INGENIERÍA BÁSICA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE UN PUENTE GRÚA MEDIANTE CÁLCULO NUMÉRICO

Abstract

Mediante el presente trabajo, se pretende dimensionar los perfiles óptimos para la estructura de un puente grúa birriel con la finalidad de poder ser empleado en la industria, ya que en diversidad de procesos que se llevan a cabo, es necesario el transporte y manipulación de materiales. Este puente grúa será diseñado bajo diferentes valores típicos que pueden tomar las variables de carga (P), luz (L_1) y profundidad (L_2) del puente grúa. De esta forma se puede adaptar y aplicar el problema a cualquier situación real que se requiera. Con el fin de realizar un diseño correcto se emplean diferentes herramientas CAD para el diseño de la grúa y el dimensionamiento de cada una de las vigas que lo conforman. El objetivo del proyecto realizado es diseñar un proceso de cálculo de los perfiles utilizados para las vigas de la estructura, estas son las vigas de carga, las vigas carrileras y los pilares. Para ello se empleará el software de Matlab, que de forma iterativa irá asignado diferentes valores a las variables con la finalidad de obtener el dimensionamiento de los perfiles y el cálculo del presupuesto de ejecución material del puente grúa. Además del cálculo, Matlab permite realizar las representaciones necesarias para la comparación de los resultados obtenidos resultados. Además, se calcularán los esfuerzos máximos a los que están sometidos cada una de estas vigas empleando el principio de superposición, por el cual se separarán las cargas debidas a el peso propio y las debidas a las cargas móviles que se desean transportar. El dimensionamiento de los perfiles se realizará aplicando un estudio de los estados límite últimos mediante el uso del Código Técnico de Seguridad Estructural del Acero, seleccionando un perfil cuya resistencia cumpla con los requerimientos del problema, aplicando en cada caso los coeficientes de seguridad necesarios según la normativa. Seleccionado el perfil a emplear para cada una de las vigas, se puede obtener el presupuesto necesario para la construcción y montaje del puente grúa. Una vez realizada la simulación, se procede a la representación gráfica del presupuesto, pudiendo así ver la tendencia que sigue respecto a las variables de carga, luz y profundidad, comparando así el coste entre emplear un puente grúa o emplear dos para cubrir los mismos requerimientos de estas tres variables. Además, se repetirá la simulación fijando una o dos de estas variables de manera que se pueda aproximar a su aplicación a un caso real, realizando la representación gráfica igualmente para estos casos. Como resultado del proyecto obtenemos un puente grúa birriel que cumple con las especificaciones de seguridad del Código Técnico y cuyas prestaciones son comparables a las aplicadas en distintos sectores de la industria. Como conclusiones de estas simulaciones podemos determinar que, el valor que toma la carga (P) es muy influyente en cuanto a la elección del perfil empleado para cada una de las vigas, por el contrario, la distancia (L_2) en cuanto a la profundidad del puente grúa afecta en menor medida a la hora de tener que emplear mayores perfiles. Se puede establecer la norma de que cuando las variables de carga, luz y profundidad del puente grúa toman valores relativamente pequeños, la configuración óptima a emplear sería la de un solo puente grúa. Sin embargo, cuando estas toman valores relativamente grandes, el presupuesto para la configuración de dos puentes grúa es menor a pesar de tener que emplear el doble en cuanto a número de vigas, esto se debe a que los perfiles empleados, frente a la configuración de una sola grúa, son más pequeños compensando así el coste.