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Vida til de las grasClasificacin de gras

Vida til de las gras - Una breve explicacin de los conceptos bsicosClasificacin de gras segn FEM 1.001

El experimento del sujetapapelesCoja un sujetapapeles con la mano eintente romperlo. Seguro que no lo lograr.Ahora doble el sujetapapeles varias vecesde un lado al otro y ver que conseguirromperlo incluso con poca fuerza. Mediantela solicitacin reiterada se sobrepas la vidatil del sujetapapeles, ya que, como lamayora de los componentes en aplica-ciones tcnicas, slo estaba diseado parauna resistencia temporal y no para unaresistencia en servicio continuo.

Con la ayuda de este pequeo experimentose puede entender fcilmente que tanto la fuerza solicitada (es decir, la fuerza con la que se dobl el sujetapapeles de un ladoa otro) como el nmero de torsiones("ciclos de trabajo") son factores decisivospara determinar el momento del fallo.

Sin embargo, cmo se comportara unsujetapapeles hecho de un alambre msgrueso? Nuestra experiencia en la vidadiaria nos ensea que habra tardado mstiempo en romperse. Otro aspecto quesirve para evaluar la vida til es, por lotanto, el grado de resistencia (resistencia a la carga) con el que se dise elcomponente en cuestin.

Por lo tanto, la evaluacin de la vida til deun componente o equipo se basa en dosfactores esenciales: la carga y la resistenciaa la carga. La interaccin de estos doscomponentes permite determinar la vidatil (figura 1).

Efecto de cargaEl grado de carga de una gra mvil depuerto durante el servicio no es siempre elmismo. Hay que distinguir entre diferentesmodos de servicio (servicio con cargaspesadas, contenedores, cucharas, etc.) en los que se presentan cargas de todo tipo (contenedor vaco contenedor lleno;cuchara vaca cuchara llena, etc.).

Por ello es imposible definir una cargaconstante para la gra. Es por eso que lasnormas segn las cuales se construye unagra (p. ej. FEM 1.001) definen espectrosde cargas, mediante los cuales se intentadescribir la carga particular aplicada a lagra.

Cmo se determina un espectro decargas?Si se desea determinar exactamente unespectro de cargas para una gra concreta,esto slo ser posible mediante una pruebaestadstica al azar. A modo de ejemplo serepresenta en la figura 2 una medicin de1000 movimientos de elevacin de unagra para contenedores y de una gra concuchara de mordazas (ambas con unacapacidad de carga de 50 t).

Con la ayuda de estas pruebas al azar esposible ahora determinar el espectro decargas de la gra observada. Sin embargo,dado que no se conoce de antemano lareparticin exacta de las cargas, elfabricante deber proceder de otra manera a la hora de construir una gra.

La norma FEM 1.001, la cual forma la base para el clculo de la gra, ofrece laposibilidad de estimar las cargas futuras de una gra y escoger uno de cuatroespectros de cargas normalizados. Dichosespectros abarcan desde la categora Q1(La gra levanta mayormente cargaspequeas y raramente cargas mximasadmisibles) hasta la categora Q4 (Lagra levanta a menudo cargas quealcanzan su mxima capacidad de carga).

Figura 1

A la hora de elegir un equipo de carga, como por ejemplo la gra mvilde puerto, hay que tener en cuenta dos aspectos relacionados con larentabilidad: El posible rendimiento yel tiempo total de servicio (vida til)del equipo.

Mientras que en la decisin de comprase le da mucha importancia al posiblerendimiento, todava no se le prestasuficiente atencin a la vida til delequipo.

Por ello se explicarn en las siguientespginas las relaciones fundamentales ylas influencias sobre la vida til de unagra mvil de puerto.

Qu se entiende por vida til?Si se sobrecarga demasiado un ciertocomponente o un equipo completo (p.ej. una gra), ste fallar pronto. Sinembargo, es mucho ms probable que un equipo falle por haberse sobrepasado su vida til.

Cada ciclo de trabajo de una gracontribuye a la fatiga de sus componen-tes (aunque la carga levantada quede muy por debajo de su mxima capacidadde carga). Una carga aplicada el suficientenmero de veces bastar para hacer queel componente falle en algn momento,aunque las cargas individuales no hayanproducido fallo alguno.

El factor decisivo para la seleccin de unacategora de espectro es, por lo tanto, lafrecuencia con la que una gra tiene quelevantar cargas pesadas (en comparacincon la carga mxima en la modalidad deservicio examinada).

En el diagrama de la figura 2 se puedereconocer claramente que, por ejemplo,una gra con cuchara soporta ms cargaque una gra para contenedores, ya quelas cargas pesadas se dan con mayorfrecuencia (el operador llena la cuchara casisiempre completamente con material agranel). Por lo tanto, el servicio de una gracon cuchara de mordazas debe clasificarseen la categora de espectro ms alta.

Resistencia a la cargaMientras que la carga designa una caracte-rstica del servicio de la gra, la resistencia a la carga denota una caracterstica de lagra misma. Al construir una gra, elfabricante elige un cierto grupo de gras y disea la gra en conformidad con esegrupo.

La norma FEM 1.001 ofrece la posibilidadde elegir entre ocho grupos (A1 hasta A8).En el ejemplo inicial del sujetapapeleshemos visto que el grosor del alambrerepresenta un factor determinante para la vida til del mismo. La construccin de

acero de una gra obedece a los mismoscriterios. De manera muy simplificada, sepuede decir que:

Cuanto ms alto sea el nmero del grupode la gra, tanto mayor sern los espesoresde las chapas y tubos utilizados y tanto msrobusta ser la gra.

Vida tilAhora bien, si se conoce la resistencia a lacarga (grupo de gras) y la carga prevista(categora de espectro de cargas), podrcalcularse a raz de ello la vida til(categora de servicio) del equipo.

Segn FEM 1.001 se obtendr entoncesuna categora de servicio U0 a U9 y conello una informacin acerca del nmero de ciclos de trabajo que una gra puededesempear antes de alcanzar el fin de suvida til. A medida que se vaya acercandodicho fin, la probabilidad que se produzcaun fallo durante el servicio ir aumentandocada vez ms. La relacin entre lasmagnitudes Grupo de gras, Categorade espectro de cargas y Vida til quedaesclarecida mediante la figura 3 o la tabla 1.Si se compara ahora una gra del grupoA8 con otra del grupo A6, el diagramapermite averiguar con facilidad la vida tilde cada una de ellas.

Si la aplicacin de ambos equipos esidntica, ello significa que ambos disponende la misma categora de espectro. Si staest definida con Q3, se puede leer que la gra clasificada segn A8 tiene una vidatil de ms de 4.000.000 de ciclos detrabajo, mientras que la clasificada segnA6 alcanza el fin de su vida til tras tanslo 500.000 ciclos de trabajo. Estosignifica que, con el mismo grado de carga,la gra con la clasificacin ms alta tieneuna vida til ms de ocho veces superior!

Como regla emprica se puede sacar lasiguiente conclusin del diagrama en lafigura 3:

Con las mismas cargas, el aumento delgrupo de gras en un grado (p.ej. de A6 aA7) equivale a doblar la vida til prevista.

Los equipos clasificados en el grupo degras ms alto (A8) han sido construidosde forma que las cargas que soportan loscomponentes durante el servicio son tanbajas, que, tericamente, no provocanfatiga alguna.

De esta forma, un equipo que ha sidoclasificado en el grupo de gras A8 notiene una vida til limitada por fatiga y por ello est dotado de resistencia para un servicio continuo.

10 0 012 0 014 15 016 181 018 63 3520 30 022 43 024 45 026 42 028 37 030 45 032 64 034 86 336 138 738 101 1340 57 3042 37 4044 12 8746 3 17048 1 31550 0 300

Nmero de ciclosCarga en el cable [t]

Gra con cuchara de mordazas

Gra para contenedores

350

300

250

200

150

100

50

010 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50

Peso [t]

Nm

ero

de c

iclo

s

Figura 2: Determinacin de espectros de cargas

Operacin con contenedores

Operacin con cuchara

Salvo modificaciones a corto plazo.

U8

U7

U6

U5

U4

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q1

Q2

Q3

Q4

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

Vid

a t

il (c

iclo

s de

tra

bajo

en

mill

ones

)

U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9

16.000 32.000 63.000 125.000 250.000 500.000 1 Mio. 2 Mio. 4 Mio. > 4Mio.

Q1 A1 A1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q2 A1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8

Q3 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 A8

Q4 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 A8 A8

Tipo de utilizacin y vida til (nmero de ciclos de trabajo)Categora

del espectrode cargas

Figura 3: Relacin entre grupo de la gra y vida til

Tabla 1

Cla

ssifi

catio

n 01

/01.

05 E

S+

S

...

rea de duracin por fatigarea de duracin por fatiga

rea de resistencia a la fatigapara una duracin determinada.rea de resistencia a la fatigapara una duracin determinada.

Grupo de la gra

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