Grúa torre trepadora

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.

Montaje de vigas artesa en pasos superiores

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.

Izado defectuoso de pasarela metálica

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.

Grúas móviles sobre cadenas

 

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.

 

 

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

¿Cómo varía la trayectoria de una carga sobre un cable?

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.

 

 

Grúa derrick

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.

Grúa torre de doble vano

Están compuestas por un mástil vertical fijo apoyado sobre una plataforma soporte. Sobre éste mástil se sustenta un brazo horizontal de dos vanos estabilizados por medio de cables atirantados en su parte superior. El vano superior, denominado pluma es el utilizado por el carro de traslación para desplazarse mientras el otro, la contrapluma, sirve de contrapeso. La estructura se compone de tramos en celosía. La pluma gira 360º por medio de una corona circular y por un engranaje movido por motor eléctrico.

Las velocidades de maniobra son de 1 a 2 r.p.m. para el giro y de unos 40 a 50 m/min para el desplazamiento y elevación de la carga. El control de la grúa puede efectuarse desde una cabina de mando situada en la base o en la parte superior de la torre, o bien desde tierra por medio de un mando móvil desplazable.

Os adjunto un vídeo para que veáis el funcionamiento de estas máquinas.

Como curiosidad os dejo un vídeo de la grúa torre más grande del mundo: la Kroll K-10000. Tiene una altura de 120 m y es capaz de levantar 132 t de carga máxima y 91 t a una distancia de 100 m. Puede resistir vientos de hasta 240 km/h. Espero que os guste el vídeo.

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.

Utilización de eslingas de cables de acero, cadena y poliéster

eslingaEstrobo o eslinga: Es un cable con dos gazas, una por cada extremo, del mismo o diferente tamaño. Es el elemento intermedio que permite enganchar una carga a un gancho de izado o de tracción. Consiste en una cinta con un ancho o largo específico (varían según su resistencia, los modelos y los fabricantes) cuyos extremos terminan en un lazo (ojo). También puede ser un cable unido por sus dos extremos. En todos los casos sirve para abrazar una pieza y colgarla de un gancho.

Una eslinga puede usarse básicamente con dos finalidades:

  • Elevación: la eslinga se usa con sus extremos en forma de ojales, lo que permite elevar y manejar la carga en diferentes posiciones, con ayuda de una grúa o polipasto.
  • Amarre o trincaje: la eslinga se usará con accesorios de trincaje, permitiendo así la sujeción de cargas.

 

Os paso algunos vídeos de la empresa Cablered Expert, S.L. con consejos de seguridad en la utilización de eslingas.

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.

Tendencia al gigantismo en las máquinas

La maquinaria ha cambiado rápidamente con las innovaciones tecnológicas. Se ha derivado hacia la especialización, evolucionando unas hacia el gigantismo para obtener grandes producciones, mientras otras se han convertido en diminutas y versátiles. En otros casos se ha buscado la polivalencia del trabajo en equipos pequeños y medianos. Los medios informáticos han auxiliado y mejorado los sistemas de los equipos. La maquinaria va siendo cada vez más fiable, segura y cómoda para el operador, facilitándole las labores de conservación. En general se observa una preocupación creciente por la seguridad, el medio ambiente y la calidad.

Como muestra de la tendencia al gigantismo en la maquinaria de ingeniería civil y minería, os paso un pequeño documental donde se muestran brevemente estas megamáquinas. Espero que os guste.

 Os paso ejemplos de máquinas gigantes. La grúa torre Kroll K-10000 es la más grande del mundo. Fue fabricada por la marca danesa Kroll y es capaz de levantar pesos de 132 toneladas de carga máxima y 91 toneladas a una distancia máxima de 100 metros.

El Bulldozer D575A-3SD tiene casi 5 metros de altura y fue diseñado y fabricado en Japón. Esta potente máquina rebasa los 12 m de ancho y puede mover más de 215 toneladasde una sola vez.

La Bagger 288, es una excavadora giratoria empleada fundamentalmente en trabajos de minería. Una vez entró en funcionamiento se convirtió en el vehículo de carga sobre tierra firme más grande del mundo. Mide 220 metros de largo, 96 de alto y 46 de ancho.

El BelAZ 75710 pesa 810 toneladas, 210 toneladas más que el Caterpillar, y tiene una capacidad de carga de 450 toneladas. Cuenta con dos motores turbodiésel de 16 cilindros asociados que generan 4.600 caballos con un par máximo de 18.626 Nm.

La motoniveladora ACCO se considera la mayor motoniveladora del mundo. Esta máquina pesa unas 200 toneladas y contiene dos motores Caterpillar, uno de 1000 CV en la parte trasera y otro de 700 CV en la parte delantera, la cual pertenece a la cabeza tractora de una mototrailla Caterpillar 657. La hoja o cuchilla posee una longitud de 10 metros.

Referencias:

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

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

El polipasto o aparejo

Aparejo factorial
Aparejo factorial

El polipasto o aparejo es un sistema de poleas móviles, unidas con una o varias poleas fijas. En el caso ideal la ganancia o ventaja mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número de poleas. El aparejo puede ser factorial, potencial y diferencial.

Ventaja mecánica de distintos aparejos tipo potencial
Ventaja mecánica de distintos aparejos tipo potencial
  • Aparejo factorial: se combinan igual número de poleas fijas y móviles; de donde se deduce que el esfuerzo necesario es igual a la resistencia dividida por el número total de poleas de que está construido el aparejo.
  • Aparejo potencial: se combina un número cualquiera de poleas móviles con una fija. De acuerdo con la figura, la primera polea móvil partiendo de abajo hacia arriba, reduce la fuerza necesaria para equilibrar la resistencia a la mitad de esta, la segunda polea reduce esta mitad a la cuarta parte, la tercera ala octava y así sucesivamente.
  • Aparejo diferencial: consta de una doble polea fija, de radios desiguales y una polea móvil, poleas que se encuentran enlazadas por una cadena sin fin o cerrada. Cuando la doble polea fija, gira en el sentido de las agujas de un reloj, la polea fija de menor radio da cordel y la más grande toma; como al dar una vuelta la polea pequeña da menos de lo que la grande toma, la consecuencia es que P = Q(R-r)/2R.
Aparejo diferencial
Aparejo diferencial

Estos aparatos se accionan mecánicamente, en muchas ocasiones con aire comprimido como elemento motor si las potencias son bajas. En estos casos es necesario dotar a los mecanismos de un freno de cinta para evitar el retroceso de la carga. En las figuras que siguen aparecen algunos ejemplos.

Polipasto eléctrico
Polipasto eléctrico

 

Detalle de aparejo de grúa móvil
Detalle de aparejo de grúa móvil

Os dejo a continuación un vídeo explicativo de los polipastos.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp.