PROYECTO #2 “DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA”

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

LIC. EN INGENIERIA ELECTROMECANICA

DINAMICA APLICADA

PROYECTO #2

“DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA”

PROFESOR:

CARLOS PLAZAOLA

PRESENTADO POR:

GABRIELA M. GARCIA

8-904-933

GRUPO:

1-IE-143

FECHA DE ENTREGA:

25/10/2017

II SEMESTRE

Resumen. En este informe técnico se presenta una solución para sustituir unos contrapesos de una grúa móvil por un generador junto a una plataforma. Para solucionar este problema se estudiaron tres parámetros esenciales para diseñar dicha solución: deflexión de las vigas, frecuencia natural de la estructura diseñada y peso de la misma.

Introducción. Los sistemas mecánicos en general, consisten en un conjunto de componentes estructurales, que poseen elasticidad y masa distribuida. Ejemplos de estos componentes son las barras y vigas. Las vibraciones de sistemas mecánicos con masas puntuales y elementos elásticos discretos están gobernadas por una serie de ecuaciones diferenciales ordinarias de segundo orden. Las barras, vigas y otros componentes estructurales, sin embargo, están considerados como sistemas continuos que poseen infinitos grados de libertad; las vibraciones de estos sistemas están gobernadas por ecuaciones diferenciales en derivadas parciales que involucran variables que dependen tanto del tiempo como de coordenadas espaciales.

El estudio de las vibraciones ha adquirido una gran importancia en el proceso de diseño de numerosos elementos, tanto en el ámbito industrial como fuera de éste, ya que la existencia de vibraciones puede acarrear múltiples problemas, tales como la aparición de ruido, funcionamiento incorrecto e incluso el colapso del elemento en cuestión, al favorecerse la propagación de defectos debido a procesos de fatiga.

Planteamiento del problema.    Una  grúa móvil que debe izar una carga de 29.3 toneladas. Para el manejo de dicha carga, la grúa requiere contrapesos de 9 toneladas, que son agregados en bloques de 1.5 toneladas por pares (3 toneladas por par de bloques). Se requiere diseñar una plataforma de soporte para un generador de 5.2 toneladas. Dicha plataforma será montada en la parte posterior de la grúa. Esto implica que se removerán bloques de contrapeso de manera que el generador actúe como contrapeso en lugar de los bloques. Establezca una configuración para dicha plataforma. El MCI del generador gira a 1200 RPM.

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Figura 1. Grúa a estudiar para acople de generador.

Resolución del problema.   Para buscar una solución adecuada del problema se realiza una serie de cálculos y suposiciones que se muestra a continuación.

Se conoce que la masa del generador es de 5200 kg. Su frecuencia de funcionamiento es de 1200 rpm, es decir que:

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Otra consideración que se tomó en cuenta es que el generador no debe estar apoyado sobre la grúa, es decir debe quedar en el aire.

El material que se utilizará para construir la estructura es el más común, el acero A36, cuyas propiedades necesarias para los cálculos a realizar son:

E = 210 GPa

ρ= 7860 kg/m³

Se eliminarán todo los bloques de contrapeso y para equilibrar la grúa (es decir mantener el mismo efecto del contrapeso), se realiza sumatoria de momentos estableciendo a que distancia se encontrara el generador, y ciertas dimensiones de la estructura propuesta.

El punto para realizar momento está a 4.7 m de la parte trasera de la grúa. El peso del generador se concentrara a 5.65 m desde el punto de momento.

La estructura que se pretende instalar es la que se muestra en la “Fig.2”.

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Figura 2. Estructura diseñada.

La placa trasera tiene una altura de 20 pulgadas, un espesor de 2.5 pulgadas y un ancho de 1.4363 metros.  Esta funcionará para asegurar el generador.

Se calcula  la masa de esta sección de la estructura:

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El peso de esta placa se concentra a 6.53 m a partir del punto de momento.

Las dos barras paralelas donde se apoyara el generador se pretende que sean de 4.1 metros de largo y 2.5 pulgadas de espesor cada una. Se deja como incógnita la altura de las mismas.  El peso de estas barras se concentrará a 4.45 m a partir del punto de momento.

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