INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

Campus Estado de México

Asignatura: Estática (LuJu: 8:30-10:00)

Proyecto: Proyecto final: Elaboración de una grúa

Profesor: Miguel Ángel Ríos Sánchez

Fecha de entrega: 12/02/2015

Status de proyecto: Primer avance

Integrantes:Christopher Ojeda M.      A01373625

Rubén Escoto G.                A01020643

José Manuel Alejandro Lóyzaga G. A01168734 César Daniel Bolfeta R. A01374374

Introducción

El ser humano, desde su origen, ha buscado simplificar su vida cotidiana, lo cual dio origen a la creación de máquinas que lo auxilian en diferentes tareas. Estas máquinas reducen el trabajo que se debe implementar amplificando la fuerza y rapidez del ser humano lo cual las vuelve muy eficaces y eficientes.

La grúa es una de esas maravillosas máquinas a la cual se le debemos incontables cosas; desde los techo en muchos hogares, hasta los puentes que miles de personas cruzan todos los días para llegar a la escuela, trabajo, entre otras. El mecanismo de una grúa es sumamente interesante ya que se puede decir que es un “compendio” de muchos ingenios que facilitan la carga de objetos pesadas. En una grúa se pueden encontrar diversas poleas, contrapesos, y otros mecanismos simples que otorgan una ventaja mecánica para lograr cargar y mover cargas con mucho peso.

El origen de las grúas es sumamente debatible. Hay quienes opinan que los creadores de estas maravillosas máquinas fueron los sumerios, de quienes los egipcios adquirieron el conocimiento, y hay quienes afirman que fueron los griegos los pioneros en estas tecnologias. Otros ven al origen de las grúas en el periodo Barroco, por Pascal ya que él fue quien dio los fundamentos a pesar de que desde mucho antes ya habían máquinas que prácticamente eran grúas. Se han encontrado vestigios y evidencias de grúas en donde las grandes civilizaciones del viejo mundo se habían asentado como Grecia, Roma, o las ciudades más importantes del Medievo como Brujas o Hamburgo. Es obvio que para las grandes edificaciones de esa época, fue requerida una máquina para su elaboración que fuese capaz de levantar grandes cargas y esa máquina fue la grúa.

· campodocs.com, “Historia de las grúas”, [en línea]

Marco Teórico

Si bien no hay una fecha precisa sobre cuando se inventó la primera grúa, en el siglo VI en la antigua Grecia, se encontraron marcas de pinzas de hierro en los bloques de piedra de los templos. Estas marcas son evidencia, ya que están realizadas en el centro de gravedad de los bloques.

En ese siglo también se llegó a introducir el torno y la polea, lo cual ayudó a reemplazar las rampas, pues anteriormente utilizaban rampas para subir los bloques a las estructuras, y gracias a la introducción del torno y la polea, fue mucho más fácil la construcción de los templos griegos, pues esto permitió la carga de muchas piedras más pequeñas.

En un principio se utilizaban rampas para construir bloques sobre bloques.

En la antigua Grecia se optó por una grúa con el sistema de poleas de 3 a 1 para que una persona pudiera levantar hasta tres veces su propio peso

Para hacer accionar una grúa se utilizaban personas o las denominadas bestias (animales de carga) pero después se inventaron grúas más grandes. Más tarde, se desarrollaron otras máquinas empleando el uso de treadwheels humanos, lo que permitió el levantamiento de pesos más pesados. En la Alta Edad Media, las grúas del puerto fueron introducidos para asistir en la carga y descarga de buques así como ayudar en su construcción - algunos fueron construidos en torres de piedra para dar estabilidad adicional. Las primeras grúas se construyeron de madera, pero el hierro fundido y el acero se hizo cargo con la llegada de la Revolución Industrial.

Se usaron grúas de hierro hasta la llegada del acero y todas sus aleaciones. Las grúas modernas utilizan generalmente los motores de combustión interna o motores eléctricos y sistemas hidráulicos para proporcionar una capacidad de elevación mucho mayor que la que antes era posible, aunque las grúas manuales todavía se utilizan en su rendimiento es poco y los costos a los que llegan son altos.

Principios de mecánica

Hay tres consideraciones principales en el diseño de las grúas. En primer lugar, la grúa debe ser capaz de levantar el peso de la carga, en segundo lugar, la grúa no debe derribar, en tercer lugar, la grúa deberá resistir sin romperse.

En nuestro caso, necesitamos que la grúa además de aguantar cantidades considerables de peso, sea lo más ligera posible.

Grúas, como todas las máquinas, obedecen el principio de conservación de la energía. Esto significa que la energía suministrada a la carga no puede exceder la energía puesta en la máquina. Por ejemplo, si un sistema de poleas multiplica la fuerza aplicada por diez, entonces la carga se mueve sólo una décima parte en cuanto a la fuerza aplicada. Dado que la energía es proporcional a la fuerza multiplicada por la distancia, la energía de salida se mantiene más o menos igual a la energía de entrada.

Hay tres piezas fundamentales en la creación óptima de nuestra o de cualquier otra grúa y estas son:

•La palanca. Una grúa de equilibrio contiene una viga horizontal pivota alrededor de un punto llamado punto de apoyo. El principio de la palanca permite una carga pesada unida al extremo más corto de la viga para ser levantado por una fuerza más pequeña aplicada en la dirección opuesta al extremo más largo de la viga. La relación de peso de la carga a la fuerza aplicada es igual a la relación de las longitudes del brazo más largo y el brazo más corto, y se llama la ventaja mecánica.

•La polea. Una grúa pluma contiene un puntal inclinado que soporta una polea fija. Los cables están envueltas varias veces alrededor del bloque fijo y completan otro bloque unido a la carga. Cuando el extremo libre del cable se tira a mano o con una máquina de bobinado, el sistema de poleas proporciona una fuerza a la carga que es igual a la fuerza aplicada multiplicada por el número de longitudes de paso del cable entre los dos bloques. Este número es la ventaja mecánica.

•El cilindro hidráulico. Esto puede ser utilizado directamente para elevar la carga o indirectamente para mover el brazo o viga que lleva otro dispositivo de elevación.

Tipos

En la época actual se manejan tres tipos de grúa:

1. Fijo (imagen 1.1)

2. Móvil (imagen 2.1)

3. Puente grúa (imagen 3.1)

1.1

2.1

3.1

Se investigará más con respecto a las grúas de tipo fijas porque es la que tenemos pensado realizar.

Justificación de modelo utilizado: grúa torre

Se escogió como modelo a seguir una grúa torre ya que es un modelo muy utilizado en la industria tanto por su ligereza como por su versatilidad. A continuación se hablar de manera mas extensa de este modelo.

Las grúas torre son una forma moderna de la grúa de equilibrio que consiste en las mismas partes básicas. Se fija en el suelo sobre una losa de hormigón, éstas a menudo dan la mejor combinación de altura y capacidad de carga, y se utilizan en la construcción de edificios altos. La base se une después al mástil que le da la grúa su altura. Además el mástil está unido a la unidad de giro que permite girar a la grúa. En la parte superior de la unidad de giro hay tres partes principales que son: el brazo horizontal largo, más corto contra-flecha, y la cabina de los operadores.

El brazo horizontal largo es la parte de la grúa que soporta la carga. La contra-pluma lleva un contrapeso, por lo general de bloques de hormigón, mientras que el plumín suspende la carga hacia y desde el centro de la grúa. El operador de la grúa o bien se encuentra en una cabina en la parte superior de la torre o controla la grúa por control remoto de radio de la tierra. En el primer caso, la cabina del operador se encuentra por lo general más en la parte superior de la torre unida a la placa giratoria, pero puede ser montado en el brazo, o hasta la mitad de la torre. El gancho de elevación es operado por el operador de la grúa por medio de motores eléctricos para manipular los cables de cable mediante un sistema de poleas. El gancho se encuentra en el brazo horizontal larga para levantar la carga, que también contiene su motor.

 Una grúa torre gira sobre su eje antes de bajar el gancho de elevación. Con el fin de enganchar y desenganchar la carga, el operador normalmente trabaja en conjunto con un comunicador. Es más a menudo el contacto por radio, y siempre usan señales de mano. El aparejador o dogger dirige el programa de ascensores para la grúa, y es responsable de la seguridad de los aparejos y carga.

Este tipo de grúas se utilizan ampliamente en la construcción y otras industrias para levantar y mover los materiales. Hay muchos tipos de grúas torre. A pesar de que son diferentes en tipo, las partes principales son las mismo, de la siguiente manera:

1 .- Mástil

El mástil es la torre principal de apoyo de la grúa. Está hecha de secciones de celosía de acero que se conectan entre sí durante la instalación.

2 .- Unidad de giro

La unidad de giro se encuentra en la parte superior del mástil. Este es el motor que permite a la grúa para girar.

3 .- Cabina de funcionamiento

La cabina de operación se encuentra justo por encima de la unidad de giro. Contiene los controles de operación.

4 .- Jib

El brazo, o en el brazo operativo, se extiende horizontalmente desde la grúa. Una pluma abatible es capaz de subir y bajar, un plumín fijo tiene un carro de rodadura que se extiende a lo largo de la parte inferior para mover mercancías horizontalmente.

5 .- Hook

El gancho se utiliza para conectar el material a la grúa. Se cuelga en el extremo de los cables de acero de espesor que se ejecutan a lo largo de la pluma para el motor.

6 .- Pesos

Contrapesos de hormigón grandes están montados hacia la parte posterior del mástil, para compensar el peso de las mercancías levantado.

Diseño preliminar

La imagen presentada es un diseño preliminar de la grúa que el equipo diseñara. Cabe destacar que a ésta se le harán aun varias modificaciones.

Bibleografia

Larrode, E. (1996). Grúas. S/L: Antonio Miravete de Marco.

Kurtis. (2013). Grúa, Historia, Principios mecánicos, Tipos, Máquinas similares, Ejemplos especiales. 11 de Febrero de 2015, de CampoDocs Sitio web: http://campodocs.com/articulos-informativos/article_68902.html