Pluma Telescopica

La pluma de la  grúa teléscopica es un aparato destinado a elevar y distribuir cargas suspendidas de un gancho.

Están dotadas de un medio de propulsión capaz de producir el movimiento necesario para posibilitar su desplazamiento por vías públicas y terrenos.

Grúas plumas telescópicas

Requisitos de diseño

En el caso de la grúa telescópica autopropulsada se puede dividir el conjunto en dos partes bien diferenciadas: chasis portante y superestructura.

El chasis

El chasis es una estructura metálica sobre la que, además de los sistemas de propulsión, dirección y estabilización, se fijan los restantes componentes.

La superestructura

está constituida por una plataforma base sobre la corona de orientación que la une al chasis y permite el giro de 360º, la cual soporta la pluma telescópica, equipo de elevación, cabina de mando, y contrapeso si se precisa.

Elementos de apoyo

son aquellos a través de los cual se transmiten los esfuerzos al terreno: orugas, ruedas y estabilizadores o apoyos auxiliares que disponen las grúas móviles sobre ruedas.

Están constituidos por gatos hidráulicos montados en brazos extensibles, sobre los que se hace descansar totalmente la máquina lo cual permite aumentar la superficie del polígono de sustentación y mejorar el reparto de cargas sobre el terreno.

Pluma telescópica

La pluma, o también llamada flecha, posee en su interior más de un cilindro.  Tiene habitualmente una forma rectangular, y sus componentes están hechos de acero de alta durabilidad y resistencia.

Es el elemento encargado de sostener y variar la posición de los elementos que manipularán la carga.

Es el componente más solicitado puesto que es la encargada de resistir la mayor parte de los esfuerzos producidos por las cargas que se manipulan. Está constituida por cuatro tramos, con una longitud de 11 metros cada uno, ensamblados unos dentro de otros de tal manera que puedan deslizarse para variar la configuración de longitud necesaria.

En su interior alberga todos los elementos requeridos para poder variar su extensión. Las dimensiones de los perfiles de la pluma vienen determinadas por los esfuerzos de flexión, torsión y de compresión a los que están sometidos y también por las propiedades mecánicas del material con el que están fabricados.

Tipo de perfil

Analizando el mercado actual, se puede observar que existe una tendencia a dejar de utilizar plumas con perfiles de sección rectangular para utilizar perfiles de secciones más redondeadas.

Se sabe que el perfil que se intenta conseguir por parte de los fabricantes de grúas es un perfil con la parte inferior ovalada.

El hecho de que algunos fabricantes no utilicen todavía un perfil ovalado es meramente por cuestión de patentes, puesto que Liebherr posee la patente de este tipo de perfil.

Aun así, el resto de fabricantes diseñan perfiles similares al ovalado, respetando los derechos de Liebherr.

El perfil ovalado ofrece una resistencia a esfuerzos flectores muy similares a los que puede resistir el perfil rectangular.

En cuanto al esfuerzo torsor lo resiste mejor el ovalado que el rectangular.

Tramos de la pluma telescopica

Las dimensiones de los tramos parten de los resultados obtenidos en el cálculo del anexo, siendo un perfil rectangular cuyas dimensiones mínimas son: base 600 mm, altura 800 mm y un espesor de 5 mm.

El perfil tiene una forma geométrica rectangular con las esquinas redondeadas, ya que esto permitirá poder ensamblar con mayor facilidad los diferentes tramos de la pluma. Dicho perfil contiene unos agujeros en la parte superior de cada tramo de la pluma que permitirán introducir un bulón que fijará una sección con otra.

Proceso de fabricación

La fabricación de los perfiles parte de una lámina rectangular de acero S1100 QL con las dimensiones previamente calculadas y un espesor de 5 mm.

El cálculo de las dimensiones de la lámina se efectúa teniendo en cuenta el perímetro de la sección a realizar. La realización de las secciones se inicia en una máquina láser.

El primer proceso en la operación de corte es realizar los orificios que disponga la sección a fabricar. A continuación se hace el marcado de las zonas donde se debe aplicar la fuerza para producir el doblado de la sección y por último, se cortan los cantos con el ángulo necesario para poder ensamblarlo posteriormente.

Al realizar las operaciones de corte y marcado, la lámina pasa a otra estación de trabajo donde se realiza el doblado.

El doblado es la operación más importante de la fabricación de la pluma. Este proceso proporcionará mayor o menor resistencia mecánica en función de la calidad de ejecución.

Para realizar el doblado se dispone de prensas hidráulicas de una longitud tal que permita realizar la sección de la pluma de una sola pieza; en casos particulares, como plumas muy largas, se pueden hacer varias secciones del mismo tramo y soldarlas posteriormente consiguiendo así la longitud deseada.

Cuando los perfiles han pasado por las fases de corte, marcado y doblado, se preparan para ser soldados y ensamblados con las distintas partes que componen la pluma de la grúa.

Cuando este proceso se ha terminado, se realiza el tratamiento superficial y pintado de las piezas para, finalmente ensamblar todos los componentes.

Componentes de la pluma

El material empleado en los tramos de la pluma es un acero de alta resistencia mecánica.

Se utiliza este tipo de material debido a los grandes esfuerzos a los que está sometida la pluma provenientes de:

• La flexión producida al manipular la carga situada a una cierta distancia del anclaje de la pluma.
• El esfuerzo torsor que provoca la aceleración de la carga situada a una cierta distancia, así como la torsión producida por la carga al incidir en ella el viento.

Éste tipo de material permitirá reducir el espesor de la lámina utilizada en la fabricación de los perfiles, reduciendo de esta forma el peso de la pluma notablemente. A continuacion se enumera los principales elementos de la grua:

• Patines
• Tapas traseras
• Tapas frontales
• Carcasas para patines
• Cabeza de la pluma

Diseño de una pluma telescópica

El proceso de diseño:

• El diseño se define como el proceso previo de configuración mental, «pre-figuración», en la búsqueda de una solución en cualquier campo.
• La primera decisión que se debe tomar a la hora de diseñar un nuevo sistema de producción es el diseño del producto que se va a fabricar. El desarrollo de nuevos productos se ha convertido en un factor clave para lograr el éxito empresarial.
• En los últimos años ha crecido la preocupación por el proceso de diseño y desarrollo de nuevos productos. Y más concretamente por la reducción del tiempo empleado en el diseño y desarrollo de nuevos productos.
• Por lo tanto, desarrollar nuevos productos en poco tiempo, para que estén cuanto antes disponibles en el mercado, se convierte en una de las principales preocupaciones de las empresas actuales.
• La importancia concedida al tiempo de desarrollo de nuevos productos, como factor de ventaja competitiva, ha motivado que una de las principales preocupaciones de los encargados de gestionar dicho proceso sea el encontrar una serie de herramientas que ayuden a reducir dicho tiempo.
• Este proceso conlleva la realización de un conjunto complejo de actividades, en las que deben intervenir la mayoría de las áreas funcionales de la organización.

Etapas de diseño

Fases del proceso de diseño:

Generalmente este proceso de desarrollo se suele dividir en cinco fases o etapas:

• Identificación de oportunidades: se obtiene información sobre las necesidades y exigencias del mercado, identificando las oportunidades existentes, los posibles movimientos y reacciones de la competencia, las posibilidades técnicas y los requerimientos de fabricación. Durante esta fase se fija el diseño del concepto, se seleccionan los mercados objetivo, el nivel de rendimiento, los recursos necesarios y el previsible impacto financiero del nuevo producto.
• Evaluación y selección: se seleccionan aquellas ideas que presentan mayores posibilidades de éxito. Este proceso de evaluación implica un análisis de la viabilidad del producto desde diferentes puntos de vista
• Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso: En esta tercera fase se realizan la mayoría de las actividades de diseño de detalle y de desarrollo del producto, así como de los procesos productivos necesarios para la fabricación y posterior lanzamiento al mercado.
• Pruebas y evaluación: En esta parte se mide un comportamiento particular o un conjunto de objetivos antes de comenzar la produccion.
• Comienzo de la producción: si la evaluación realizada en la fase anterior es favorable, el producto pasa a la quinta fase en la que se inicia la fabricación a gran escala; se produce el lanzamiento al mercado del nuevo producto, su distribución inicial y las operaciones de apoyo al mismo.

Esta información se combina para establecer la arquitectura del nuevo producto.

El proceso de desarrollo descrito se realiza de forma iterativa hasta alcanzar el diseño más adecuado a las exigencias de los consumidores. En cada iteración se aprende sobre el problema a resolver y las alternativas existentes hasta que se converge al diseño final y se completan las especificaciones detalladas inicialmente.

¿Qué es la pluma hidraulica?

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