Introducción

La manipulación y el transporte de grandes cargas es uno de los puntos críticos en diversos ámbitos de la industria. Uno de los activos utilizados para mover productos grandes y/o masivos es el puente grúa. Este equipo proporciona una gran facilidad de uso, seguridad para los trabajadores implicados y un considerable ahorro de tiempo a la hora de realizar esta manipulación. Teniendo esto en cuenta, es posible concluir que estas máquinas son indispensables en contextos industriales. [1]

Es frecuente ver grúas instaladas en los tejados de las naves industriales. Los principales componentes de este equipo son las vigas, el carro y el polipasto o cabrestante, y sus funciones se describen a continuación.

• Vigas: estructura por la que se moverá el coche;
• Carro: equipo móvil encargado del desplazamiento transversal de la carga;
• Polipasto o cabrestante: equipo encargado de subir y bajar la carga.

Eche un vistazo a este artículo sobre el trabajo realizado por el equipo de Kot para analizar estructuralmente la ampliación de un cobertizo, ¡con el objetivo de ampliar la pista de un puente grúa!

Análisis estructural

Una empresa minera quería aumentar la longitud de la vía del eje 8 al eje 11 (figura 1) en una de sus grúas. Para ello, pidió a Kot que realizara una evaluación estructural de la nave en la que estaba instalado el activo, con el fin de asegurarse de que la estructura soportaría el cambio. 

Para una mejor contextualización, he aquí algunas definiciones adoptadas para el análisis.

• Índice de utilización (UI): evalúa el grado de esfuerzo al que está sometido un elemento estructural;
• Índice de utilización admisible: Valor definido en la norma para aprobar o desaprobar la IU encontrada.

El trabajo comenzó con la modelización de la estructura metálica en elementos finitos utilizando el programa PROCAL 3D desarrollado por Kot. Durante la modelización se tuvieron en cuenta los materiales en los que está construida la estructura. La figura 1 muestra el modelo de elemento finito de la nave donde está instalada la grúa.

Figura 1: Modelo de elementos finitos de la nave - Ejes. [2]

Tras realizar la modelización por elementos finitos de la estructura en cuestión, se estudiaron las cargas actuantes y se aplicaron al modelo. A continuación se enumeran algunas de las cargas consideradas.

• Peso propio: Corresponden a las fuerzas debidas a la masa de todos los componentes fijos o móviles de la nave, así como a los componentes mecánicos y eléctricos y a las estructuras de soporte;
• Carga de viento: Este caso de carga trata de la carga de viento a la que está sometida la estructura. Las fuerzas se calculan en función de las características presentadas en la norma;
• Carga de grúa: Corresponde a la carga a la que está sometida la estructura como consecuencia de la presencia de grúas.

Tras definir y aplicar las cargas, se llevó a cabo la simulación estructural, cuyos resultados pueden verse en la figura 2.

Figura 2: Simulación estructural de la nave [2].

El gráfico 1 muestra en detalle los índices de utilización encontrados en comparación con el índice de utilización admisible.

Gráfico 1: Índices de utilización de estructuras. [2]

Los elementos de conexión pueden definirse como los encargados de unir partes de la estructura entre sí o con elementos externos. Soldaduras, tornillos, varillas roscadas y pernos son los principales medios de conexión. En resumen, estos elementos pueden clasificarse en dos grupos:

• Conexión flexible: sin resistencia a los momentos de flexión;
• Conexión rígida: Presenta restricción total a los momentos flectores.

El siguiente paso consistió en analizar los elementos de conexión existentes en la estructura y los resultados pueden verse en el gráfico 2.

Gráfico 2: Índices de utilización de enlaces. [2]

Conclusión

Durante la evaluación de los resultados obtenidos por los análisis estructurales y de conexiones, no se encontraron puntos de no conformidad, por lo que se aprobó la ampliación de la pista de grúas y la empresa minera pudo seguir adelante con su proyecto de ampliación de la nave.

Los análisis estructurales son pertinentes en diversos ámbitos de la industria. Con estos estudios es posible identificar con precisión las cargas y esfuerzos existentes en los activos industriales y evaluar el comportamiento estructural de los equipos frente a estos esfuerzos. Esto permite señalar los puntos en los que pueden ser necesarios refuerzos. O Método de los elementos finitos es muy aplicable, ya que permite analizar cuerpos complejos con mayor intuitividad y facilidad en comparación con otros métodos numéricos.

Una de las especialidades de Kot son las simulaciones estructurales. La empresa está capacitada para trabajar en diversos contextos industriales y domina el conocimiento de los activos presentes en las empresas. Póngase en contacto con nuestro equipo ¡para más información y presupuestos!

Siga nuestras páginas en LinkedIn, Facebook e Instagram para estar al día de nuestros contenidos.

Referencias:

[1] Qué es y cómo funciona una grúa puente. Kistler Morse, 15 de mayo de 2020. Disponible en: https://www.kistlermorse.com.br/post/o-que-%C3%A9-uma-ponte-rolante-e-como-funciona

[2] Colección de Kot Engenharia.