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ÍNDICE CAPÍTULO 1: BANDAS TRANSPORTADORAS .................................................................... Elementos de una cinta transportadora .......................................................................... Banda o cinta .................................................................................................................... Bandas de tejido o textiles lisas ....................................................................................... Bandas para transporte inclinado o vertical .............................................................. Bandas de tejido sólido ............................................................................................... Bandas de cables de acero .......................................................................................... Bandas con refuerzo de aramida ................................................................................ Bastidor ............................................................................................................................. Tambores ........................................................................................................................... Tambor de accionamiento .......................................................................................... Tambor tensor .............................................................................................................. Diámetro de los tambores ........................................................................................... Rodillos ............................................................................................................................. Diámetro de los rodillos y distancia de separación ................................................... Dispositivos de carga y descarga ..................................................................................... Otros dispositivos ............................................................................................................. Sistemas de limpieza de la banda ............................................................................... Elementos para reducir el daño de la banda por impactos ...................................... Sistemas de alineación o centrado de la banda ......................................................... Sistemas de sellado lateral .......................................................................................... Sistemas de sellado contra el polvo ............................................................................ Sistemas antideslizamiento ........................................................................................ Freno antiretorno ........................................................................................................ Bandas transportadoras especiales ................................................................................. Bandas tubulares ......................................................................................................... Bandas tipo sándwich ................................................................................................. Parámetros de diseño ......................................................................................................... Determinación de la anchura mínima de la banda ........................................................ Peso de las partes móviles por unidad de longitud ........................................................ Peso de la carga por unidad de longitud ......................................................................... Factor de corrección de la longitud de la banda ............................................................ Cálculo de las resistencias al movimiento ...................................................................... Resistencias principales .............................................................................................. Resistencias secundarias ............................................................................................. Resistencias principales especiales ............................................................................ Resistencias secundarias especiales ........................................................................... Resistencias debidas a la inclinación ......................................................................... Potencia de accionamiento en el tambor ........................................................................ Disposiciones del sistema de accionamiento ............................................................. Cálculo de tensiones en la banda en régimen permanente ............................................ Determinación del número de capas de una banda ....................................................... Cálculo de la capacidad de transporte ............................................................................ Determinación de la trayectoria del material en la zona de descarga ..................... Determinación del centro de masas del material ...................................................... Trazado de la trayectoria ............................................................................................. Problema 1.1 .........................................................................................................................

21 23 23 24 26 28 28 29 29 30 30 31 31 33 34 34 37 38 38 39 39 40 40 41 41 41 42 43 43 44 45 46 46 47 48 40 50 51 51 52 52 55 56 57 59 60 60

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INGENIERÍA DEL TRANSPORTE

Problema 1.2 Problema 1.3 Problema 1.4 Problema 1.5

......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

62 67 72 72

CAPÍTULO 2: ELEVADORES DE CANGILONES ................................................................. Elementos de un elevador de cangilones ........................................................................ Clasificación ......................................................................................................................... Según la construcción y trayectoria ................................................................................ Según el tipo de carga ...................................................................................................... Según el tipo de descarga ................................................................................................. Fijaciones del cangilón a la banda ................................................................................... Parámetros de diseño ......................................................................................................... Flujo de material transportado ........................................................................................ Potencia de accionamiento .............................................................................................. Tensión máxima de la banda ........................................................................................... Descarga del material ....................................................................................................... Radio del tambor ......................................................................................................... Trayectoria del material .............................................................................................. Problema 2.1 ......................................................................................................................... Problema 2.2 ......................................................................................................................... Problema 2.3 ......................................................................................................................... Problema 2.4 ........................................................................................................................

77 79 82 82 82 83 84 85 85 85 86 86 87 87 88 90 94 102

CAPÍTULO 3: TORNILLOS SIN FIN ...................................................................................... Elementos de un tornillo sin fin ....................................................................................... Tornillo giratorio o árbol ................................................................................................. Canalón ............................................................................................................................. Tapa ................................................................................................................................... Tornillos sin fin flexibles .................................................................................................... Parámetros de diseño ......................................................................................................... Flujo de material .............................................................................................................. Potencia de accionamiento .............................................................................................. Potencia necesaria para el desplazamiento del material .......................................... Potencia de accionamiento del tornillo sin fin en vacío ........................................... Potencia requerida para un tornillo sin fin inclinado ............................................... Potencia total necesaria en tornillo sin fin ................................................................ Deflexión del eje de tornillo ............................................................................................. Problema 3.1 ........................................................................................................................ Problema 3.2 ........................................................................................................................

105 108 108 110 111 111 112 112 114 114 115 115 115 115 116 119

CAPÍTULO 4. CARRETILLAS DE MANUTENCIÓN ............................................................ Elementos de una carretilla elevadora ............................................................................ Tipos de carretillas de manutención ................................................................................ Dependiendo del modo de acción ................................................................................... Dependiendo de la fuente de energía .............................................................................. Dependiendo de la naturaleza de las ruedas .................................................................. Dependiendo del modo de conducción ........................................................................... Dependiendo del modo de desplazarse ...........................................................................

125 127 129 129 131 132 132 133

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ÍNDICE

Clasificación de las carretillas elevadoras ...................................................................... Operaciones .......................................................................................................................... Estabilidad de una carretilla elevadora ......................................................................... Superficie de apoyo ........................................................................................................ Triángulo de estabilidad ................................................................................................. Estabilidad longitudinal ................................................................................................. Estabilidad longitudinal en el apilado ..................................................................... Estabilidad longitudinal durante el desplazamiento .............................................. Estabilidad lateral ........................................................................................................... Estabilidad lateral en el apilado ............................................................................... Estabilidad lateral durante el desplazamiento de la carretilla ............................... Normativa ....................................................................................................................... Velocidades límite de vuelco y de derrape .................................................................... Condiciones normales de funcionamiento .................................................................... Modos de operación .......................................................................................................... Normas de manejo de una carretilla apiladora ............................................................ Manipulación de cargas ................................................................................................. Circulación por rampas .................................................................................................. Pasillos de circulación ...................................................................................................... Palets ................................................................................................................................... Elementos ....................................................................................................................... Plancha superior ........................................................................................................ Los tacos .................................................................................................................... El travesaño ............................................................................................................... La viga ........................................................................................................................ Pie del palet ................................................................................................................ Piso inferior ............................................................................................................... Tipos ................................................................................................................................ Dimesiones ...................................................................................................................... Implementos ....................................................................................................................... Capacidad residual de una carretilla equipada con implementos ............................... Problema 4.1 ....................................................................................................................... Problema 4.2 ....................................................................................................................... Problema 4.3 ....................................................................................................................... Problema 4.4 ....................................................................................................................... CAPÍTULO 5. CABLES Y POLEAS ....................................................................................... Cables ................................................................................................................................... Componentes principales de un cable ........................................................................... Estructura de los cables ................................................................................................. Cables monocordones ............................................................................................... Cables de cordones .................................................................................................... Cables de cabos .......................................................................................................... Sistema de trenzado. Torsión ......................................................................................... La preformación ............................................................................................................. Solicitaciones de un cable .............................................................................................. Esfuerzo de extensión ............................................................................................... Esfuerzos de encurvación ......................................................................................... Esfuerzos de estrepada ..............................................................................................

133 133 135 135 136 137 137 138 139 139 139 140 140 142 143 145 145 146 146 148 148 148 149 149 149 149 150 150 151 152 152 154 156 158 163 165 167 167 168 168 169 173 174 174 175 175 178 179

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INGENIERÍA DEL TRANSPORTE

Esfuerzos de aplastamiento ...................................................................................... Abrasión ..................................................................................................................... Corrosión ................................................................................................................... Duración del cable .......................................................................................................... Cables utilizados en grúas y aparatos de elevación ...................................................... Poleas ................................................................................................................................... Rigidez de cables y rendimiento de las poleas .............................................................. Problema 5.1 ....................................................................................................................... Problema 5.2 ....................................................................................................................... Problema 5.3 ....................................................................................................................... Problema 5.4 ....................................................................................................................... Problema 5.5 ....................................................................................................................... Problema 5.6 ....................................................................................................................... Problema 5.7 .......................................................................................................................

180 182 183 183 185 185 186 187 189 190 191 192 193 194

CAPÍTULO 6. GRÚAS ............................................................................................................. Componentes principales ................................................................................................. Parámetros .......................................................................................................................... Parámetros de carga ....................................................................................................... Parámetros dimensionales ............................................................................................. Velocidades de los movimientos de trabajo .................................................................. Parámetros asociados al camino de rodadura .............................................................. Clasificación ....................................................................................................................... Según su concepción ...................................................................................................... Según el elemento de aprehensión ................................................................................ Según posibilidades de traslación ................................................................................. Según el dispositivo de mando ...................................................................................... Según su posibilidad de orientación ............................................................................. Según el modelo de apoyo ............................................................................................. Cálculo estructural estático ............................................................................................. Puente grúa ..................................................................................................................... Grúa portico .................................................................................................................... Viga principal ............................................................................................................. Poste ........................................................................................................................... Grúa pared ...................................................................................................................... Viga ............................................................................................................................. Poste ........................................................................................................................... Grúa torre ........................................................................................................................ Estructura superior ................................................................................................... Torre ........................................................................................................................... Vehículo grúa .................................................................................................................. Pluma ......................................................................................................................... Bastidor ...................................................................................................................... Estabilizadores .......................................................................................................... Grúa palomilla de columna ........................................................................................... Pluma ......................................................................................................................... Columna ..................................................................................................................... Macizo en estrella base ............................................................................................. Macizo de anclaje ......................................................................................................

197 199 201 201 201 203 204 205 205 208 209 209 209 210 210 211 211 212 213 214 214 215 216 216 218 219 219 220 221 221 222 222 223 223

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ÍNDICE

Cálculo estructural dinámico .......................................................................................... Caso I: Servicio normal sin viento .............................................................................. Coeficiente de mayoración ............................................................................. Coeficiente dinámico ...................................................................................... Cargas debidas a movimientos horizontales ................................................. Caso II: Aparato en servicio con viento ....................................................................... Efecto del viento .............................................................................................. Efecto de la temperatura ................................................................................ Caso III: Aparato sometido a cargas excepcionales ..................................................... Grúa fuera de servicio con viento máximo .................................................... Grúa en servicio bajo el efecto de un choque ................................................ Grúa sometida a los ensayos estáticos y dinámicos ..................................... Motores ................................................................................................................................ Motor de elevación ......................................................................................................... Motor de traslación/giro ................................................................................................. Potencia ...................................................................................................................... Par de arranque ......................................................................................................... Contrapeso .......................................................................................................................... Cables ................................................................................................................................... Diámetro del cable .......................................................................................................... Cálculo de la carga mínima de rotura ........................................................................... Problema 6.1 ....................................................................................................................... Problema 6.2 ....................................................................................................................... Problema 6.3 ....................................................................................................................... Problema 6.4 ....................................................................................................................... Problema 6.5 ....................................................................................................................... Problema 6.6 ....................................................................................................................... Problema 6.7 .......................................................................................................................

224 225 225 229 230 233 234 236 236 236 236 237 237 238 238 239 239 240 241 242 245 246 247 256 274 274 279 284

CAPÍTULO 7. ASCENSORES ................................................................................................. Tipologías básicas de ascensores .................................................................................... Ascensores hidráulicos ................................................................................................... Ascesores eléctricos ........................................................................................................ Elementos de un ascensor eléctrico ............................................................................... Hueco del ascensor ......................................................................................................... Cuarto de máquinas ....................................................................................................... Cabina ............................................................................................................................. Contrapeso ...................................................................................................................... Máquina de tracción ....................................................................................................... Guías ................................................................................................................................ Apoyos sobre las guías .............................................................................................. Cálculo de guías ......................................................................................................... Cálculo de las tensiones de flexión ........................................................................... Cálculo de las tensiones de pandeo .......................................................................... Combinación de las tensiones de flexión y pandeo ................................................. Torsión de la base de la guía ..................................................................................... Flechas ....................................................................................................................... Circuito de paracaídas .................................................................................................... Limitador de velocidad .............................................................................................

287 289 289 290 290 291 292 292 294 295 301 302 303 306 309 310 311 311 312 312

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INGENIERÍA DEL TRANSPORTE

Paracaídas .................................................................................................................. Amortiguadores .............................................................................................................. Cables .............................................................................................................................. Sistemas de control ........................................................................................................ Tipos de maniobras ................................................................................................... Velocidades y aceleraciones alcanzadas en los ascensores ........................................ Velocidad nominal .......................................................................................................... Aceleraciones y desaceleraciones .................................................................................. Planificación del tráfico. Determinación del número mínimo de ascensores en un edificio ................................................................................................................................. Población (POP) .............................................................................................................. Pico de tráfico en la subida (Incoming (Up) Peak) ...................................................... Pico de tráfico en la bajada (Outgoing (Down) Peak) .................................................. Pico de tráfico en la subida y en la bajada (Two-Way Peak) ........................................ Paradas probables (S) ..................................................................................................... Planta media servida a mayor altitud (H) ..................................................................... Tiempo total de viaje (Round Trip Time) ...................................................................... Parámetros que miden la calidad de servicio ............................................................... Intervalo (Interval) ......................................................................................................... Tiempo de espera (Waiting Time) .................................................................................. Capacidad de transporte (Handling Capacity) ............................................................. Norma tecnológica de la edificación NTE-ITA/1973 ................................................... Problema 7.1 ....................................................................................................................... Problema 7.2 ....................................................................................................................... Problema 7.3 ....................................................................................................................... Problema 7.4 ....................................................................................................................... Problema 7.5 ....................................................................................................................... Problema 7.6 ....................................................................................................................... Problema 7.7 ....................................................................................................................... Problema 7.8 ....................................................................................................................... Problema 7.9 ....................................................................................................................... Problema 7.10 ....................................................................................................................

313 314 316 320 321 324 324 325 326 326 327 327 327 328 328 329 332 332 333 333 334 337 338 339 340 342 343 346 347 348 349

BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 353

20

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ELEVADORES DE CANGILONES

Un elevador de cangilones es el mecanismo más empleado para el transporte vertical de materiales a granel, secos, húmedos e incluso líquidos. Los elevadores de cangilones son diseñados con amplias opciones de altura, velocidad y detalles constructivos según el tipo de material que tienen que transportar. Los elevadores de cangilones se montan en módulos para permitir definir de manera más eficaz la altura útil necesaria. La altura a la que pueden desplazar la carga varía, desde los 3 metros para pequeñas plantas clasificadoras de cereales, hasta los 70 metros correspondientes a las instalaciones de puertos y grandes plantas de acopio. Elementos de un elevador de cangilones Los elementos más importantes que constituyen un elevador de cangilones: • Cangilón. Es el recipiente encargado del transporte del material. El tamaño y perfil de los cangilones están normalizados y su elección depende de la naturaleza del producto y de la carga a transportar. Las medidas que definen un cangilón son principalmente el largo (A), la proyección (B), la profundidad (C), la altura hasta el labio frontal (D) y el espesor (T). Elementos de un elevador de cangilones

Dependiendo del material a transportar, los cangilones se pueden clasificar en tres tipos: — Los cangilones profundos se utilizan para transportar material que no se apelmaza, como son los cereales. En la mayoría de los casos dichos cangilones tienen un labio reforzado en el borde delantero y en las esquinas, lo que le confiere una buena resistencia a la deformación durante la carga de materiales pesados o arenosos.

Cangilón

— Los cangilones de escama se utilizan en los elevadores con descarga dirigida por gravedad. b) Escama

a) Profundo

c) Poco profundo Tipos de cangilones

— Los cangilones poco profundos se emplean para transportar materiales que se encuentran apelmazados o húmedos, como es la arcilla húmeda. Los materiales principalmente utilizados para su fabricación son el acero inoxidable, acero al carbono o plásticos tales como el nylon, polietileno o uretano. La Tabla «Características de cangilones fabricados en plástico» muestra las características principales que ofrecen los cangilones fabricados en nylon, polietileno y uretano.

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INGENIERÍA DEL TRANSPORTE

Características de cangilones fabricados en plástico Nylon

Polietileno

Uretano

Altamente resistente a la abrasión.

Altamente resistente a la abrasión y alto impacto.

Resistente a la abrasión extrema.

Flexible.

Mas rígido que los de nylon y uretano.

Flexible.

Paredes gruesas.

Paredes gruesas.

Poco peso.

Poco peso.

Descarga limpia.

Descarga limpia.

Reduce la retención del material.

Reduce la retención del material.

No corrosivo.

No corrosivo.

No corrosivo.

Resistente al calor y al frío.

Más resistente al calor que los de polietileno y uretano. No produce chispa.

No produce chispa.

• Órgano tractor. Los cangilones van montados sobre un órgano tractor que es el encargado de transmitir el movimiento proporcionado por el tambor de accionamiento.

a) Banda

En los elevadores de cangilones, el órgano tractor puede ser de banda o de cadena. El utilizar uno u otro va a depender de las prestaciones del elevador (velocidad de transporte, altura, etc.), así como del material a transportar. Las principales ventajas que ofrece la banda con respecto a la cadena son: — Menor desgaste. — Funcionamiento silencioso.

b) De cadena Órgano tractor

— Capacidad específica de transporte elevada. — Consumo menor de energía. — Más adecuado para la manipulación de harina cruda, carbón, etc. — Velocidades de desplazamiento elevadas (hasta 2,5 m/s). La cadena se utiliza cuando se quiere transportar materiales abrasivos, sometidos a alta temperatura y de gran tamaño. La cadena permite transportar el material a una mayor altura de elevación. Sin embargo, la velocidad de desplazamiento es, como máximo, de 1,25 m/s.

Banda reforzada con cables de acero

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Las bandas utilizadas en los elevadores de cangilones deben poseer una resistencia transversal superior a las bandas utilizadas en las cintas transportadoras, puesto que deben ser capaces de soportar el esfuerzo produci-

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ELEVADORES DE CANGILONES

do en el amarre de los cangilones. Las bandas generalmente presentan un revestimiento de caucho antiabrasivo e ignífugo. La carcasa está formada por telas entrecruzadas de nylon no desgarrable. Cuando la banda está sometida a grandes tensiones, esta se refuerza con cables de acero dispuestas en sentido longitudinal. • Cabeza. Es el elemento situado en la parte superior del elevador y tiene por objeto soportar el peso del motor, el tambor de accionamiento y la transmisión. Cabeza de un elevador de cangilones

La cabeza consiste en una estructura metálica fabricada en acero que tiene el perfil adecuado para adaptarse a la trayectoria del material transportado durante su descarga. La descarga de material se realiza en la cabeza a través de la tolva de descarga. Dicha tolva puede disponer de una transición para adaptar la salida cuadrada a un surtidor distribuidor redondo. Si el elevador está construido en forma autoportante, es también muy común que la cabeza disponga de una plataforma para el acceso y el mantenimiento.

Tambor de accidonamiento

El sistema motriz, situado en la cabeza, incorpora un sistema antirretorno que impide que al producirse una parada, los cangilones llenos de material retornen y descarguen sobre la bota, provocando una inundación de la misma. • Bota. Es el elemento situado en la parte inferior del elevador. Está fabricado con chapas de acero en forma de caja. La carga del material se realiza en la bota a través de una tolva de carga que puede estar situada en la parte superior, inferior o en ambas partes de la bota. Dicho elemento dispone de un tambor tensor que tiene como misión el guiar y tensar el órgano tractor (banda o cadena).

Bota de un elevador de cangilones

• Caja. Está formada por estructuras metálicas intermedias que tienen como función el proteger los elementos que forman el elevador de cangilones (órgano tractor, cangilones, etc.) así como de dar rigidez a todo el conjunto. Dichas estructuras se pueden clasificar en tres tipos, dependiendo de su posición en el elevador:

Tambor tensor

— Estructura o caja de ajuste. Es la que más cerca se encuentra de la cabeza. Tiene como función ajustar la distancia existente entre la caja estándar y la cabeza.

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