Proyecto Física Mecánica

Grúas, Momento de una

fuerza(Torque)

Jeimy Vanesa Vargas Orosco

Miguel Ángel Rodríguez Riaño

Diego Felipe Prieto Morales

Grúas

• Una grúa es un tipo de máquina, en general equipada conuna grúa, cables o cadenas y poleas, que se puede utilizartanto para levantar y bajar materiales y moverloshorizontalmente.

Historia de la Grúa• La grúa para la elevación de cargas pesadasfue inventada por los antiguos griegos en elsiglo 6 aC.

• Las grúas se distinguían por tener estacasdistintivas de ambas pinzas de elevación ytabla Lewis, comienzan a aparecer enbloques de piedra de los templos griegos.Dado que estos agujeros señalan en el usode un dispositivo de elevación, y ya que seencuentran por encima del centro degravedad del bloque.

• El apogeo de la grúa en la antigüedad fue durante el Imperio Romano,cuando la actividad de la construcción se disparó y alcanzó edificios enormesdimensiones. Los romanos adoptaron la grúa griega y desarrollado aún más.

• La grúa romana más simple, los trispastos, consistía en un solo haz deGénova, un torno, una cuerda, y un bloque que contiene tres poleas.Teniendo así una ventaja mecánica de 3:1, se ha calculado que un solohombre que trabaja el torno podría levantar 150 kg, suponiendo que 50kilogramos representan el esfuerzo máximo que un hombre puede ejercersobre un período de tiempo más largo.

Edad Media• Durante la Alta Edad Media, la grúa treadwheel se volvió a introducir a gran escaladespués de la tecnología había caído en desuso en Europa occidental, con ladesaparición del Imperio Romano de Occidente.

• En general, el transporte vertical se podría hacer de forma más segura y económicagracias a las grúas, que por los métodos habituales.

• El treadwheel medieval fue una gran rueda de madera girando alrededor de un ejecentral con una treadway lo suficientemente amplia como para dos trabajadorescaminan lado a lado.

Renacimiento• Una torre de elevaciónsimilar a la de los antiguosromanos se utilizó congran efecto por elarquitecto renacentista.

Actualidad

Nota

• Grúas, como todas las máquinas, obedecen el principio deconservación de la energía. Esto significa que la energíasuministrada a la carga no puede exceder la energía puesta enla máquina. Por ejemplo, si un sistema de poleas multiplica lafuerza aplicada por diez, entonces la carga se mueve sólo unadécima parte en cuanto a la fuerza aplicada. Dado que laenergía es proporcional a la fuerza multiplicada por ladistancia, la energía de salida se mantiene más o menos igual ala energía de entrada.

Funcionamiento

Una grúa consistebásicamente en una torreque soporta en su partesuperior una plumahorizontal giratoria sobre lacual hay un carro que sedesplaza radialmente. Laelevación y el descenso dela carga se consigue alvariar la longitud del cabledel mecanismo deelevación.

Coordenadas y variables físicas

Sistema de elevación

Momento de una fuerza(Torque)• Se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerzapara producir un giro o rotación alrededor de un punto.

Fuerza: Fuerza ejercida a un objeto.Línea de acción de la fuerza: Línea que contiene la fuerza, que tiene sumisma dirección.

Brazo de palanca: Línea perpendicular que va desde el punto de giro hasta lalínea de acción de fuerza.

Momento de una fuerza(Torque)

• Ecuación:• 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 = 𝑇

• 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 = 𝐹(Newton)• 𝐵𝑟𝑎𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙𝑎𝑛𝑐𝑎 = 𝑏(metros)• 𝑻 = [(F)(b)] Nm

Momento de una fuerza(Torque)

• Dirección del torque:Si el movimiento va en elsentido de las manecillas delreloj, el movimiento esnegativo.

Si el movimiento va en contradel sentido de las manecillas delreloj ó anti horario, elmovimiento es positivo.

Nota:

• Si la Fuerza ejercida seaplica en el punto de giro, eltorque será cero, ya que nohabrá posibilidad de hacergirar el cuerpo rígido,porque no se le estaríaaplicando ninguna fuerza.

NormasPara determinar las cargas que afectan a la grúa nos guiamos por lo establecidoen la norma UNE 58-132-91 "Aparatos de Elevación. Reglas de cálculo. Parte2: Solicitaciones y casos de solicitaciones a considerar en el cálculo de lasestructuras y los mecanismos" que establece la siguiente clasificación: Solicitaciones principales, debidas al peso propio y cargas de servicio. Solicitaciones debidas a los movimientos verticales Solicitaciones debidas a los movimientos horizontales de traslación y aefectos de choque.

Solicitaciones debidas a los efectos climáticos, pudiendo dividir estassolicitaciones según la grúa esté en servicio o no lo esté.

Cargas debidas al movimiento de traslación: Estas cargas estánoriginadas por el movimiento de traslación que puede tener toda la grúaen conjunto desde su base. Este tipo de carga se supone que euna fuerza horizontal aplicada en la cruceta de la grúa. Este valor de lacarga lo podemos cuantificar mediante:

Donde:"a" es la aceleración en m/s2 y su valor depende del grado de velocidadseleccionado para u uso. "Q" es la carga total sobre las ruedas motricesen toneladas.

Solicitaciones debidas a los efectos de choque:Las solicitaciones debidas al choque están generadas por lasfuerzas de inercia que se producen debidas movimiento del carrosobre la pluma. Si la grúa está dotada de limitadores de velocidadque impiden que se superen los 0,7 m/s, no es necesario considerarestos esfuerzos. De no ser así, para el cálculo utilizaremos:

Solicitaciones debidas a los efectos climáticosResultan de la acción del viento, de la sobrecarga de nieve y de las variacionesde la temperatura.Se debe conocer la fuerza F que éste realiza sobre las estructuras mediante lautilización de la fórmula que la norma UNE 58-113-88 nos da:

Donde:A = La superficie neta en m2, es decir, la proyección de la superficie sólidasobre un plano perpendicular a la dirección del viento.P = La presión en KN por m2Cf = El coeficiente de forma en la dirección del viento del elementoconsiderado.

Referencias “ Grúa, Historia, Principios mecánicos, Tipos, Máquinas similares “ ,

extraído de: http://centrodeartigos.com/articulos-informativos/article_68902.html

Cibermatex “ momentos de una fuerza “ , extraído de: http://www.youtube.com/watch?v=a91wFb4DhVc

Oficina General del Sistema de bibliotecas y Biblioteca General de la UNMSM, “Bases teóricas y experimentales para la elaboración de torre grúa”, extraído de: http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/tesis/ingenie/chahuara_qj/Cap3.pdf

Profesor en línea “ Torque o Momento de una fuerza “ extraído de: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerzas_Torque_momento.html

Vega, Javier, “ Grúa Torre”, extraído de: http://www.monografias.com/trabajos32/grua-torre/grua-torre.shtml