados momentos flectores.

En el catalogo,se muestra el montaje del acoplamiento de barriletes en un mecanismo de elevacin. Teniendo en cuenta que dicho acoplamiento se comporta como axialmente libre, en el otro extremo del eje del tambor deber existir un rodamiento oscilante fijado lateralmente para soportar los esfuerzos axiales que se puedan generar.

Como aplicacin especial, el acoplamiento de barriletes TCB-s se puede disear como articulacin que soporte, por s mismo, esfuerzos axiales (tipo TCBA, ver Pg. n 11, del catalogo).

Debido al perfil de los barriletes y de los dientes, los acoplamientos de barriletes estn sometidos a esfuerzos de flexin mucho menores en la raz de los dientes.

Por lo tanto, se obtiene un factor de seguridad mayor contra la flexin y las cargas radiales de pico.

Puesto que los acoplamientos de barriletes tienen una mayor superficie de contacto, la carga radial se distribuye mejor y por tanto aumenta la duracin del acoplamiento. Consulte el grfico siguiente en el que se comparan los esfuerzos debidos a la carga radial. Esta carga radial se distribuye todava mejor con el desgaste del acoplamiento.

Montaje rgido unin reductor-tambor.

Apoyo en tres puntos.

Montaje con acoplamiento de barriletes.

Nuevo diseo ms resistente.

Intercambiable con diseos previos (anterior gama TCB)

38

Mayor capacidad de carga.

Mayor capacidad de par.

Mayor dimetro de eje admisible.

Tamaos adicionales en esta nueva gama.

Mayor duracin.

E).-VARIADORES DE FRUENCIA

Hemos elegido la gama ABB ya que es una compaa lider en el sector y con un gran

expediente dentro de nuestra Terminal, lo cual nos fiaremos una vez mas de sus

componentes.

Los convertidores de frecuencia ABB para maquinaria general cumplen los

requisitos de los OEM serie ya que son compatibles con una amplia gama de

aplicaciones de maquinaria que requieren un alto grado de repetibilidad. Los

convertidores tienen funciones que facilitan la instalacin y la integracin. El

convertidor se ha construido de modo que los costes logsticos para el cliente sean

mnimos.

Serie ACS800-01 Rango de potencia 0,55 a 110 kW, (230 a 690 V) IP 21 como estndar, IP 55 como opcional Amplia gama de opciones integradas Modelo martimo homologado Serie ACS800-11, convertidores de frecuencia regenerativos Rango de potencia 7,5 a 110 kW, (230 a 500 V) IP 21 como estndar Convertidor de frecuencia completamente regenerativo en un solo paquete

39

1.9.7.- DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES.

HOJA DE CARACTERSTICAS

M2BAT, Grupo ABB

MARCA ABB

TIPO M3BP TRIFASICO

EFICIENCIA 94,3

RANGO DE VELOCIDAD (r.p.m) 1487

POTENCIA MXIMA (kW) 260

Factor de potencia 0,9

41


REDUCTOR DE

TRANSMISIN

ELEVACIN

PRINCIPAL

MARCA RENOLD

TIPO PC 120

RESISTENCIA MNIMA A LA TENSIN (N) 280.000

Relacion de reduccion 45

Velocidad de entrada 1500

Velocidad de salida 33

42

CABLE ELEVACIN PRINCIPAL

DIMETRO (mm) 28

LONGITUD (m) 2 CABLES DE 610 M. CADA UNO

FRMULA WARRINGTON SEALE

6 * 36 + ( 7 * 7 + 0 )

CONSTRUCCIN ALMA DE ACERO

RESISTENCIA DEL ALAMBRE

(Kg/mm2) 180

PESO (Kg/m) 3,28


CABLE

ELEVACIN

PRINCIPAL

43


FRENO TRABAJO

ELEVACIN

PRINCIPAL

MARCA AME

TIPO 2006 de tambor

N DE FRENOS 1

ACCIONAMIENTO ELECTROHIDRULICO

DIAMETRO DEL TAMBOR (mm) 482

PAR DE FRENADO (kNm) 3,5

NUMERO DE ZAPATAS 2

44


FRENO EMERGENCIA

ELEVACIN

PRINCIPAL

MARCA TWIFLEX

TIPO MSX-XS 9.6

N DE FRENOS 1


DIAMETRO DEL DISCO (mm) 912

PAR DE FRENADO POR MORDAZA (kNm) 6

NUMERO DE MORDAZAS 3

45

DENOMINACIN FAG 23052 MB

TIPO

RODAMIENTO OSCILANTE

DE RODILLOS CON

AGUJERO CILNDRICO

DIMETRO EJE (d) (mm) 260

DIMETRO EXTERIOR (D) (mm) 400

ANCHURA (mm) 104

PESO (Kg) 49

CAPACIDAD DE CARGA DINMICA C (kN) 1500

CAPACIDAD DE CARGA ESTTICA Co (kN) 2800

NMERO LMITE DE REVOLUCIONES (rpm) 1300


RODAMIENTOS

EJE TAMBOR

ELEVACIN PRINCIPAL

46

NMERO DE DESIGNACIN JAURE 1000

PAR TORSIN MXIMO (Nm) 170000

DIMETRO EJE MXIMO ADMISIBLE (mm) 250

CARGA RADIAL ADMISIBLE (N) 140000


ACOPLAMIENTOS REDUCTOR TAMBOR

47

1.9.8- SISTEMA TRASLACIN CARRO

Es el sistema encargado de trasladar horizontalmente la carga, en direccin

perpendicular al muelle. Acta desplazando el carro del cual penden los cables de

elevacin. Solidario al carro, y desplazado por el mismo sistema, se encuentra la

cabina del grusta.

La mayora de los elementos principales del sistema se ubican en el carro de

la trastainer, igual que sucede para las transmisiones de elevacin principal.

Se recuerda que las especificaciones que debe cumplir el sistema son:

desplazar un contenedor de 63 ton., contra viento de 20 m/s, a una velocidad de 3,50

m/s y con aceleracin de 0,80 m/s2.

Los principales elementos cinemticos del sistema son: motor electrico,

tambor, y cable con su aparejo. Se ha conseguido, mediante una seleccin adecuada

del motor, prescindir del reductor.

Otro elemento fundamental es el freno, que acta normalmente como freno de

operacin. En clculos y en planos figuran otros elementos como rodamientos y

acoplamientos.

48

1.9.9.- SNTESIS CINEMTICA Y JUSTIFICACIN.

El sistema de traslacin consta de un carro mvil de 4 pares de ruedas movidas por

una trasmisin mecnica, esta trasmisin solo hace funcionas a 2 pares de ruedas que

serian las ruedas motrices del sistema de traslacin.

Las principales resistencias al movimiento procedern del viento en contra y

de la inercias.

a).- Motor y reductor:

Se ha seleccionado un motor elctrico trifsico, marca ABB, modelo

M2BAT.

Hemos elegido la gama ABB ya que es una compaa lder en el sector y con un gran

expediente dentro de nuestra Terminal, lo cual nos fiaremos una vez ms de sus

componentes.

Las protecciones que usaremos sern un magneto trmico de la compaa Merln

gerin en la lnea individual y una proteccin diferencial y un interruptor magneto

trmico aguas arriba en la lnea general de alimentacin.

Las caractersticas que lo hacen ptimo para esta aplicacin son las siguientes:

Potencia continua mx.: 55 Kw

Rango de velocidades: 0 a 1487 rpm

49

En los clculos se obtiene la velocidad de rgimen del motor, Vmotor = 1487 rpm

En la memoria de calculo veremos, que para ir a una velocidad de 1,5 m/s la rueda

tiene que girar 0,3791 vueltas por segundo, o 22,74 rpm, la salida del reductor, para

que nuestro carro de traslacin se mueva a nuestra velocidad deseada.

Lo cual la velocidad de giro de la salida del reductor para el movimiento de

traslacin de carro ser de, Vcarga = 22,74 rpm

La relacin de transmisin es por tanto i = Vmotor / Vcarga = 63,91

B)-.Frenos de servicio:

Sern frenos de la marca AME de tambor con dos zapatas, y irn colocadas al

principio del motor donde las velocidades son mayores pero el par motor es menor,

lo cual as necesitaremos un freno de menor potencia.

2.-GRUPO ELECTROGENO DE ALIMENTACION PRINCIPAL

Hemos elegido el modelo V500 c2 de la compaa volvo, aqu tenemos algunas de

sus caractersticas principales:

Hemos elegido un grupo electrgeno estacionario de la lnea Atlantic de 364 Kva con

motorizacin Volvo Penta, destacan por tener un bajo nivel de emisiones y mayor

rendimiento de combustible al incorporar tecnologa de punta con sistema de

inyeccin electrnica EMS II y comunicacin bajo el protocolo J-1939. Se trata de

ltimas tecnologas para motores Euro Tier III.

Soportes anti vibratorios con un 95% de eficiencia, alternador Leroy Sommer,

monocoginete, aislacin clase HH.

Poseen radiador tropicalizado de alta eficiencia para temperaturas ambiente

50

crticas de hasta 50C. Caja de control digital micro procesada y disyuntor de

ATL.

Debido a que no estaran sometidos a cargas elevadas constantes no hara falta el uso

de acumuladores.

-APARATOS DE CONTROL:

Voltmetro

Ampermetro

frecuenciometro

Proteccion con contactos tetrapolar

Proteccion contrasobretenciones

51

1.9.10.- DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES.


MOTOR

TRASLACIN

CARRO

MARCA ABB

TIPO M2AA TRIFASICO

EFICIENCIA 93,3

RANGO DE VELOCIDAD (r.p.m) 1475

POTENCIA MXIMA (kW) 55

Factor de potencia 0,86

52


REDUCTOR DE

TRANSMISIN

TRASLACION

DEL CARRO

MARCA RENOLD

TIPO PC 80

POTENCIA (kW) 110

Relacion de reduccion 63

Velocidad de entrada 1470

Velocidad de salida 22,74

53


FRENO SISTEMA

TRASLACIN CARRO

MARCA AME

TIPO 356


DIAMETRO DEL TAMBOR (mm) 330

NUMERO DE ZAPATAS 2

MNIMA PAR (Nm) 250

MXIMO PAR (Nm) 500

54

DENOMINACIN FAG NN3016ASK

TIPO

RODAMIENTO

OSCILANTE DE

RODILLOS CON

AGUJERO CILNDRICO


PESO (Kg) 8,12

CAPACIDAD DE CARGA DINMICA C (kN) 430

CAPACIDAD DE CARGA ESTTICA Co (kN) 815

NMERO LMITE DE REVOLUCIONES (rpm) 1200


RODAMIENTOS

EJES RUEDAS DE

TRASLACIN CARRO

55

NMERO DE DESIGNACIN ACOPLAMIENTO 12312.11

UNE 18-203

PAR TORSIN MXIMO (Nm) 63765 N.m

VELOCIDAD MXIMA (rpm) 1900

DIMETRO EJE MXIMO ADMISIBLE (mm) 190


ACOPLAMIENTOS

TAMBOR-FRENO REDUCCION

TRASLACIN CARRO

56

DENOMINACIN DIN 630

TIPO Rueda de rail


ANCHO DE LA CABEZA DEL CARRIL (mm) 75

CAPACIDAD DE CARGA MAX (Kg) 12800

RUEDAS DE

TRASLACIN CARRO

57


GRUPO ELECTROGENO

MARCA VOLVO

TIPO C500C2

POTENCIA PRIMARIA (Kw) 364

POTENCIA DE EMERGENCIA (Kw) 400

CAPACIDAD DE ESTANQUE (L) 500

PESO (Kg) 3470

1

2.1. CABLE DE ELEVACIN

Siguiendo las recomendaciones de la Norma UNE 58-120-91/1, se calcula primero la

tensin mxima del cable ( S ), en Newton, teniendo en cuenta los siguientes factores:

Carga nominal de trabajo del aparato.

S1= 63000 * 9.81 = 618030 N

Masa de otros accesorios de elevacin. En nuestro caso ser el peso del spreader.

S2 = 12000 * 9,81 = 117720 N

Desmultiplicacin mecnica. Suponiendo que todos los ramales soportan por igual la

carga, vemos en el plano, que la carga nominal se reparte entre 4 ramales de 2 cables

distintos, por lo tanto cada ramal soportar 1/2 de la carga.

ST = (S1+S2) / 2 = 367875 N

Rendimiento del aparellaje. Tomamos que el rendimiento para un arco abrazado de

180 es 180 = 0.990, .En el plano del guarnido de la elevacin principal, vemos que

el cable abraza en 180 a dos poleas, por lo tanto, el rendimiento ser:

= 0.9902 =0,9801

2

Masa de la longitud del cable. Estimamos que el peso del cable ser 2,83 kg/m.

Como el recorrido vertical es de 19 metros, la masa del cable suspendida ser:

Sc = 2,83 * 19 * 9,81 = 527,48 N

Calculo de la carga mnima de rotura

La carga mnima de rotura, en newtons, de un cable viene dada por:

F0 = S * Zp

Siendo:

S : la tensin mxima del cable obtenida anteriormente.

Zp : coeficiente mnimo de utilizacin prctica.

TABLA 1; UNE 58-120-91/1

3

F0 = 527,48 * 5,6 = 2953,88 N

Calculo de los distintos coeficientes necesarios para la eleccin del cable

C =0*RK

Zp siendo:

C: factor mnimo de eleccin del cable

Zp: coeficiente mnimo de utilizacin prctica. Tabla 1 UNE 58-120-91/1

K: factor emprico de carga mnima a la rotura. Tabla 2 UNE 36-710-84

R0 : resistencia mnima a la traccin en N /mm2 del alambre utilizado en el cable

TABLA 2; UNE 36-710-84

4

C =8.1765*3563.0

6,5 = 0.090

El dimetro mnimo del cable es

d = C S = 0.9801 * 48,527 = 22,509 mm

Segn la tabla VIII de la Norma UNE 36-710-84, seleccionamos el cable

5

6 * 36 + ( 7 * 7 + 0 ) W Seale alma de acero de dimetro 26 mm

2.2.TAMBOR.

Se debe cumplir la siguiente relacin:

D1 h1 *d ;

Siendo:

D1: el dimetro primitivo del tambor.

h1: el factor de seleccin del tambor indicado en la tabla reflejada en el apartado anterior y que para un grupo M6 h1 = 20.

d: el dimetro mnimo del cable anteriormente calculado, d = 26 mm.

Sustituimos los valores tenemos:

D1 h1* d = 25*26 = 650 mm.

Se utilizar un tambor de dimetro 700 mm.

6

Ahora pasamos al clculo de la rosca radio del espira y longitud roscada.

El paso de la rosca ser:

Paso de rosca = d + (1 a 3 mm) = 26 + 2 = 28 mm.

El radio de la espira ser:

Radio de la espira =d/2+ (1 a 3 mm) = 13 + 2 = 15 mm.

P= 2*pi*R= 2198 mm

La longitud roscada ser el paso de la rosca por el nmero de vueltas (ser 19 vueltas las necesarias para tener todo el cable recogido):

L = p *n de vueltas = 28* 12 = 336 mm.

Habr un tambor en los que se enrollarn dos cables , por lo que el tambor tendr dos partes roscadas una en la derecha y otra en la izquierda, siendo las roscas a derechas una y a izquierdas otra.

Entre las dos longitudes roscadas del tambor habr una longitud no roscada de 90 mm cuya altura ser la del dimetro del tambor. La longitud roscada no llegar hasta el final del tambor por lo que a los lados habr dos zonas no roscadas, cuya altura ser la del dimetro del tambor y tendrn una longitud cada una de 80 mm.

As ya podemos calcular la longitud del tambor que ser :

Ltotal = 2 Lroscada + 2 Lno roscada + Lzona central = 2 336 + 2 80 + 90 = 922 mm.

Lo cual elegiremos un tambor de 1000 mm ya que es una medida normalizada.

2.3 .-POTENCIA NECESARIA

En primer lugar, para calcular la potencia necesaria, tenemos que calcular la fuerza

ejercida por el viento (en kN), que segn UNE 58-113-85 es:

fv : 0,03 * m * g ( ya que la gra pertenece al tipo b )

7

Siendo m la masa, en toneladas, de la carga mvil en servicio; en nuestro caso, la carga ms

el spreader.

fv : 0,03 * (12+63) * 10 = 22,5 KN

Segn FEM, la potencia necesaria mxima se calcula por la frmula:

PNmx = LVL*

Siendo:

L : fuerza de elevacin mxima

VL : velocidad lineal de elevacin

: rendimiento de la transmisin = 0,95

L = 2 * Emx

8

Emx = ( ) ( )( ) ( )[ ]

*4*** 221 gmMamMfamM v ++++++ =205,738 KN

Siendo:

M : masa de la carga

m : masa del spreader

fv : fuerza del viento ejercida sobre la carga y el spreader

a1 : aceleracin de la elevacin de la carga

a : aceleracin del carro

L = 2 * Emx = 411,476 KN

PNmx =

LVL * = 216,56 KW

2.4.- SELECCIN DEL MOTOR

Necesitamos un motor de 220 kW . Para obtener la velocidad a la que gira el motor, hay que

tener en cuenta (observando el esquema del recorrido del cable de elevacin) que por cada

metro que enrolla el tambor, la carga sube 0,5 metros, por lo tanto,

9

= 2 v / r = 2 0,5 / 0,3 = 3,33 rad/s = 31,83 rpm

Miramos en los motores de ABB y elegimos un motor trifasico de 260 KW el modelo M3BP de la gama de motores marinos, con una velocidad de 1487 rev/min.

2.1.5.-REDUCTOR :

La potencia de salida del reductor es la calculada en el apartado del clculo del tambor. sta es:

P = 260 Kw

Calculemos la reduccin, esta reduccin ser:

iN =n motor/ N tambor= 1487/31,83 = 46,46

Ante la inexistencia de dicha reduccin y el aumento de coste que sera el pedido especial del reductor,se tomar la reduccin de iN = 56. Por lo que ahora las revoluciones reales del tambor sern:

ntambor = 26,07r.p.m.

Calcularemos el reductor del mismo modo que calculamos los reductores para el mecanismo de giro.

Se calcular la potencia siguiente:

P2N = f1*f 2*P

10

Para el factor f1 usaremos un coeficiente de dos ya que nuestra maquina trabaja mas de 10 horas al dia y debido a que la tabla de tipos de servicio, no nos da una clara especificacin del tipo de servicio que deberemos elegir, elegiremos un servicio clasificado como pesado, ya que tenemos un servicio no uniforme pero con grande cargas a acelerar.

Por lo tanto f1 = 2.0

Para

La potencia nominal necesaria ser:

P2N = f1 *f 2 *f 3 *P = 2 *1*260 = 480 Kw

11

Entramos en el catlogo de RENOLD en la pagina 12, para el tipo de reductor PC LA SERIE 120 y observamos que la potencia que elegiremos de catlogo es 586 KW con una relacin de transmisin de 45, es el reductor que mas se ajusta a nuestras caractersticas.

2.1.6.-FRENO DE SERVICIO:

El par mximo ser:

MNmx =P Nm x 9550/n= 255,67*9550/1487= 1641,99 N m.

El par de frenado indicado segn la norma UNE 58-132/5 ser:

MF 2 MNmx 2

El rendimiento es el calculado anteriormente ( = 0,824). Sustituyendo los nuevos valores:

MF 2*1641,99*0,8242^2 = 2229,75 N m.

12

Elegimos un freno cuyo par de frenado sea al menos superior al par de frenado calculado

anteriormente. Obtendremos un freno cuyo par de frenado es N m. EL freno elegido ser:

Freno AME tipo NAT TIPO 2006 de 19(Electrohidruli co). Mmin = 1750 N m. Mmax= 3500 Nm

2.1.7.-ACOPLAMIENTO REDUCTOR TAMBOR:

El par mximo soportado ser:

MNmx =P Nm x 9550/n=260*9550/31,83= 75007,85 N m * 1,6 = 120012,56 N m

El coeficiente de servicio indicado para M6, K 1 = 1,6.

El momento mximo del catlogo debe ser:

M mx MNmx K1

la carga que sufre ser:

13

S = Q + G ;

Donde:

Q: es la carga del spreader = 12000 Kg.

G: es el peso de la carga mas el cable = 63053,77 Kg.

S = Q + G = 75053,77 Kg.

Pero esta fuerza se debe dividir por el rendimiento:

SR =S=75053 /0,96^3= 84830,95 kg

Pero esta fuerza se debe dividir por dos: ST =S/2

R = 42415,91 N

Entramos en el catlogo con Mmx = 120012,56 N m y ST = 42415,91 N .

Acoplamiento JAURE Tipo TCB-1000

15

2.1.7.-CALCULO DEL EJE DEL TAMBOR

Se utilizar acero F-114, cuyos valores de resistencia son

Sut : Resistencia ltima 90 Kg / cm2 = 900 MPa

Sy : Resistencia a la fluencia 70 Kg / cm2 = 700 MPa

A partir de los datos obtenidos, se emplea la Teora de Energa de distorsin mas

Goodman modificado para el clculo del eje por falla por fatiga.

Segn esta teora el dimetro del eje ser: ( Diseo en Ingeniera Mecnica Shigley)

d =

n*32

+ m

ute

afT

SS

MK

*2

3*3/1

clculo de Se

Se = Ka * K b * K c * K d * K e * Se

Siendo :

Se : lmite de resistencia a la fatiga del elemento mecnico

K a : factor de superficie

K b : factor de tamao

K c : factor de carga

16

K d : factor de temperatura

K e : factor de efectos diversos

Se : lmite de resistencia a la fatiga de la muestra de viga rotatoria

Se = 0,504 Sut = 0,504 * 900 = 453,6 MPa

K a = a * Sutb = 1,58 * 900-0,085 = 0,886 (tomando el acabado de superficie rectificado)

K b = para calcular el factor de tamao, calculamos primero el dimetro del eje por

fallo esttico, usando para ello la Teora de la Energa de Distorsin.

d = ( )3/1

2/122 34*

*16

+

TMS

n

y

Tomando los valores de M y T en la grfica correspondiente y usando un coeficiente

de seguridad de 3 obtendremos:

d = ( )3/1

2/122 26250*3)0(*47000*

3*16

+

= 1,8cm

K b =0,879*de -0.107= 0,645

Vemos en la ecuacin 7-15 del Shigley que el valor de Kb = 0,645

17

K c = 1 (flexin, ya que la Teora toma el torsor como constante)

Una vez calculados todos los factores podemos obtener el valor del lmite de

resistencia a la fatiga.

Se = 0,886 * 0,7 * 1 * 453,6 = 281,32 MPa.

El dimetro del eje por falla por fatiga ser:

d =

3/1

2625000*9000*2

3*

3*32

= 29,91cm

Tomamos, normalizando el eje, 300 mm como dimetro.

2.1.8.- RODAMIENTOS

Para la eleccin del rodamiento, usamos la tabla 14/8 de la obra Elementos de

Mquinas (G. Niemann), en la cual se da un resumen de las caractersticas funcionales de

cada una de las formas constructivas de los rodamientos. En nuestro caso, necesitamos un

rodamiento con buena capacidad de absorcin de carga radial, nmero de revoluciones bajo,

alta rigidez axial y rozamiento reducido.

Se selecciona un rodamiento FAG oscilante de rodillos con agujero cilndrico, ya

que este tipo de rodamientos poseen las caractersticas necesarias en nuestra aplicacin.

Al no tener carga axial, tanto la carga dinmica equivalente (P), como la carga

esttica equivalente (Po) son iguales a la fuerza radial.

18

P = Po = 367,5 kN

DIMENSIONADO:

Cuando el rodamiento sea solicitado estticamente, hay que comprobar que tenga la

suficiente capacidad esttica.

fs = Co / Po

siendo:

fs : factor de esfuerzos estticos o factor de servicio

Co : capacidad de carga esttica

Po : carga esttica equivalente

Tomamos fs = 1,5 (exigencias normales) , segn catlogo FAG

Co = 1,5 * 367,5 = 551,25 kN

19

Para calcular la capacidad de carga dinmica que necesitamos, el catlogo FAG

recomienda basarse en la fatiga del material.

L = p

P

C

(106 revoluciones)

siendo :

L : duracin nominal en millones de revoluciones

C : capacidad de carga dinmica (kN)

P : carga dinmica equivalente (kN)

p : exponente de la duracin, que para rodamiento de rodillos p: 10/3

El sistema de elevacin principal est clasificado en la Clase de utilizacin T6, que

le corresponde 12000 horas de servicio (tabla 4 UNE 58-112-91/1). Para el clculo de los

rodamientos vamos a estimar 25000 horas de servicio (grupo T7), para estar en el lado de la

seguridad.

Por lo tanto, queremos que el rodamiento funcione 25000 horas, girando a 130 rpm,

obtenemos:

25000 h 60 min/h = 1500000 min 52 rev/min = 78000000 rev.

78 = 3

10

5,367

C

C = 1357,95 kN

22

Con estos datos seleccionamos el rodamiento FAG 23052 MB para un eje de 260 mm.

2.1.9. ACOPLAMIENTO FRENO-REDUCCIN

Igualmente se siguen las recomendaciones de la Norma UNE 18-203-83.

El par torsor de transmisin ser el par mximo que transmite el freno,

Par de seleccin = 60800 Nm

23

Con este valor, entrando en la tabla I de UNE 18-203-83 seleccionamos el acoplamiento:

Acoplamiento 12312.13 UNE 18-203

24

2.1.10.- FRENOS DE EMERGENCIA:

Para calcular el par de frenado necesario, vamos a tomar como dato de diseo que el

tiempo empleado para el frenado es de 3 segundos. Se admite una velocidad de bajada de 1,5

m/s , con estos datos la deceleracin de frenado (ag) ser:

af : )(3

)/(5,1

s

sm =0,5 m/s2

El espacio recorrido, desde la velocidad de 1,5 m/s hasta pararse, ser:

sf : v0 t af t2 = 1,5 3 0,5 3 2 = 2,25 m

Con estos datos, ya podemos calcular la energa cintica de la carga.

EcL : L 32 ; siendo L el peso del contenedor y el spreader.

25

EcL = 75000 1,52 = 84375 (Julios)

Estimamos la energa cintica total en el doble de esta cifra, teniendo en cuenta la energa

cintica de los elementos en rotacin (tambor, cadenas, poleas, motor, etc) y la energa de los

cables.

Ec = 84375 2 = 168750 Julios

Esta energa ser la energa cintica que debe absorber el freno, por lo tanto:

Ec =Ef = Mf f ;

siendo Mf el par de frenado, y f el ngulo girado durante el frenado. De esta expresin

obtenemos el par de frenado necesario para poder seleccionar el freno.

Hemos tomado que la velocidad de bajada es el doble que la velocidad de subida de

la carga, con lo cual, si subiendo la carga el tambor gira a 31,82 r.p.m, bajando la carga al

doble de velocidad, el tambor girar a 63,64 r.p.m.

n0 = 63,64 r.p.m

w0 = 63,64 rpm 2 / 60 = 6,66 rad / sg (velocidad angular)

= w0 /t = 6,66 / 3 = 2,22 rad /s2 (aceleracin angular)

26

El ngulo girado durante el frenado ser:

f = w0 t t2 = 6,66 3 2,22 32 = 9,99 rad

M f : Ef / f = 168750 / 9,99 = 16891 N m = 16,89 kNm

El disco de este freno ir solidario al tambor segn planos adjuntos.

27

Tomamos un dimetro de disco de 912 mm, con este dimetro, vemos en el

diagrama que tenemos un par de frenado de 16,89 kNm, pondremos 3 mordazas

obtendremos el par de frenado de 18kN/m lo cual estamos por encima de lo necesario.

Se selecciona un freno hidrulico de disco de la casa comercial TWIFLEX, tipo

MSX-XS 9.6 con tres mordazas.

28

2.2.-SISTEMA DE TRASLACION DEL CARRO:

2.2.1.-CALCULO DE LAS RUEDAS DEL CARRO:

Peso de todo el conjunto:

Estructura carro________________4337 Kg

Reductor elevacin_____________2700 Kg

Soporte tambor elevacin________128 Kg

Tambor elevacin______________2097 Kg

Freno_________________________255 Kg

Ruedas y eje carro______________363 Kg

Reductor traslacin carro________210 Kg

Poleas antibalanceo____________4x122 Kg

TOTAL________________________90397,95 KG

Pw= ((G1+G2)*W*Vtrans)/4,5*10^6 = ((10590+63000+15000)*1,5*60*20)/4,5*10^6=

Pw= 50,2 KW

PESO TOTAL = 85590 kG del carro de traslacin.

29

Elegiremos un motor de 55 Kw de la compaia ABB de la seccion de motores marinos, usaremos el modelo M2AA (pag26 catalogo de motores).

Si lo dividimos entre 8 que seria el numero de ruedas que usaremos para disear el sistema de traslacin usaremos 2 ruedas por cada apoyo,lo cual tenemos que cada rueda soporta 10698,75 KG de carga.

30

Usaremos segn la tabla de la norma DIN y de dimetro ser 630 mm y aguantaran cada rueda una capacidad de 12800 kg.

Para calcular el reductor primero veremos el numero de vueltas de la rueda para moverse a 1,5 m/s.

P=2*pi*R = 2*pi* R = 3,95 m es decir que una vuelta la rueda recorre 3,956 m.

31

Lo cual deducimos, que para ir a una velocidad de 1,5 m/s la rueda tiene que girar 0,3791 vueltas por segundo, o 22,74 rpm.

2.2.2.-Reductor :

La potencia de salida del reductor es la calculada en el apartado del clculo del tambor. sta es:

P = 55 Kw

Calculemos la reduccin, esta reduccin ser:

iN =n motor/ N rueda= 1470/22,74 = 63,91

Se calcular la potencia siguiente:

P2N = f1*f 2*P

Para el factor f1 usaremos un coeficiente de dos ya que nuestra maquina trabaja mas de 10 horas al dia y debido a que la tabla de tipos de servicio, no nos da una clara especificacin del tipo de servicio que deberemos elegir, elegiremos un servicio clasificado como pesado, ya que tenemos un servicio no uniforme pero con grande cargas a acelerar.

Por lo tanto f1 = 2.0

32

Para

La potencia nominal necesaria ser:

P2N = f1 *f 2 *P = 2 *1*55 = 110 Kw

33

Entramos en el catlogo de RENOLD en la pagina 12, para el tipo de reductor PC LA SERIE 80 y observamos que la potencia que elegiremos de catlogo es 110 KW con una relacin de transmisin de 63, es el reductor que mas se ajusta a nuestras caractersticas.

2.2.3.-FRENO DE SERVICIO:

El par mximo ser:

MNmx =P Nm x 9550/n= 55*9550/1475= 356,1 N m.

El par de frenado indicado segn la norma UNE 58-132/5 ser:

MF 2 MNmx 2

El rendimiento es el calculado anteriormente ( = 0,824). Sustituyendo los nuevos valores:

MF 2*356,1*0,8242^2 = 483,8 N m.

Elegimos un freno cuyo par de frenado sea al menos superior al par de frenado calculado

anteriormente. Obtendremos un freno cuyo par de frenado es N m. EL freno elegido ser:

Freno AME tipo NAT TIPO 356 (Electrohidrulico). Mm in = 250 N m. Mmax= 500Nm

34

2.2.4.- RODAMIENTOS

Para la eleccin del rodamiento, usamos la tabla 14/8 de la obra Elementos de

Mquinas (G. Niemann), en la cual se da un resumen de las caractersticas funcionales de

cada una de las formas constructivas de los rodamientos. En nuestro caso, necesitamos un

rodamiento con buena capacidad de absorcin de carga radial, nmero de revoluciones bajo,

alta rigidez axial y rozamiento reducido.

Se selecciona un rodamiento FAG oscilante de rodillos con agujero cilndrico, ya

que este tipo de rodamientos poseen las caractersticas necesarias en nuestra aplicacin.

Al no tener carga axial, tanto la carga dinmica equivalente (P), como la carga

esttica equivalente (Po) son iguales a la fuerza radial.

P = Po = 367,5 kN

DIMENSIONADO:

Cuando el rodamiento sea solicitado estticamente, hay que comprobar que tenga la

suficiente capacidad esttica.

fs = Co / Po

siendo:

fs : factor de esfuerzos estticos o factor de servicio

Co : capacidad de carga esttica

35

Po : carga esttica equivalente

Tomamos fs = 1,5 (exigencias normales) , segn catlogo FAG

Co = 1,5 * 367,5 = 551,25 kN

Para calcular la capacidad de carga dinmica que necesitamos, el catlogo FAG

recomienda basarse en la fatiga del material.

L = p

P

C

(106 revoluciones)

siendo :

L : duracin nominal en millones de revoluciones

C : capacidad de carga dinmica (kN)

P : carga dinmica equivalente (kN)

p : exponente de la duracin, que para rodamiento de rodillos p: 10/3

El sistema de elevacin principal est clasificado en la Clase de utilizacin T6, que

le corresponde 12000 horas de servicio (tabla 4 UNE 58-112-91/1). Para el clculo de los

rodamientos vamos a estimar 25000 horas de servicio (grupo T7), para estar en el lado de la

seguridad.

36

Por lo tanto, queremos que el rodamiento funcione 25000 horas, girando a 22,74

rpm, obtenemos:

25000 h 60 min/h = 1500000 min 22,74 rev/min = 34110000 rev.

34,11 = 3

10

25,551

C

C = 920 kN/8= 115 kN

(8 es por el numero de ruedas que se reparte la carga)

37

Con estos datos seleccionamos el rodamiento FAG NN3016ASK para un eje de 80 mm,

(eje de las ruedas de traslacin).

2.2.5. ACOPLAMIENTO FRENO-REDUCCIN:

Igualmente se siguen las recomendaciones de la Norma UNE 18-203-83.

El par torsor de transmisin ser el par mximo que transmite el freno,

Par de seleccin = 32000 Nm

Con este valor, entrando en la tabla I de UNE 18-203-83 seleccionamos el acoplamiento:

38

Acoplamiento 12312.13 UNE 18-203

39

Elegiremos el acoplamiento con el numero de asignacin 12312.11 con un par torsor de

aguante de 63765 N.m

40

2.3.1.-INTALACION ELECTRICA DE LOS EQUIPOS ELECTRICOS.

2.3.1.-DESCRIPCION DE LA INSTALACION

La instalacin elctrica de la trastainer consiste en 6 fuentes de consumo tenemos un motor de 260 kw, otro de 55 Kw, dos frenos de tambor de 500 W y un freno de emergencia de 400 W.

Nuestro objetivo ser ver la secciones de los cables, de cada carga y la lnea general de alimentacin y las protecciones correspondientes.

2.3.2.-LINEAS INDIVIDUALES

A).- MOTOR DE 260 KW:

CRITERIO DE CALENTAMIENTO:

I= 260000/(400*0,8*3) =554,256 A x 1,25 = 692,82 A

Segn la ICT-BT-47 referida a motores elctricos aadiremos 25% mas a la intensidad nominal debido al arranque inicial del motor, esta intensidad la tendremos en cuenta a la hora de calcular la seccin de cable.

Intensidad total = 692,82 x 1,1= 762,102 A

Este 10 % se le aada segn la tabla 15 del ICT-BT-07 debido al estar dos conductores trifsicos juntos sin separacin ninguna en vertical en un canaleta ventilada.

Para la eleccin del neutro usaremos la ICT-BT-07 TABLA 1

SECCION ADOPTADA: 3(1X500mm^2)+2x240mm^2 RV0,6/1KV CU. XLPE

B).-MOTOR DE 55 Kw:


41

I= 55000/(400*0,77*3) =103,09 A x 1,25 = 128,86 A

Segn la ICT-BT-47 referida a motores elctricos aadiremos 25% mas a la intensidad nominal debido al arranque inicial del motor, esta intensidad la tendremos en cuenta a la hora de calcular la seccin de cable.

Para la seleccin del neutro hemos usado la ICT-BT-08.


C)-.FRENOS DE SERVICIO:


I= 500/(220*0,8) =2,8 A x 1,25 = 3,5 A

Seguiremos manteniendo el 25% de aumento de corriente elctrica debido a las fuertes rapidas operaciones que realizan los frenos de servicio.


D).-FRENOS DE EMERGENCIA:


I= 400/(220*0,8) =2,27 A x 1,25 = 2,8375 A

Seguiremos manteniendo el 25% de aumento de corriente elctrica debido a las fuertes rapidas operaciones que realizan los frenos de servicio.


E).-LINEA GENERAL DE ALIMENTACION:

Intensidad total = 762,102+3,5+2,8375= 768,43 A

42

CRITERIO DE CAIDA DE TENSION:

AV= (48x768,43x0,8x3)/(56x500)= 1,82 V

400V -------------1,82V

100%-------------- x%

x= 0,455 % la cada es menor que el 5% usamos el criterio de calentamiento

Para la eleccin del neutro usaremos la ICT-BT-07 TABLA 1

Para el calculo de seccin de la lnea general de alimentacin usaremos la ITC-BT-19, tabla 1 Fila B2 (cables empotrados en la estructura).

SECCION ADOPTADA: 3(1X300mm^2)+3(1x240mm^2)+1x150mm^2+1x120mm^2 RV0,6/1KV CU. XLPE

2.3.3.-CUADRO DE MANDO PROTECCION:

Albergara los dispositivos generales de mando proteccin, esta situado cerca del grupo electrgeno de la trastainer.

Dicho cuadro tendr capacidad de alojar en su interior:

-Cabecera: un interruptor magnetotermico general automatico de corte omnipolar de este dispositivo ser de la marca ABB modelo T6.

Un interruptor diferencial general de corte omnipolar de ABB RD3P una sensibilidad de 30 mA.

-Motor de 260 kw : un interruptor magnetotermico omnipolar 700 A modelo ABB de la gama T con la curva de disparo D, usada para arranque en motores

-Motor de 55 Kw: un interruptor magnetotermico omnipolar 135 A modelo DP-N de merlin gerin con la curva de disparo D, usada para arranque en motores

43

-Frenos de servicio: un interruptor magnetotermico omnipolar de 3,5 A modelo DP-N de merlin gerin

Frenos de emergencia: un interruptor magnetotermico omnipolar 3,5 A modelo DP-N de merlin gerin

Para el interruptor automatico de la cabecera usamos este tabla de ABB usaremos el modelo T6 que trabaja en una tensin de 800 A, el cable aguanta hasta 802 A cual esta protegido.

Para la eleccin del interruptor diferencial hemos usado un magnetotermico con tranformador para una lectura de 800 A

44

El tranformador elegido es el modelo TR5/A.

45

GRUPO ELECTROGENO DE ALIMENTACION GENERAL:

LA potencia necesaria que tiene que dar nuestro grupo electrgeno es de 315,9 kW seria la previsin del presente proyecto pero aumentaremos la potencia del grupo en un 15% debido a todo los elementos que no hemos calculado en el proyecto como iluminacin, sistemas electrnicos, etc.

Tenemos una potencia total de 363,28 kW

El grupo electrgeno que hemos elegido para nuestro sistema electromecnico es de la compaa volvo el modelo C500C2 con una potencia de 364 kW.

46

VARIADORES DE FRECUENCIA:

Elegiremos la marca ABB modelo ACS800-01-0070-5 para el motor de 55 Kw y el modelo ACS800-01-0400-3 para el de 260 Kw.

1

33..--PPll iieeggoo ddee ccoonnddiicciioonneess

El presente pliego tiene por objeto fijar las condiciones generales y particulares

que han de regir la adjudicacin, construccin y montaje de los elementos y

mecanismos objeto del presente proyecto. Las obras y servicios son el montaje de

los elementos indicados en los documentos del proyecto sin carcter limitativo y

como resumen son:

a) Adquisicin de materiales

b) Construccin en taller

c) Transporte a pie de obra

d) Pruebas de funcionamiento

e) Manuales de caractersticas y mantenimiento de cada uno de los elementos

instalados

f) Repuestos y servicio post-venta

3.1. Pliego de condiciones tcnicas

3.1.1. Definiciones

Desde este momento y para todos los puntos del presente pliego de condiciones ,

bajo reserva de las exigencias del contexto, se entender por:

Propietario:Se entender por propietario a la Escuela Universitaria Politcnica

Algeciras, para la que el contratista ejecutar los trabajos definidos en

este proyecto.

Contratista: Es la persona natural o jurdica designada por el propietario para

realizar las funciones de ingeniero previstas en el presente pliego de

condiciones, consistentes en inspeccionar y asegurar la buena calidad

de los trabajos realizados.

3.1.2. Condiciones generales

El contratista a quien se adjudique la ejecucin material de este proyecto ser

responsable de la correcta realizacin tanto en taller como en el montaje de los

2

diferentes elementos definidos en los documentos de este proyecto, tanto en lo que

se refiere a dimensiones y calidad de los materiales, como a la situacin de cada

uno de los elementos en el conjunto de la gra portacontenedores proyectada.

As mismo, ser de su competencia la compra y/o subcontratacin de los

elementos o partes del trabajo para cuya fabricacin no disponga de las

instalaciones adecuadas.

Siendo imprescindible en estos casos la aprobacin expresa del ingeniero a las

especificaciones de los elementos comerciales a emplear: frenos, acoplamientos,

rodamientos, reductores, etc. incluso en los casos en que estos sean de las marcas

recomendadas en las especificaciones del proyecto, y la autorizacin expresa para

la subcontratacin de trabajos de taller y montaje a una firma determinada, previa

presentacin del historial de la misma. En cualquiera de los casos citados en este

apartado, junto a las especificaciones tcnicas, se presentar la documentacin

siguiente: mantenimiento, vida estimada, homologaciones, certificados de

garanta, pruebas realizadas, experiencias existentes y cualquier otra caracterstica

que convenga a cada caso.

En los casos de imposibilidad de realizacin de alguno de los elementos

proyectados, sea por no existir en el mercado nacional en ese momento los

materiales o equipos definidos, o por cualquier otro motivo, o en los casos en que

a juicio del contratista pueda mejorarse alguno de los elementos definidos, se

propondr al ingeniero las soluciones alternativas, que el contratista considere

oportunas, siendo necesaria la aprobacin expresa de este antes de llevar a la

prctica cualquiera de ellas. En caso de no llegarse a un acuerdo sobre la solucin

a adoptar deber atenerse el contratista a lo especificado en el proyecto, siendo

entonces de su responsabilidad los retrasos o demoras que se produzcan en la

terminacin y entrega del portacontenedores.

Ser responsabilidad del contratista los perjuicios que se deriven del no

cumplimiento por su parte de las leyes y reglamentaciones existentes en el pas

sobre materia laboral y social durante la realizacin de los trabajos.

3

El contratista est obligado a permitir la entrada del ingeniero en sus talleres o

terrenos destinados en la obra y poner a su disposicin los medios humanos y

materiales que precise para la recepcin de materiales y el correcto control de los

trabajos realizados y en curso.

Es obligacin y responsabilidad del contratista el realizar todos los planos

constructivos y de detalle que sean precisos para la correcta construccin y

montaje del conjunto y cada uno de los elementos del portacontenedores objeto de

este proyecto. Esta documentacin debe ser aprobada por el ingeniero antes de

pasar a fabricacin, no quedando eximido el contratista de los posibles errores que

hayan quedado ocultos.

Todos los materiales, elementos y maquinarias deben ser protegidos contra la

corrosin, desde que se efecta la recepcin en taller o en almacn a pie de obra,

siendo los gastos que se ocasionen a cuenta del contratista.

3.1.3. Recepcin de materiales

Con anterioridad a la fabricacin en taller y al control de los sistemas de soldadura

a emplear, se proceder a la homologacin de los materiales de base y de

aportacin a utilizar, en presencia del ingeniero o su delegacin, con arreglo a los

siguientes criterios:

a) Recepcin del material de base: De los productos recibidos en cada colada en

siderrgica se tomar un lote al azar para realizar los ensayos de comprobacin

de las caractersticas fsicas, qumicas y mecnicas indicadas por el ingeniero.

Esta recepcin se realizar conjuntamente por los servicios de control de la

siderrgica y del ingeniero. De cada control realizado, la siderrgica extender

certificado correspondiente. El acero deber estar garantizado por certificados

numricos de calidad, con caractersticas mecnicas y composicin qumica. En

caso de no disponer de ellos, se realizarn los ensayos necesarios a juicio del

control de calidad. Posteriormente, y antes de que el material sea expedido por

la siderrgica, se proceder a la inspeccin de los productos de chapa por

ultrasonidos, quedando el material aceptado una vez sea realizado este ensayo.

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b) Recepcin del material de aportacin: La preparacin de probetas y realizacin

de los ensayos de los materiales de aportacin, sern por cuenta del constructor.

3.1.4. Soldadura y montaje en taller

Todos los soldadores que vayan a intervenir en la ejecucin soldada a mano en

taller y/o a pie de obra, estarn calificados aptos para las posiciones de horizontal,

vertical, cornisa y techo a tope y en horizontal, vertical y bajo techo en cruz, segn

UNE 14010.

Toda soldadura ejecutada por un soldador no cualificado ser rechazada,

procediendo a su levantamiento. En caso de que dicho levantamiento pudiese

producir efectos perniciosos a juicio del ingeniero, el conjunto soldado ser

rechazado y repuesto por el contratista.

Antes de iniciarse la fabricacin en taller, el contratista realizar cuantas pruebas y

ensayos sean necesarios para la cualificacin de los distintos mtodos de soldadura

hasta determinar las caractersticas ms adecuadas. Con cada grupo de

caractersticas obtenidas para cada uno de los mtodos de soldadura se

confeccionar una ficha. Se iniciar la fabricacin atenindose a los mtodos

homologados, sin que las caractersticas obtenidas se puedan modificar salvo

aprobacin del ingeniero.

La realizacin en taller se llevar a cabo de conformidad con los planos y pliego

de condiciones del proyecto, segn los cuales el contratista preparar los planos de

taller precisos para la ejecucin de las piezas. Estos planos de taller se sometern a

juicio del ingeniero para su conformidad, antes de dar comienzo a la ejecucin en

taller. La aprobacin de los mismos no exime de la responsabilidad que pudieran

contraer por errores existentes. Contendrn de forma inequvoca:

a) Las dimensiones necesarias para definir exactamente todos los elementos

estructurales.

b) La forma y dimensiones de las uniones.

c) Las dimensiones de los cordones de soldadura y su orden de ejecucin, as

como la preparacin de los bordes, mtodos y posiciones de soldadura y los

materiales de aportacin a utilizar.

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d) Las indicaciones sobre mecanizado o tratamiento de las uniones que lo

precisen.

e) Las calidades y dimetros de los posibles tornillos a emplear.

f) Los empalmes por limitaciones de laminacin o transporte que sea necesario

establecer.

El contratista confeccionar los planos de ensamblaje en obra y montaje

necesarios, con las marcas con que se seala cada tramo metlico y las piezas a

ensamblar y montar en obra para la mejor identificacin de montaje. todas las

marcas se dispondrn evitando en lo posible el realizarlas en el exterior con el fin

de mejorar la limpieza y el tratamiento definitivo de la superficie vista. Las piezas

de cada conjunto procedentes de corte y enderezado se marcarn con pintura para

su identificacin y montaje con las siglas correspondientes en un recuadro. Se

prohibe el marcado por punzonado, granete, troquelado o cualquier sistema que

produzca hendiduras en el material, por pequeas que sean.

En cada uno de los perfiles o planos a utilizar en elementos estructurales se

proceder a:

a) Eliminar aquellos defectos de laminacin que por su pequea importancia no

hayan sido causa de rechazo.

b) Suprimir las marcas de laminacin con relieve en aquellas zonas que hayan de

entrar en contacto con otro elemento en las uniones de piezas.

c) Eliminar todas las im

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