Elementos Finitos

Determinación de carga máxima aplicada en la pluma de una grúa.

Iñigo Gómez Alonso

Javier Velez Leache

Iñigo Lucia Maldonado

Pamplona, Enero 2013

INDICE

1. SOFTWARE MARC MENTAT 1-2

2. DESCRIPCIÓN TEÓRICA DEL PROBLEMA ...3

2.1. Introducción. .3-4

2.2. Sistemas de seguridad estructural .4-5

2.3. Elección del sistema a estudiar .4-5

3. TRABAJO EN MARC MENTAT: MODELO ORIGINAL ..11

3. 1 Mesh generation………………………………………………….11-13

3.2 Geometric properties……………………………………………..

3.3 Material properties……………………………………………….13-15

3.4 Boundary conditions……………………………………………...15-16

3.5 Contact……………………………………………………………………

3.6 Load cases……………………………………………………………18

3.7 Jobs……………………………………………………………….19-24

4. RESULTADOS A ANALIZAR ..32

5. CONCLUSIONES ..35

1. SOFTWARE MARC MENTAT

Se trata de un programa informático interactivo que prepara y procesa datos mediante métodos de elementos finitos. La informática interactiva puede reducir significativamente el esfuerzo humano que se necesita para el análisis con métodos de elementos finitos. Presentaciones gráficas de los datos reducen el esfuerzo, proporcionando un modo efectivo para revisar la gran cantidad de datos típicamente asociados con análisis de elementos finitos.

Un aspecto importante de Marc Mentat es que se puede interactuar directamente con el programa. Éste verifica las entradas del teclado y devuelve recomendaciones o advertencias cuando detecta entradas cuestionables.

Marc Mentat puede procesar mallas tanto bidimensionales como tridimensionales para poder hacer lo siguiente:

• Generar y visualizar una malla.

• Generar y visualizar condiciones de contorno y cargas.

• Realizar post-procesamiento para generar curvas de nivel, formas deformadas y gráficas.

Por lo tanto, Marc es una solución potente y de uso general para análisis de elementos finitos no lineales. Con ella se puede simular con precisión la respuesta de diferentes productos bajo escenarios de carga estáticos, dinámicos y multifísica. La versatilidad de Marc en el modelado de comportamientos no lineales del material y condiciones ambientales transitorias lo hacen adecuado para resolver problemas de diseño complejos. Las innovadoras tecnologías y metodologías de Marc le permiten simular el comportamiento complejo de los sistemas mecánicos del mundo real por lo que es apropiado para hacer frente a los problemas de fabricación y diseño en un único ambiente.

2. DESCRIPCIÓN TEÓRICA DEL PROBLEMA

2.1 Introducción

La grúa es una máquina destinada a la elevación y desplazamiento de cargas dentro de los límites de su capacidad nominal. Sus características constructivas serán proporcionadas por las solicitaciones de dichas cargas.

Las principales solicitaciones que determinan las características de las grúas torre a instalar son la altura útil, el alcance y la carga a elevar.

La grúa se compone de cabeza y pluma, torre desmontable y base cruciforme o con anclajes. De estas tres partes, la primera, cabeza y pluma, esta dimensionada de acuerdo a la influencia de las características de cargas y alcances. La segunda, torre portante, esta dimensionada principalmente por la influencia de la característica de altura. La tercera está afectada por la influencia de las tres y tiene como misión principal la estabilidad del conjunto y la posibilidad de su traslación.

En nuestro caso, nos centraremos en la zona de la cabeza y las plumas, tanto pluma como contrapluma que serán las que transmitirán los esfuerzos de la carga hasta la cabeza giratoria.

2.2 Sistemas de seguridad estructural

Los dispositivos de seguridad se encargan de parar o limitar la grúa cuando se está haciendo un uso inadecuado de ella o existe algún peligro.

Limitadores de sobreesfuerzos

• Limitador de carga: Impide que la grúa levante peso por encima de su límite operativo.

• Limitador de par: Impide que la grúa levante por encima del momento nominal de la grúa y que pueden producir su vuelco. Interrumpe, al igual que el anterior, el movimiento de elevación en el sentido de subida pero además interrumpe el movimiento de distribución en el sentido del avance de carro.

Limitadores de recorrido

Limitador de elevación: Limitador para el movimiento de elevación tanto en el sentido de ascenso como en el de descenso, antes de que el gancho llegue a sus límites de trabajo y pueda producir algún deterioro.

Limitador de distribución: Impide que el carro se desplace más allá de unos determinados topes que existen en ambos extremos de la pluma.

Limitador de orientación: Imponen una restricción en el número de vueltas de la plataforma giratoria en uno u otro sentido, a fin de que no se sometan a excesivos esfuerzos de torsión las manqueras eléctricas de alimentación.

Limitador de traslación del carro: corta el avance del carro de distribución, antes de llegar a los topes de goma, en los extremos de la flecha.

Limitadores en recorrido en altura del gancho: son dos fines de carrera superior e inferior, de los movimientos de elevación y descenso, que actúan sobre el mecanismo tanto en la subida como en la bajada, pudiendo efectuar el movimiento contrario.

Limitador del número de giros de la torre: actúa sobre el mecanismo de orientación y limita el número de vueltas, dos o tres, de la parte giratoria en uno y otro sentido, con el fin de no dañar la manguera eléctrica. Puede sustituirse este dispositivo colocando un colector de anillos.

INDICADORES DE CARGA Y ALCANCE

Se fijará sobre la grúa una placa en lugar visible, de forma, tamaño y material adecuado que especifique: alcance, carga máxima y distancia. (Fig. 2)

Esto es necesario, ya que esta placa indicadora vendrá dada en función de la curva de la Fig. 2, donde por ejemplo si se lleva una carga de 4.000 kg desde el mástil hacia la punta, en el momento en que pase el carro los 9 metros actuará el limitador de par máximo.

Fig 2: Diagrama de cargas y alcances

Aquí es donde nuestro

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