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MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN, Motores y componentes mecánicos    

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Tren de rodaje de orugas convencional y flexible. http://www.agro-costa.com/trenes_rodamiento.php

En las máquinas de cadenas u orugas, las ruedas motrices, en vez de apoyar en el suelo, están dentadas y engranan con los casquillos que articulan entre sí los eslabones que forman las cadenas. Por el exterior de cada eslabón se atornilla una zapata, que es lo que apoya y se agarra al suelo. De esta forma, al girar las ruedas motrices, gracias a su engranaje en las cadenas, va avanzando con el vehículo por encima de los carriles continuos formados por los eslabones de cada cadena y que constituyen el verdadero camino constantemente echado, pisado, recogido y vuelto a echar delante, por el que rueda el tractor. Como las zapatas pueden llevar en el exterior garras para afianzarse al suelo, descansando todo el peso sobre las cadenas, la adherencia y agarre son los más completos posible, por lo que estos vehículos son los más adecuados para marchar por todo terreno.

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Los dientes de las ruedas motrices (normalmente situadas detrás) van recogiendo los eslabones de la cadena que se vuelven al suelo sobre las ruedas conductoras o guiadoras (situadas en el otro extremo de la oruga) que no son dentadas ya que su única misión es guiar las cadenas de nuevo al suelo, tendiéndolas continuamente delante del tractor a modo de camino de carriles para éste. El eje motriz se apoya sobre un bastidor lateral (uno a cada lado) el cual se apoya sobre la cadena por intermedio de unos rodillos situados entre la rueda cabilla (motriz) y la rueda guía.

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

 

En el vídeo que os presento a continuación podemos ver cómo se construyen las cadenas de un tractor de orugas.

En este otro tenéis la animación del funcionamiento de un tren flexible.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

11 abril, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Cables y maquinaria de elevación, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN    

Grúa torre trepadora. http://eraikal.blog.euskadi.net

Las nuevas tecnologías han servido para facilitar la labor docente en la asignatura de “Procedimientos de construcción“. Aún me acuerdo cuando en los años 80 nuestro profesor Hermelando Corbí nos enseñaba catálogos de máquinas y con un proyector de opacos intentaba explicarnos el funcionamiento de algún medio auxiliar. Tarea algo complicada cuando de lo que se trata es explicar la obra en las cuatro paredes del aula. El Power point (del cual quizá se abusa demasiado), los vídeos o las animaciones en 3D han provocado tirar a la basura kilos de transparencias que, hasta hace apenas 10 años, utilizábamos como herramienta habitual en la exposición de nuestras clases.

Hoy día las nuevas tecnologías son capaces de traer las obras no sólo a clase, sino a la casa de todos y cada uno de nuestros futuros ingenieros. Como ejemplo quería mostraros un vídeo sobre el proceso de trepa de una grúa torre, proceso difícil de explicar en la pizarra o con transparencias.

La grúa torre trepadora constituye un medio auxiliar para el izado de cargas que se instala sobre la estructura de una obra en curso de construcción y que se desplaza de abajo hacia arriba por sus propios medios al ritmo y medida que la construcción progresa. Os paso un par de vídeos que espero os gusten y la referencia del libro de apuntes que usamos en clase.

 

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

8 marzo, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Cables y maquinaria de elevación, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN, MAQUINARIA Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE CIMENTACIONES Y ESTRUCTURAS, Métodos constructivos de puentes y estructuras singulares    

ala014Las vigas artesa prefabricadas constituyen elementos de sección en forma de U abierta con alas hacia el exterior de la viga. Este tipo de estructuras supuso un salto tecnológico en la prefabricación de los años 80 del siglo XX. Conforman una sección celular cerrada, situada entre la sección en cajón y la doble T. Se emplean para luces de pilas entre 25 y 45 m con vanos simplemente apoyados, llegando hasta los 60 m con vanos en cantilever. Lo habitual es disponer un par de piezas en sección transversal, con separaciones entre 5,5 y 6,5 m, con anchos de tablero entre 11,0 y 14,0 m. Son habituales los cantos de 1/20 de la luz, con cantos típicos entre 0,80 y 2,60 m. También es una sección muy adecuada para tableros de puentes de AVE, con un ancho de tablero de 14,0 m.

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La maniobra de colocación de este tipo de vigas requiere grúas de gran capacidad de carga y una perfecta coordinación para su puesta en obra. En el vídeo que os presento se puede ver el izado e instalación de una viga artesa típica. Hay que tener en cuenta que los pesos de estas piezas pueden llegar a más de 2300 Kp/m, lo que supone izados del orden de 100 toneladas. En estos casos queda perfectamente justificada la optimización en coste y en peso de las piezas.

 

Referencias:

PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3):685. (link)

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 30(3), 145-154. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010. (link)

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2): 04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058 

MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120:231-240. (link)

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. (link)

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

7 marzo, 2018
 
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Las operaciones de izado de grandes cargas son, en ocasiones, los procedimientos más complicados en determinadas construcciones. En el vídeo que os paso a continuación podemos ver cómo una pasarela metálica de 40 toneladas, valorada en más de un millón de euros, se ha deformado por haber cambiado el sistema de izado previsto en proyecto. En efecto, la estructura se iba a levantar con una única grúa de 500 toneladas, pero en el último momento, se cambió el procedimiento de izado a dos grúas más pequeñas, una de 350 toneladas y otra telescópica. Lo que ocurrió es que la estructura levantada en tándem introdujo esfuerzos no previstos en el proyecto y provocó la deformación del puente. Por cierto, el vídeo se grabó el 21 de febrero de 2013 en Omagh, Irlanda del Norte. Espero que os guste. Agradezco a Enrique Montalar el enlace.

1 marzo, 2018
 
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Grúa telescópica sobre cadenas LTR 1220, http://www.liebherr.com

Las grúas sobre cadenas son máquinas adecuadas para la elevación de grandes cargas, en zonas extensas donde no alcanzan otros equipos fijos, o también sobre terrenos con dificultades de acceso, resistencia o maniobrabilidad. Aunque es autopropulsada, debe realizarse un transporte especial sobre góndola para trasladarla de una obra a otra. Su velocidad de desplazamiento oscila entre los 3 y 5 km/h. Utilizan una pluma metálica de celosía para afrontar la dureza en sus condiciones de trabajo. Además, pueden reemplazar los accesorios propios de la grúa por los de una dragalina, una cuchara bibalva y otras máquinas similares. Así la máquina se adapta fácilmente a diversas formas de trabajo como la extracción de áridos, obras de dragado, hinca de pilotes y tablestacas, etc.

Los modelos más usuales están equipados con plumas de longitud que varía de 12 a 35 m., aunque ampliables con un plumín de 30 m. Las capacidades habituales de estas máquinas oscilan entre las 15 y las 120 toneladas, aunque existen modelos de gran potencia que pueden superar las 3000 t. Cada catálogo establece la capacidad de carga en función de la longitud de la pluma y del radio de alcance o inclinación, diferenciando los valores límite con la pluma orientada sobre el frente o sobre el lateral. En cualquier caso no debe realizarse el tiro lateral en la pluma o el plumín.

Grúa móvil sobre cadenas con pluma, marca Sany

Os dejo unos consejos de Liebherr sobre las tres cosas que necesita conocer un operador de estas máquinas.

En este otro vídeo se puede ver una grúa telescópica sobre orugas de goma.

A continuación os muestro un vídeo muy interesante donde podemos ver cómo una grúa sobre cadenas telescópica es capaz de realizar su automontaje. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

 

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Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

28 febrero, 2018
 
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Bomba centrífuga. https://es.wikipedia.org/

 

El punto de funcionamiento o de operación de una bomba centrifuga se define como el flujo volumétrico de fluido que esta enviara cuando se instale en un sistema dado. El régimen de trabajo se determina por el punto de intersección de las características de la bomba y de la tubería, y por eso, al ser la característica de la conducción (tubería) invariable, salvo que se actúe sobre la válvula de impulsión, el cambio del número de revoluciones de la bomba provocará el desplazamiento del punto de trabajo a lo largo de la característica de la tubería. Si ésta corta a una parábola de regímenes semejantes, al cambiar el número de revoluciones y pasar a otra curva característica, la semejanza se conservará, pudiéndose considerar en este caso que el cambio del número de revoluciones de la bomba no alterará la semejanza de los regímenes de trabajo.

Para aclarar un poco más este tema, os dejo un problema resuelto con los conceptos básicos resueltos. Espero que os sea de interés.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Descargar (PDF, 215KB)

26 febrero, 2018
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Cables y maquinaria de elevación, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN    

En el post de hoy vamos a dar un ejemplo de una herramienta que se denomina “laboratorio virtual” y que se usa como objeto de aprendizaje en la Universidad Politécnica de Valencia. Consiste en un pequeño programa on-line que sirve a nuestros alumnos para aprender a visualizar cómo varían las magnitudes de un problema en función de las variables de entrada. Evidentemente es algo muy sencillo, pero pienso que práctico cuando se quiere potenciar el conocimiento explicativo de los alumnos.

En el caso que os presento, se trata de conocer cómo varía la trayectoria de una carga que se desplaza sobre un cable, lo cual es útil en la definición de gálibos y cálculo de la tensión máxima en el cable basándose en las coordenadas de un punto conocido de la misma. Se denomina flecha a la distancia entre la recta que une los apoyos y el cable. Basta que pinchéis sobre el cuadro “dibujar” para ver los resultados.

El enlace es el siguiente: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Cable/

 

 

cableReferencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

 

22 febrero, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Cables y maquinaria de elevación, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN    

Grúa Liebherr de 750 toneladas LR 1750

La grúa Derrick es una grúa formada por un mástil de estructura de celosía sujeto por vientos, un brazo de la misma estructura unido al mástil por un extremo inferior y sujeto al mismo mediante cables por su extremo superior, un cabrestante situado en el suelo y un cable que se reenvía a través de poleas situadas en el brazo. Sobre este sencillo modelo, existen muchas variaciones, siendo la más corriente la grúa cuya base lleva ruedas y se mueve sobre ellas.

Son máquinas fijas, muy sencillas, poco costosas y de gran capacidad de carga. El tipo más usual consta de un mástil vertical fijo a una plataforma o zócalo situado en posición por medio de dos tornapuntas o tirantes que forman un tetraedro indeformable. Estas grúas se utilizan cuando hay sitio para la colocación de la base. En ella se sitúa un motor, los cabestrantes y los contrapesos. Apoyada en la base se encuentra una pluma que puede girar mediante una rótula o corona giratoria, de la cual penden las cargas.

El inconveniente de la disposición anterior es la limitación a unos 270º del giro del mástil, que no puede tropezar con los tirantes. Este inconveniente se elimina sustituyendo los soportes rígidos por 3 o más cables atirantados en forma de paraguas y haciendo que la pluma tenga una altura inferior a la del mástil.

Existen otras variantes  en la cual es posible el movimiento completo, donde el mástil no es completamente vertical. Es bastante frecuente ver diseños de este tipo incorporados a otros modelos de grúas (móviles o de puerto), con gran capacidad de carga. Pueden elevar cargas de hasta 200 t. y tener alcances de hasta 20 m.

Os paso a continuación un vídeo donde podréis ver en funcionamiento una derrick. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

18 febrero, 2018
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Generadores eléctricos, compresores, bombas y ventiladores, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN    

Un compresor de pistón, compresor volumétrico alternativo o compresor de émbolo es un compresor de gases que funciona por el desplazamiento de un émbolo dentro de un cilindro (puede tener varios) movido por un cigüeñal para obtener gases a alta presión. El gas a comprimir entra, a presión ambiental, por la válvula de admisión en el cilindro, donde se comprime con el pistón, que tiene un movimiento alternativo mediante un cigüeñal y un biela, y se descarga, comprimido, por la válvula de descarga.

Es uno de los compresores más antiguos y conocidos, aunque hoy se emplean especialmente los compresores rotativos. El principio de funcionamiento del compresor alternativo, basado en el desalojamiento del aire por el émbolo, permite fabricar máquinas con pequeño diámetro y un recorrido insignificante del pistón, que desarrollan alta presión con un caudal relativamente pequeño.

Los compresores de pistones pueden clasificarse atendiendo a distintas características:

Por el número de cilindros:

  • Monocilíndricos.
  • Bicilíndricos.
  • Policilíndricos

Por la forma de trabajar el émbolo:

  • De simple efecto: la compresión se efectúa por una cara del pistón.
  • De doble efecto: la compresión se realiza por las dos caras del pistón

Por el número de etapas empleadas en la compresión:

  • Monoetápico.
  • Bietápicos.
  • Polietápicos.

Por la disposición de los pistones:

  •  Horizontales.
  • Verticales.
  • En V.
  • A escuadra.

Compresor de pistón

Los compresores monoetápicos son de poca potencia. La presión final alcanzada es de 4 a 5 bares, con una temperatura de salida entorno a los 180ºC (±20ºC). La refrigeración es por aire. Los compresores bietápicos son los más utilizados. Primero se llega de 2 a 3 bares para luego alcanzar unos 8 bares, con una temperatura de salida de 150ºC (±15ºC). La refrigeración puede ser por aire con un ventilador o por una corriente de agua.

Algunos de los compresores más habituales en el mercado presentan las siguientes características:

  • De simple efecto, monoetápicos y refrigeración por aire: capacidad hasta 1 m3/min, relación potencia (CV)/capacidad (m3/min) inferior a 10.
  • De simple efecto, bietápicos y refrigeración por aire: capacidad de 2 a 10 m3/min, relación potencia (CV)/capacidad (m3/min) de 7,5 a 8,5.
  • De doble efecto, bietápicos y refrigeración por agua: capacidad de 10 a 100 m3/min, relación potencia (CV)/capacidad (m3/min) de 6,5 a 7,5.

 

En la Figura siguiente se representan las cuatro fases del ciclo termodinámico que se desarrollan en el caso más simple de un compresor monoetápico de un cilindro de simple efecto.

  • Fase 1, admisión (4-1): Con la válvula de aspiración abierta, el pistón situado en el punto 4 inicia su avance hasta el 1 en el que se cierra la válvula. Entra aire a una presión P1.
  • Fase 2, compresión (1-2): Al cerrarse la válvula de admisión, el pistón retrocede hasta 2 y el aire se comprime hasta la presión P2.
  • Fase 3, expulsión (2-3): En 2 se abre la válvula de expulsión y el pistón al seguir retrocediendo hasta 3 va expulsando el aire y dejando el volumen V3 correspondiente al espacio muerto del cilindro.
  • Fase 4, expansión (3-4): En 3 se cierra la válvula de expulsión y el aire encerrado en el cilindro se expansiona haciendo avanzar el pistón hasta 4. En ese instante se abre la válvula de admisión, reiniciándose de nuevo el ciclo.

 

Ciclo termodinamico piston

Ciclo termodinámico de un compresor alternativo de un cilindro

Os dejo a continuación una animación sobre un compresor de pistón de doble efecto:

También os dejo una presentación del profesor Pedro Loja sobre el compresor de pistón:

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

15 febrero, 2018
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Generadores eléctricos, compresores, bombas y ventiladores, MAQUINARIA AUXILIAR Y EQUIPOS DE ELEVACIÓN    

El compresor helicoidal de dos rotores, es un aparato rotativo de desplazamiento positivo, en la que la compresión del aire se efectúa mediante dos rotores (husillos roscados). Está constituido por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí. La longitud de los tornillos debe ser superior, al menos de 1,5 a 2 veces su paso, para asegurar la estanqueidad de las cámaras formadas entre las hélices. Funcionan a velocidades elevadas, debido a la ausencia de válvulas y fuerzas mecánicas desequilibrantes, por lo que sus dimensiones son muy pequeñas en relación con su capacidad.

El perfil del tornillo conductor es convexo, mientras que el del conducido es cóncavo; el rotor conductor, conectado al eje motor, gira más rápido que el conducido. El aire que penetra por la cavidad de aspiración, situada en uno de los extremos del compresor, llena por completo cada una de las cámaras de trabajo helicoidales del rotor conducido. Durante el giro de los rotores, las cámaras de trabajo limitadas entre los filetes de los rotores y las superficies internas del estator, dejan de estar en comunicación directa con la cavidad de aspiración y se desplazan junto con el aire a lo largo de los ejes de rotación.

Estos compresores son los más utilizados en obras públicas y en refrigeración industrial. Son una solución idónea para producciones que superen los 10 m3/min, con rendimientos por encima del 85%. Se pueden alcanzar presiones de hasta 50 bares.

Podemos distinguir dos tipos:

  • Con engranajes exteriores para transmitir el movimiento en entre ambos rotores. Presentan cierto juego entre sí, lo que evita el desgaste y hace innecesaria la lubricación.
  • Con flujo de aceite a través de la máquina para lubricar y sellar, así como para refrigerar el gas comprimido. En este caso, los engranajes pueden suprimirse transmitiéndose el movimiento directamente por el contacto entre ambos rotores.

Se apuntan como ventajas la ausencia de oscilaciones y ruidos, la gran fiabilidad por la ausencia de rozamientos, el menor mantenimiento y el poco espacio que usan. Además, el compresor de tornillo tiene un rendimiento energético superior al alternativo cuando la instalación se encuentra a plena producción. Como inconveniente podría citarse el precio elevado de sus piezas, por la gran precisión requerida para el ajuste en el montaje y una mano de obra especializada para su mantenimiento.

Os dejo algunos vídeos explicativos que espero os gusten.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

13 febrero, 2018
 

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