Procesos de fabricación y montaje de la pluma de la grúa barcaza Smith Rice del terminal marítimo del puerto de Balao

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(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA. PROCESOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE DE LA PLUMA DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE DEL TERMINAL MARÍTIMO DEL PUERTO DE BALAO. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO. JUAN CARLOS CHANGO QUINATOA [email protected]. LUIS GABRIEL GUANOLUISA DIAZ [email protected]. DIRECTOR: ING. CARLOS OSWALDO BALDEÓN VALENCIA MSc.. Quito, Junio 2016.

(2) i. DECLARACIÓN. Nosotros, Juan Carlos Chango Quinatoa y Luis Gabriel Guanoluisa Diaz, declaramos que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. _______________________. _______________________. Juan Carlos Chango Quinatoa. Luis Gabriel Guanoluisa Diaz.

(3) ii. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Juan Carlos Chango Quinatoa y Luis Gabriel Guanoluisa Diaz, bajo mi supervisión.. Ing. Carlos Oswaldo Baldeón Valencia DIRECTOR DE PROYECTO.

(4) iii. AGRADECIMIENTOS. Al Ing. Carlos Baldeón por su acertada guía y apoyo en la realización de este proyecto. Al Ing. William Venegas Toro por su paciencia y colaboración. A nuestros amigos y compañeros que han formado parte importante de nuestra vida universitaria a los que nunca olvidaremos.. Juan Carlos Chango Quinatoa Luis Gabriel Guanoluisa Diaz.

(5) iv. DEDICATORIA Primeramente a Dios que fue abriendo puertas y me tenía con salud y vida. A mi amadísima madre Norma que con su esfuerzo y sacrificio de cada día para que pueda estudiar lejos de casa y sobretodo su buen ejemplo que me llevaron por el camino del bien. A mi padre Luis que con sus sabios consejos me hacían ver la realidad del mundo en que vivimos y a estar preparado para cualquier situación. A mi hermana Diana por sus palabras de motivación, a mi hermana Cristina por su preocupación de que todo marche bien. A mis abuelitos Manuel y Delia que me acogieron como a un hijo en esta ciudad procurando que no me falte nada. A mis abuelitos Antonio y Licenia que con sus oraciones pedían a Dios que me diera fuerza y me protegiera. A mis panas del Futsal Santiago, Ronny, Yonder, Javier, Christian, Danny, Edgar, Jorge, Edu, Andrés, Julio, Klever, Carlos Calán, Carlos Álvarez, Juan Carlos, Kevin, Mauricio con quienes compartí muchos triunfos y derrotas en las canchas. A mis compañeros de generación Esteban, Jor, David, Jair, Marco, Luis, Carlos, Jkz, Byron, Santiago Sánchez, Chalo, Francis, con quienes viví momentos inolvidables dentro y fuera de la Universidad. A mis queridos amigos Ana, Angela, Gandhy, Rodrigo y Alexandra que siempre estuvieron en las buenas y malas. A mis panas Bolo, José, Chimarro, Christian, David, Lucho, Niko, Verito, Gabriela y Viki con quienes formé una gran amistad. A toda mi familia que de una u otra manera estuvieron dándome su apoyo en las buenas y malas. De manera especial a mis amigos Jamil Obando y Karen Portocarrero que sin ellos no estuviera donde estoy. Luis Gabriel Guanoluisa Diaz.

(6) v. Este proyecto está dedicado a todas las personas que han estado conmigo durante todos estos años ayudándome paso a paso a superarme y a no desmayar en el proceso. A mis padres Angel y Angelita, que siempre estuvieron tras mío ayudándome y empujándome para que cada día sea una mejor persona. Por estar siempre conmigo cuando más les necesito. Además de soportarme y ayudarme con todos los errores que he tenido. A mi hermano Santiago que siempre estuvo pendiente de mí, tanto en cosas de la universidad como en cosas personales. A mis primos Jony, Pato y Pablito que estuvieron conmigo para todas las actividades fuera de la universidad. A mis compañeros de universidad, Franklin, Wilson, Geovanny, Julio, Diego, Gerardo, Esteban, Alex, Pato, Javier, Edison, Jhosimar, Angel, Daniel y todos los Carlos, de quienes tuve el apoyo tanto en los estudios como moralmente. A mis compañeros de futbol tanto de la universidad como del barrio, con los cuales he vivido varios campeonatos y hemos estado en las buenas y en las malas. Juan Carlos Chango Quinatoa.

(7) vi. ÍNDICE GENERAL Tema. pág.. Capítulo 1 ............................................................................................................................1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ...................................................................................................1 1.1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................1. 1.2 DEFINICIONES ..........................................................................................................................1 1.2.1 GRÚA ................................................................................................................................1 1.3 CLASIFICACIÓN DE GRÚAS .......................................................................................................2 1.3.1 SEGÚN SU FORMA DE MONTAJE ......................................................................................2 1.3.2 SEGÚN SU FORMA DE ORIENTACIÓN ...............................................................................2 1.3.3 SEGÚN LA INCLINACIÓN DE LA PLUMA ............................................................................2 1.3.4 SEGÚN SU INSTALACIÓN EN LA OBRA ..............................................................................2 1.3.5 PARA APLICACIONES ESPECIALES .....................................................................................2 1.4 PRINCIPIOS MECÁNICOS ..........................................................................................................3 1.4.1 EL MECANISMO BÁSICO DE ELEVACIÓN ...........................................................................3 1.5 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA GRÚA ................................................................................4 1.5.1 CABLES..............................................................................................................................4 1.5.2 CERCHAS ...........................................................................................................................5 1.5.2.1 Clasificación de cerchas .............................................................................................5 1.5.2.1.1 Cercha inglesa .....................................................................................................5 1.5.2.1.2 Cercha americana ...............................................................................................5 1.5.3 VIGAS ................................................................................................................................6 1.6 ELEMENTOS MECÁNICOS GENERALES DE UNA GRÚA .............................................................6 1.6.1 GANCHO ...........................................................................................................................6 1.6.2 POLEA ...............................................................................................................................7 1.6.3. POLIPASTO .......................................................................................................................7 1.7 NORMAS DE REFERENCIA ........................................................................................................9 1.8 GRÚA BARCAZA SMITH RICE ..................................................................................................10 1.8.1 DEFINICIONES GENERALES .............................................................................................11 1.8.1.1 Ángulo de la pluma ..................................................................................................11 1.8.1.2 Carga estática ..........................................................................................................11 1.8.1.3 Carga lateral ............................................................................................................12 1.8.1.4 Carga nominal ..........................................................................................................12 1.8.1.5 Coeficiente dinámico ...............................................................................................12.

(8) vii. 1.8.1.6 Cable de acero .........................................................................................................12 1.8.1.7 Componente crítico .................................................................................................12 1.8.2 DEFINICIONES ESPECÍFICAS ............................................................................................12 1.8.2.1 Grúa flotante ...........................................................................................................12 1.8.2.2 Bases........................................................................................................................13 1.8.2.3 Carga permitida .......................................................................................................13 1.8.2.4 Registro de cargas ...................................................................................................14 1.8.2.5 Parte estructural ......................................................................................................14 1.8.2.6 Operación de la grúa ...............................................................................................15 1.8.3 CARGAS ..........................................................................................................................16 1.8.3.1 Cargas de Viento ......................................................................................................16 1.8.4 ELEMENTOS PRINCIPALES DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE .......................................17 1.8.4.1 Aparejo de izaje .......................................................................................................17 1.8.4.2 Armadura de la pluma .............................................................................................18 1.8.4.3 Arnés flotante o estribo ...........................................................................................18 1.8.4.4 Base .........................................................................................................................19 1.8.4.5 Cabina de operación ................................................................................................19 1.8.4.6 Cable de izaje de la pluma .......................................................................................20 1.8.4.7 Cojinete de giro .......................................................................................................20 1.8.4.8 Contrapeso ..............................................................................................................20 1.8.4.9 Eje de rotación .........................................................................................................20 1.8.4.10 Embrague ..............................................................................................................21 1.8.4.11 Empalmes de la pluma de la grúa ..........................................................................21 1.8.4.12 Gancho auxiliar ......................................................................................................21 1.8.4.13 Mecanismo de giro ................................................................................................21 1.8.4.14 Mecanismo de izaje de la carga .............................................................................22 1.8.4.15 Mecanismo de izaje de la pluma ...........................................................................22 1.8.4.16 Pivote de la pluma .................................................................................................22 1.8.4.17 Pluma.....................................................................................................................23 1.8.4.18 Puente o mástil ......................................................................................................24 1.8.5 ZONAS DE LA GRÚA BARCAZA “SMITH RICE” .................................................................24 1.8.5.1 Puente .....................................................................................................................24 1.8.5.2 Primer Cuerpo – E1 .................................................................................................. 25 1.8.5.3 Segundo Cuerpo – E2...............................................................................................25 1.8.5.4. Tercer Cuerpo – E3 ................................................................................................. 25.

(9) viii. 1.8.5.5 Penol – P ..................................................................................................................25 Capítulo 2 .......................................................................................................................... 27 PROCESOS DE FABRICACIÓN .............................................................................................. 27 2.1 PIN PIVOTE ............................................................................................................................28 2.1.1 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 1 ...........................................................................32 2.1.2 ESFUERZO ENTRE EL PIN Y LA PLACA 2 ...........................................................................32 2.1.2.1 Selección del tipo de rodamiento ............................................................................32 2.1.2.2 Diseño de las partes adyacentes al rodamiento ......................................................34 2.1.3 ESFUERZO CORTANTE .....................................................................................................37 2.1.4 PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL PIN .............................................................................40 2.1.4.1 Refrentado y centrado .............................................................................................40 2.1.4.2 Cilindrado ................................................................................................................40 2.1.4.3 Biselado ...................................................................................................................41 2.1.4.1 Rectificado ...............................................................................................................41 2.2 POLEAS ..................................................................................................................................41 2.2.1 CALCULO DE UNA POLEA SOLDADA ...............................................................................44 2.2.1.1 Garganta ..................................................................................................................46 2.2.2 SELECCIÓN DEL MATERIAL DEL EJE QUE SOSTIENE LA POLEA ........................................47 2.3 ESTRUCTURA DE LA PLUMA ..................................................................................................49 2.3.1 MATERIALES UTILIZADOS ...............................................................................................51 2.3.1.1 ASTM .......................................................................................................................51 2.3.1.1.1 Norma ASTM A-588 ..........................................................................................52 2.3.1.1.2 Acero ASTM A-588 ............................................................................................52 2.3.1.1.3 Propiedades mecánicas del acero A588 ...........................................................53 2.3.2 SELECCIÓN DE PERNOS. ..................................................................................................53 2.3.2.1 Pernos en tensión ....................................................................................................54 2.3.2.2 Pernos en cortante ..................................................................................................55 2.3.2.3 Pernos en tensión y cortante ...................................................................................56 2.3.2.4 Aplastamiento .........................................................................................................57 2.3.2.5 Bloque de cortante ..................................................................................................57 2.3.2.6 Tipo de uniones empernadas ..................................................................................58 2.3.2.6.1 Uniones por aplastamiento ..............................................................................58 2.3.2.6.2 Uniones por deslizamiento crítico ....................................................................58 2.3.2.7 Ejemplo de diseños de uniones empernadas ..........................................................59 2.3.3 MODELADO DE LA PLUMA .............................................................................................61.

(10) ix. 2.3.4 CREACIÓN DE PLANOS ....................................................................................................63 2.3.5 PROCESOS DE CORTE ......................................................................................................63 2.3.5.1 Optimización del material .......................................................................................63 2.3.5.1.1 Optimización de cortes rectos ..........................................................................64 2.3.5.1.2 Optimización de cortes en planchas .................................................................66 2.3.6 MARCADO DE PIEZAS .....................................................................................................68 2.3.7 LIBERACIÓN DIMENSIONAL DE LAS PIEZAS .....................................................................68 2.3.8 ARMADO DE LA ESTRUCTURA ........................................................................................69 2.3.9 LIBERACIÓN DIMENSIONAL de LA ESTRUCTURA ............................................................69 2.3.10 PROCESOS DE SOLDADURA ..........................................................................................69 2.3.10.1 Soldadura eléctrica con electrodo revestido SMAW .............................................71 2.3.10.1.1 Equipo.............................................................................................................71 2.3.10.1.2 Electrodo ........................................................................................................72 2.3.10.1.3 Tamaño y calor del electrodo .........................................................................74 2.3.10.1.4 Longitud de arco .............................................................................................74 2.3.10.1.5 Ángulo de electrodo .......................................................................................75 2.3.10.1.6 Manipulación del electrodo ............................................................................76 2.3.10.1.7 Posicionamiento del soldador y la placa .........................................................77 2.3.10.1.8 Juntas de la soldadura ....................................................................................78 2.3.10.2 Especificaciones del metal de aporte ....................................................................80 2.3.10.3 Especificación del procedimiento de soldadura (WELDING PROCEDURE SPEDIFICATION) WPS ...........................................................................................................81 2.3.10.3.1 Dimensiones de la junta .................................................................................82 2.3.10.3.2 Metal base ......................................................................................................82 2.3.10.3.3 Metal de aporte ..............................................................................................82 2.3.10.3.4 Posición ..........................................................................................................83 2.3.10.3.5 Precalentamiento y Temperatura entre pases ............................................... 83 2.3.10.3.6 Tratamiento Térmico Post-soldadura .............................................................83 2.3.10.3.7 Gases ..............................................................................................................83 2.3.10.3.8 Variables .........................................................................................................83 2.3.11 LIMPIEZA ......................................................................................................................83 2.3.12 INSPECCIÓN DE SOLDADURA ........................................................................................84 2.3.12.1 Inspector de soldadura ..........................................................................................84 2.3.12.2 Ensayos no destructivos ........................................................................................85 2.3.13 RECUBRIMIENTO ..........................................................................................................85.

(11) x. 2.3.13.1 Corrosión ...............................................................................................................86 2.3.13.1.1 Corrosión seca ................................................................................................86 2.3.13.1.2 Corrosión húmeda ..........................................................................................86 2.3.13.2 Sistemas de protección anticorrosiva ....................................................................87 2.3.13.3 Selección del sistema de pintura ...........................................................................88 2.3.13.3.1 Corrosión del medio ambiente .......................................................................88 2.3.13.3.2 Tipo de superficie a ser protegida ..................................................................89 2.3.13.3.3 Durabilidad requerida para un sistema de pintado ........................................90 2.3.13.3.4 Planificación del proceso de pintado ..............................................................90 2.3.13.4 Preparación de superficie ......................................................................................90 2.3.13.4.1 Sand blasting ..................................................................................................91 2.3.13.5 Selección de recubrimiento ...................................................................................92 Capítulo 3 .......................................................................................................................... 93 PROCESO DE DESMONTAJE ................................................................................................ 93 3.1 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................93 3.2 HERRAMIENTAS.....................................................................................................................93 3.2.1 EQUIPO OXIACETILÉNICO DE CORTE...............................................................................94 3.2.2 AMOLADORAS. ...............................................................................................................95 3.2.3 SOLDADORA ...................................................................................................................96 3.2.4 TALADRO ........................................................................................................................96 3.3 SUMINISTRO ELÉCTRICO........................................................................................................97 3.4 SOPORTE Y TRASLADO DEL MATERIAL ..................................................................................98 3.5 ELEMENTOS DE SEGURIDAD ..................................................................................................98 3.6 ZONA DE PELIGRO .................................................................................................................99 3.7 DESMONTAJE ......................................................................................................................100 3.7.1 UBICACIÓN DE LA GRÚA BARCAZA SMITH RICE EN EL SITIO DE DESMONTAJE ............101 3.7.2 UBICACIÓN DE LA PLUMA ............................................................................................102 3.7.3 SUJECIÓN DE PLUMA ....................................................................................................102 3.7.4 INICIO DEL DESMONTAJE..............................................................................................103 3.7.5 DESMONTAJE DEL PENOL .............................................................................................104 3.7.6 MOVILIZACIÓN DEL PENOL ...........................................................................................104 3.7.7 SUJECIÓN DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO ................................................................104 3.7.8 DESMONTAJE DEL SEGUNDO Y TERCER CUERPO ......................................................... 105 3.7.9 MOVILIZACIÓN DE LOS CUERPOS .................................................................................106 3.7.10 SUJECIÓN DEL PRIMER CUERPO .................................................................................107.

(12) xi. 3.7.11 DESMONTAJE DEL PRIMER CUERPO ...........................................................................107 3.7.12 LIMPIEZA ....................................................................................................................108 Capítulo 4 ........................................................................................................................ 109 PROCESO DE MONTAJE .................................................................................................... 109 4.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................109 4.2 HERRAMIENTAS...................................................................................................................109 4.3 ELEMENTOS DE SEGURIDAD ................................................................................................110 4.4 CONTROL DE CALIDAD .........................................................................................................112 4.5 EMBARQUE DE LAS PIEZAS AL LUGAR DEL MONTAJE.......................................................... 112 4.6 RECEPCIÓN Y MANEJO DE LA PLUMA EN OBRA ..................................................................113 4.7 PREPARACIÓN DE PIEZAS EN EL LUGAR DEL MONTAJE ....................................................... 114 4.8 MONTAJE.............................................................................................................................114 4.8.1 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PRIMER CUERPO .....................................................................115 4.8.2 UBICACIÓN Y SOLDADURA DE LAS PLACAS...................................................................116 4.8.3 IZAJE Y UBICACIÓN DEL SEGUNDO CUERPO .................................................................117 4.8.4 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 117 4.8.5 IZAJE Y UBICACIÓN DEL TERCER CUERPO .....................................................................118 4.8.6 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 119 4.8.7 IZAJE Y UBICACIÓN DEL PENOL .....................................................................................120 4.8.8 UBICACIÓN Y ENSAMBLE DE PIEZAS DE UNIÓN ............................................................ 120 4.8.9 RETIRO DEL CONTRAPESO ............................................................................................122 4.9 INSPECCIÓN Y LIBERACIÓN ..................................................................................................122 4.10 PINTURA ............................................................................................................................123 4.11 ENTREGA DE LA PLUMA TERMINADA ................................................................................123 4.11.1 MANUAL DEL VENDEDOR (MDV) ................................................................................123 Capítulo 5 ........................................................................................................................ 124 SIMULACIÓN DE LA PLUMA .............................................................................................. 124 5.1 ANSYS 16.1 ..........................................................................................................................124 5.1.1 CARACTERÍSTICAS .........................................................................................................125 5.1.1.1 Integrado ...............................................................................................................125 5.1.1.2 Modular .................................................................................................................125 5.1.1.3 Extensible ..............................................................................................................125 5.1.2 DESVENTAJAS Y LIMITACIONES ....................................................................................125 5.1.3 INTERFAZ ......................................................................................................................126 5.1.3.1 Toolbox ..................................................................................................................126.

(13) xii. 5.1.3.2 Project Schematic ..................................................................................................127 5.1.4 PRODUCTOS RELACIONADOS A ANSYS .........................................................................128 5.1.5 PROCESO DE REALIZACIÓN DE CÁLCULO ......................................................................129 5.1.5.1 Pre-proceso ...........................................................................................................129 5.1.5.2 Proceso ..................................................................................................................129 5.1.5.3 Post-proceso ..........................................................................................................129 5.2 SIMULACIÓN DE LA ESTRUCTURA .......................................................................................130 5.2.1 ENGINEERING DATA .....................................................................................................130 5.2.2 GEOMETRY ...................................................................................................................131 5.2.3 MODEL..........................................................................................................................133 5.2.4 SETUP ...........................................................................................................................134 5.2.5. SOLUTION ....................................................................................................................134 5.2.6 RESULTS ........................................................................................................................134 Capítulo 6 ........................................................................................................................ 138 COSTOS ........................................................................................................................... 138 6.1 CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS ..........................................................................................138 6.1.1 COSTOS SEGÚN LA FUNCIÓN ........................................................................................138 6.1.2 COSTOS SEGÚN LA ACTIVIDAD .....................................................................................138 6.1.3 COSTOS POR EL TIEMPO ...............................................................................................138 6.1.4 COSTOS POR EL TIEMPO DE CARGA DE INGRESOS .......................................................138 6.1.5 COSTOS SEGÚN EL GRADO DE CONTROL ......................................................................139 6.1.6 COSTOS SEGÚN EL COMPORTAMIENTO .......................................................................139 6.1.7 COSTOS SEGÚN LA TOMA DE DECISIONES ...................................................................139 6.1.8 COSTOS SEGÚN EL COSTO DE SACRIFICIO INCURRIDO .................................................139 6.1.9 COSTOS SEGÚN EL CAMBIO ORIGINADO POR EL AUMENTO O DISMINUCIÓN DE ACTIVIDAD. ............................................................................................................................139 6.1.10 COSTOS CON RELACIÓN A LA DISMINUCIÓN DE ACTIVIDADES. .................................139 6.2 COSTOS DIRECTOS ...............................................................................................................140 6.2.1 COSTO DE MANO DE OBRA ..........................................................................................140 6.2.2 COSTO DE EQUIPOS ......................................................................................................140 6.2.3 COSTOS DE MATERIALES ..............................................................................................140 6.3 COSTOS INDIRECTOS ...........................................................................................................141 6.3.1 COSTOS ADMINISTRATIVOS Y FINANCIEROS ................................................................141 6.3.2 COSTOS POR IMPREVISTOS ..........................................................................................141 6.3.4 COSTOS DE TRANSPORTE .............................................................................................141.

(14) xiii. 6.4 DETALLE DE COSTOS ............................................................................................................142 6.4.1 COSTOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y TOMA DE DATOS .............................................142 6.4.2 COSTOS DE CONSTRUCCIÓN Y ENSAMBLAJE ................................................................143 6.4.3 DESMONTAJE DE LA PLUMA. ........................................................................................144 6.4.4 MONTAJE DE LA PLUMA ...............................................................................................145 6.4.5 COMPROBACIÓN FUNCIONAL Y DIMENSIONAL ...........................................................146 6.4.6 RECUBRIMIENTO DE LA PLUMA ...................................................................................147 6.4.7 COSTOS TOTALES ..........................................................................................................148 Capítulo 7 . ...................................................................................................................... 149 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 149 7.1 CONCLUSIONES ...................................................................................................................149 7.2 RECOMENDACIONES ...........................................................................................................150 BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................. 151 Capítulo 8 Project ............................................................................................................ 168 Contents ......................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Units ..........................................................................................................................................169 Model (A4) ................................................................................................................................169 Geometry ..............................................................................................................................169 Coordinate Systems ...............................................................................................................218 Remote Points .......................................................................................................................219 Connections...........................................................................................................................220 Mesh .....................................................................................................................................223 Named Selections ..................................................................................................................225 Static Structural (A5) .................................................................................................................225 Solution (A6)..........................................................................................................................230 Material Data ............................................................................................................................247 Structural Steel ......................................................................................................................247.

(15) xiv. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Mecanismo de Izaje ..........................................................................................................3 Figura 1.2 Estructura de un cable ......................................................................................................4 Figura 1.3 Cercha Inglesa ..................................................................................................................5 Figura 1.4 Cercha Americana ............................................................................................................5 Figura 1.5 Viga doblemente apoyada ................................................................................................6 Figura 1.6 Partes de un gancho .........................................................................................................6 Figura 1.7 Representación de una polea ...........................................................................................7 Figura 1.8 Sistema de Polipasto ........................................................................................................8 Figura 1.9 Polipasto con eje común entre poleas del mismo tipo .....................................................8 Figura 1.10 Grúa Barcaza "Smith Rice" En el terminal marítimo del puerto de Balao, ciudad de Esmeraldas ......................................................................................................................................11 Figura 1.11 Esquema de la grúa flotante .........................................................................................13 Figura 1.12 Ángulo de inclinación de la grúa flotante .....................................................................15 Figura 1.13 Dirección y velocidad del viento predominante en Esmeraldas ................................... 16 Figura 1.14 Aparejo de izaje ............................................................................................................17 Figura 1.15 Armadura de la pluma ..................................................................................................18 Figura 1.16 Arnés flotante o estribo................................................................................................18 Figura 1.17 Base o soporte ..............................................................................................................19 Figura 1.18 Cabina de operación de la grúa ....................................................................................19 Figura 1.19 Cojinete de giro ............................................................................................................20 Figura 1.20 Empalmes de la pluma .................................................................................................21 Figura 1.21 Mecanismo de giro de la superestructura ....................................................................22 Figura 1.22 Pivote de la pluma ........................................................................................................23 Figura 1.23 Pluma de la grúa ...........................................................................................................23 Figura 1.24 Puente o mástil de la grúa ............................................................................................24 Figura 1.25 Zona de la grua Barcaza Smith Rice ..............................................................................25 Figura 2.1 Pin pivote .......................................................................................................................28 Figura 2.2 Modelo de la pluma de la grúa .......................................................................................28 Figura 2.3 Modelo estático con 30 Tn a 22.8 m ..............................................................................29 Figura 2.4 Modelo estático con 12 Tn a 28.6 m. .............................................................................29 Figura 2.5 Pines de los pies de la Pluma ..........................................................................................30 Figura 2.6 Esquema de la acción de las fuerzas sobre el pin ...........................................................31.

(16) xv. Figura 2.7 Diagrama de cuerpo libre del pin ...................................................................................31 Figura 2.8 Tipos de rodamientos y cargas que soportan .................................................................33 Figura 2.9 Ajustes principales para rodamientos ............................................................................34 Figura 2.10 Diferencias entre carga circunferencial y carga puntual ..............................................35 Figura 2.11 Tolerancias según cargas para ejes ..............................................................................36 Figura 2.12 Tolerancias según cargas para alojamientos ................................................................36 Figura 2.13 Diagrama de cuerpo libre de la parte mnpq del pin .....................................................37 Figura 2.14 Esfuerzo cortante sobre el área trasversal mn .............................................................38 Figura 2.15 Procesos de fabricación del pin pivote .........................................................................40 Figura 2. 2.16 Polea que soporta 30 Tn ...........................................................................................41 Figura 2.17 Partes principales de una polea....................................................................................42 Figura 2.18 Tipos de polea por fabricación. ....................................................................................42 Figura 2.19 Modelos y variables de poleas de casquillos de bronce ...............................................44 Figura 2.20 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea. ....................................................45 Figura 2.21 Tipos de garganta de polea ..........................................................................................46 Figura 2.22 Definición de variables .................................................................................................47 Figura 2.23 Esquema de la acción de las fuerzas sobre la polea .....................................................48 Figura 2.24 Procesos de Fabricación ...............................................................................................50 Figura 2.25 Uniones con pernos a) Corte simple b) Doble corte, zona 1 el vastago sin rosca, zona 2 vastagos con rosca en el plano de corte..........................................................................................55 Figura 2.26 Zona de tension ............................................................................................................58 Figura 2.27 Tekla Structure .............................................................................................................62 Figura 2.28 AutoCAD Advance Steel ...............................................................................................62 Figura 2.29 Datos del material a ser cortado ..................................................................................64 Figura 2.30 Datos de los cortes .......................................................................................................65 Figura 2.31 Resultados gráficos de los cortes a realizar ..................................................................65 Figura 2.32 Ingreso de los planos de las piezas ...............................................................................66 Figura 2.33 Dimensiones de la placa a cortar ..................................................................................67 Figura 2.34 Procesos a utilizar.........................................................................................................67 Figura 2.35 Salida a CNC..................................................................................................................68 Figura 2.36 Corte con plasma de plancha de 38 mm ......................................................................68 Figura 2.37 Clasificación de procedimientos de soldadura .............................................................70 Figura 2.38 Soldadura de arco eléctrico con electrodo revestido ...................................................71 Figura 2.39 Equipo de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido ................................. 72.

(17) xvi. Figura 2.40 Electrodo revestido ......................................................................................................72 Figura 2.41 Nomenclatura de electrodos según la AWS .................................................................74 Figura 2.42 Longitud del arco a diferentes alturas ..........................................................................75 Figura 2.43 Ángulo y dirección del electrodo ..................................................................................76 Figura 2.44 Tejido de soldadura ......................................................................................................76 Figura 2.45 Patrones de tejido de la soldadura ...............................................................................77 Figura 2.46 Posiciones del soldador respecto a la placa .................................................................78 Figura 2.47 Juntas de piezas a ser soldadas ....................................................................................78 Figura 2.48 Junta a tope de bordes rectos ......................................................................................79 Figura 2.49 Junta a tope de bordes achaflanados en V ...................................................................79 Figura 2.50 Junta a tope de bordes achaflanados en X ...................................................................79 Figura 2. 2.51 Junta a solape soldada a ambos lados ......................................................................80 Figura 2.52 Juntas en T y en ángulo ................................................................................................80 Figura 2.53 Tipos de corrosion ........................................................................................................87 Figura 3.1 Herramientas Manuales .................................................................................................94 Figura 3.2 Equipo basico de oxiacetilenico......................................................................................95 Figura 3.3 Amoladora ......................................................................................................................96 Figura 3.4 Equipo soldador "SMAW" ..............................................................................................96 Figura 3.5 Taladro ...........................................................................................................................97 Figura 3.6 Generador Eléctrico........................................................................................................97 Figura 3.7 Grua movil Telescopica ..................................................................................................98 Figura 3.8 Elementos de Seguridad Industrial .................................................................................99 Figura 3.9 Cinta de peligro ............................................................................................................100 Figura 3.10 Zonas de la grúa barcaza "Smith Rice" .......................................................................100 Figura 3.11 Dirección de desmontaje ............................................................................................101 Figura 3.12 Movilización de Barcaza "Smith Rice" ........................................................................102 Figura 3.13 Posición extrema inferior de la pluma ........................................................................102 Figura 3.14 Pórtico móvil ..............................................................................................................103 Figura 3.15 Accesorios, ganchos, cables .......................................................................................103 Figura 3.16 Pluma sin el Penol ......................................................................................................104 Figura 3.17 Segundo y tercer cuerpo ............................................................................................105 Figura 3.18 Juntas empernadas ....................................................................................................106 Figura 3.19 Juntas soldadas ..........................................................................................................106 Figura 3.20 Primer cuerpo.............................................................................................................107.

(18) xvii. Figura 3.21 Eje móvil .....................................................................................................................108 Figura 4.1 Escuadra digital y nivel .................................................................................................110 Figura 4.2 Elementos de seguridad industrial ...............................................................................111 Figura 4.3 Inspección visual a los cordones de soldadura .............................................................112 Figura 4.4 Fajas de sujeción de carga ............................................................................................113 Figura 4.5 Izaje de carga ................................................................................................................114 Figura 4.6 Dirección de montaje ...................................................................................................115 Figura 4.7 Primer cuerpo sin placas ..............................................................................................116 Figura 4.8 Montaje placas de 27mm .............................................................................................117 Figura 4.9 Ubicación del segundo cuerpo sin piezas de unión ......................................................117 Figura 4.10 Unión del segundo cuerpo .........................................................................................118 Figura 4.11 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión ........................................................119 Figura 4.12 Unión del tercer cuerpo .............................................................................................120 Figura 4.13 Ubicación del tercer cuerpo sin piezas de unión ........................................................120 Figura 4.14 Unión del tercer cuerpo .............................................................................................121 Figura 4.15 Penol con poleas ........................................................................................................121 Figura 4.16 Pluma con gancho y cables .........................................................................................122 Figura 5.1 Programa de Simulación Ansys 16.1 .............................................................................124 Figura 5.2 Toolbox de Ansys 16.1 ..................................................................................................127 Figura 5.3 Esquema del proyecto de Ansys 16.1 ...........................................................................128 Figura 5.4 Plantilla Static Structural ..............................................................................................130 Figura 5.5 Célula de datos de Ingeniería .......................................................................................130 Figura 5.6 Esqueleto de la pluma de la estructura de la grúa .......................................................131 Figura 5.7 Creación de perfiles en L ..............................................................................................132 Figura 5.8 Definición de perfiles por cada zona correspondiente .................................................132 Figura 5.9 Elementos definidos por ANSYS 16.1 ...........................................................................133 Figura 5.10 Elementos alineados y continuos de la estructura .....................................................133 Figura 5.11 Mallado de la pluma ...................................................................................................134 Figura 5.12 Zona crìtica de esfuerzos ............................................................................................135 Figura 5.13 Momento máximo de la estructura............................................................................136 Figura 5.14 Diagrama de momento de del elemento crítico ......................................................... 136.

(19) xviii. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Norma ASME referente a grúas _____________________________________________ 9 Tabla 1.2 Norma ISO referente a grúas ______________________________________________ 10 Tabla 1.3 Carga máxima del sistema de izaje principal de la grúa barcaza "Smith Rice" _______ 14 Tabla 1.4 Presion del viento para gruas en servicio ____________________________________ 17 Tabla 1.5 Pesos de la grúa por zonas ________________________________________________ 26 Tabla 2.1 Resultados de la fuerza___________________________________________________ 29 Tabla 2.2 Rodamiento NU326E. ____________________________________________________ 33 Tabla 2.3 Tolerancias para eje y alojamiento _________________________________________ 37 Tabla 2.4 Propiedades mecánicas del acero AISI 1018 __________________________________ 40 Tabla 2.5 Relación de peso entre diferentes tipos de poleas. ____________________________ 43 Tabla 2.6 Dimensiones de polea con casquillo de bronce. _______________________________ 44 Tabla 2.7 Definiciones de perfil de garganta. _________________________________________ 47 Tabla 2.8 Composición química del acero ASTM A588 __________________________________ 52 Tabla 2.9 Propiedades mecánicas del acero ASTM A588 ________________________________ 53 Tabla 2.10 Resistencia de diseño de sujetadores a la tensión ____________________________ 54 Tabla 2.11 Resistencia de diseño de sujetadoresa cortante ______________________________ 56 Tabla 2.12 Esfuerzo limite a tension, para sujetadores en conexiones tipo aplastamiento cuando hay tension y cortante combinados, MPa ____________________________________________ 56 Tabla 2.13 Minima tension que debe aplicarse a pernos de alta resistencia _________________ 59 Tabla 2.14 Resistencia a la tension de los pernos de uso corriente , kN ___________________ 60 Tabla 2.15 Resistencia al corte de los pernos de uso corriente ___________________________ 61 Tabla 6.1 Costos de análisis estructural y toma de datos _______________________________ 142 Tabla 6.2 Costos de construcción y montaje _________________________________________ 143 Tabla 6.3 Desmontaje de elementos estructurales de la pluma de la grúa _________________ 144 Tabla 6.4 Costo de montaje de la pluma ____________________________________________ 145 Tabla 6.5 Costos de comprobación funcional y dimensional ____________________________ 146 Tabla 6.6 Costos de recubrimiento de la pluma de la grúa ______________________________ 147 Tabla 6.7 Cronograma valorado de actividades ______________________________________ 148.

(20) xix. ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO 1.- ESPECIFICACIONES DE LA GRÚA BARCAZA _________________________________ 152 ANEXO 2.- LISTA DE MATERIALES__________________________________________________155 ANEXO 3.- RODAMIENTOS CILÍNDRICOS FAG________________________________________156 ANEXO 4.- POLEAS NORMALIZADAS_______________________________________________ 157 ANEXO 5.- NORMAS DIN 15061___________________________________________________ 158 ANEXO 6.- PLANOS DE CONJUNTO Y DE PARTES_____________________________________ 159 ANEXO 7.- OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE CORTE___________________________________160 ANEXO 8.- ESPECIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA ______________________ 161 ANEXO 9.- GUÍA DE REMISIÓN DE TRANSPORTE _____________________________________ 162 ANEXO10.- MANUAL DE SEGURIDAD DE SOLDADURA_________________________________163 ANEXO 11.- REPORTE DE LA SIMULACIÓN EN ANSYS 16.1______________________________165.

(21) xx. RESUMEN Este proyecto consta de un capítulo introductorio donde se detallan los conceptos básicos y fundamentales que rigen un sistema de izaje, los elementos constitutivos de una grúa, con sus respectivas clasificaciones y variantes, las normas que son aplicables tanto para las grúas como para los elementos que la constituyen. Además, se incluye toda la información concerniente a la grúa barcaza Smith Rice. En el segundo capítulo se detalla el análisis de las partes constitutivas de la grúa, los materiales utilizados y los procesos de fabricación utilizados para la construcción de la estructura de la grúa (pluma), comenzando por el modelado de las partes, los procesos de corte, de marcado de piezas, de soldaduras, de inspección, las juntas utilizadas y el recubrimiento utilizado. En el tercer capítulo se detallan los procesos y las herramientas utilizadas en el desmontaje, incluyendo los protocolos de seguridad a seguir. El capítulo cuarto se detalla el montaje, la grúa armada y de todos los componentes extras de la grúa. En el capítulo quinto se realiza la simulación de los elementos constitutivos de la pluma de la grúa con el fin de evaluar su estabilidad. En el capítulo sexto se especifican los costos por procesos y el costo total del proyecto..

(22) xxi. PRESENTACIÓN La explotación del petróleo en el Ecuador es una de las actividades que generan un valor considerable de ingresos para la economía del país, sin embargo, ese valor a decaído en lo últimos tiempos. Este proceso de explotación incluye el transporte del crudo desde el lugar de extracción hasta los buques designados para la exportación, este manejo del crudo es realizado por Petroecuador en conjunto con Oleoducto, dicha actividad esencial de exportación requiere maquinaria especial que opere en la zona costera y en ciertos casos en mar abierto. La grúa barcaza Smith Rice es una de las máquinas que juega un rol importante.. El puerto marítimo de Balao ubicado en la ciudad de Esmeraldas es el punto final donde llega el crudo antes de su exportación, es aquí donde se realiza la carga de los oleoductos ecuatorianos mediante las monoboyas de carga del oleoducto. La grúa barcaza Smith Rice interviene en los procesos de mantenimiento a todo el sistema de la monoboya, tanto en la parte superficial como en la parte que se encuentra debajo del nivel del mar entre 11 y 28 metros de profundidad, y de todo el sistema de tubería bajo mar.. Los años de vida de la grúa y el ambiente en que se desempaña son las principales causas de una estructura al borde del colapso debido a perdida de resistencia y a la corrosión de la pluma. Este proyecto tiene la finalidad de establecer los procesos de fabricación de todas las partes que constituyen la pluma de la grúa, además el proceso de desmontaje y montaje, alargando unos cuantos años el uso de la grúa..

(23) 1. CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1.1 INTRODUCCIÓN Con el pasar del tiempo el hombre fue adquiriendo más experiencias y conocimientos del mundo que lo rodeaba, su capacidad de diseño y construcción fue mejorando, por eso se vio en la necesidad de construir un elemento que le permitiera mover elementos de gran volumen y peso, la grúa fue una de los primeros elementos de izaje utilizados por el hombre. Con el desarrollo de la tecnología durante el pasar de los años esta máquina ha ido mejorándose y perfeccionándose cada vez más, teniéndose maquinarias con nuevos sistemas y nuevos materiales. En el presente capítulo se explicará acerca de las generalidades referentes a la grúa, así como: definiciones, elementos principales, principios de funcionamiento, tipos y normas referentes a las grúas.. 1.2 DEFINICIONES 1.2.1 GRÚA Una grúa es un mecanismo que se emplea generalmente para elevar máquinas o materiales de gran tamaño, se conoce como un mecanismo de elevación equipado con cadenas o cables, una bobinadora (también llamado un tambor de cuerda de alambre), y las poleas. Una. grúa. se. utiliza. para. transportar. materiales. tanto. vertical. como. horizontalmente. Uno o más máquinas simples son utilizados por la grúa para crear ventaja mecánica, generando mayor capacidad individual de manera que se pueda mover la carga sin ningún problema. (ZIBO YICHI International Trading Co., Ltd, 2010).

(24) 2. 1.3 CLASIFICACIÓN DE GRÚAS Existe una gran cantidad de grúas para diferentes tipos de aplicaciones, en ambientes específicos y con cargas máximas establecidas, es por eso que se pueden agrupar a las grúas por diferentes criterios. 1.3.1 SEGÚN SU FORMA DE MONTAJE -. De montaje por elementos. -. De montaje automatizado (rápido y sin utilización de aparato auxiliar). 1.3.2 SEGÚN SU FORMA DE ORIENTACIÓN -. Orientables en alto. -. Orientables abajo. 1.3.3 SEGÚN LA INCLINACIÓN DE LA PLUMA -. Pluma horizontal. -. Pluma izable o inclinable. 1.3.4 SEGÚN SU INSTALACIÓN EN LA OBRA -. Trasladables. -. Fijas. -. Trepadoras (Angel, 2006). 1.3.5 PARA APLICACIONES ESPECIALES -. STS (ShiptoShore). -. RTG (Rubber Tyred Gantry). -. VLG (Vessel Lift Gantry).

(25) 3. 1.4 PRINCIPIOS MECÁNICOS 1.4.1 EL MECANISMO BÁSICO DE ELEVACIÓN La figura 1.1 muestra un dispositivo de elevación con una carga unida al bloque de abajo y el bloque a su vez con el apoyo de dos cuerdas, o partes de la línea, suspendido del bloque superior. Por tanto, cada cuerda tiene que llevar a la mitad del peso de la carga; esto le da al sistema una ventaja mecánica de 2. Si hubiera recibido la carga el apoyo de cinco cuerdas, la ventaja mecánica habría sido de cinco. La ventaja mecánica se rige por el número de cuerdas que en realidad soporta a la carga. A medida que se añaden partes de línea, la fuerza necesaria para subir bajar la carga disminuye, y la carga la velocidad de movimiento disminuye también.. Figura 1.1 Mecanismo de Izaje Fuente: (Lawrence & Jay, 2011) Los bloques contienen poleas, o haces, de modo que la cuerda está en una pieza continua. desde. el. extremo. unido. al. bloque. superior. al. tambor. de. enrollamiento. Esto permite distribuir a la fuerza uniforme en todas las partes de la cuerda en un sistema estático. Cuando la distancia entre los bloques superior e inferior es grande, es necesario incluir el peso de las partes de la línea. La carga.

(26) 4. en la cuerda también es equivalente a la fuerza que se debe generar en el tambor de arrollamiento con el fin de sostener la carga. Los efectos de la fricción entran en juego tan pronto como el sistema se ajusta en movimiento. Las pérdidas por fricción se producen en los cojinetes del eje de la polea, y en el propio cable de acero, donde las pérdidas de cuerda resultan cuando los hilos individuales rocen entre sí durante el paso sobre la polea. Estas pérdidas inducen pequeñas diferencias en la carga entre cada segmento de la cuerda (es decir, cada sección de la cuerda de la polea de la polea). La tensión en la cuerda en el tambor de arrollamiento es diferente cuando la carga se eleva y cuando se baja. Las pérdidas por fricción son responsables de esta diferencia (Lawrence & Jay, 2011). 1.5 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA GRÚA 1.5.1 CABLES En el sistema de la grúa se utiliza de preferencia los cables metálicos. Los cables metálicos son elementos constituidos por alambres agrupados y que forman cordones, estos se enrollan a la vez en un alma, constituyendo así un conjunto capaz de resistir esfuerzos de tracción y tensión.. Figura 1.2 Estructura de un cable Fuente: (Lawrence & Jay, 2011).

(27) 5. 1.5.2 CERCHAS Las cerchas son un tipo de estructura que se forma por la unión de elementos rectos que trabajan esencialmente a esfuerzos axiales para formar una geometría adecuada, de manera que sea estable a cargas aplicadas en los nudos en que se unen. Son muy versátiles ya que su peso es reducido y soportan cargas transversales (Jaramillo, 2004). 1.5.2.1 Clasificación de cerchas 1.5.2.1.1 Cercha inglesa La principal característica es la triangulación en la que los montantes son verticales, las diagonales son inclinadas de tal forma que su punto más alto se halle del lado de la cumbrera. El tirante es horizontal o recogido.. Figura 1.3 Cercha Inglesa Fuente: (Metálico, 2011) 1.5.2.1.2 Cercha americana Este tipo de cerchas tienen una configuración diferente con respecto a las inglesas, en las cuales es el punto más bajo el que está más cercano a la cumbrera (Gustin, 1980, pág. 160).. Figura 1.4 Cercha Americana Fuente: (Metálico, 2011).

(28) 6. 1.5.3 VIGAS Las vigas son elementos estructurales, generalmente barras prismáticas que ofrecen gran resistencia a la flexión, originadas por cargas aplicadas, estas cargas se aplican de manera perpendicular sobre el eje de las barras.. Figura 1.5 Viga doblemente apoyada Fuente: (Cabrera, 2011). 1.6 ELEMENTOS MECÁNICOS GENERALES DE UNA GRÚA 1.6.1 GANCHO Es un elemento mecánico que permite el acoplamiento entre el sistema de izaje y la carga. Las formas, dimensiones y el material están en función del trabajo que van a realizar, los mismos se encuentran en normas preestablecidas. La sección del gancho generalmente es trapezoidal o rectangular, excepto en la zona del pico, donde siempre es redonda (Estrucplan, 2006).. Figura 1.6 Partes de un gancho Fuente: (Estrucplan, 2006).

(29) 7. 1.6.2 POLEA Es un elemento que constituye un sistema de elevación, el objetivo es modificar la dirección del cable o a su vez cumplir la función de acoplamiento entre aparato y carga como un componente de aparejo. Existen de diferentes materiales, tales como: acero y en plástico, dependiendo de la función a cumplir se escoge un determinado tipo de material (Microlog, s.f.).. Figura 1.7 Representación de una polea Fuente: (Microlog, s.f.) 1.6.3. POLIPASTO Es un sistema interconectado de poleas fijas y móviles que utilizan una cuerda para el levantamiento de objetos, la ventaja de este tipo de elementos es una ganancia mecánica del sistema pero a la vez disminuyendo su desplazamiento. La polea fija permite direccionar la fuerza de aplicación para elevar los objetos, la polea móvil es la encargada de conceder ganancia mecánica, y la cuerda tiene la función de transmitir las fuerzas entre los elementos y debe poseer las características necesarias para el sistema de potencia empleado. La ganancia depende de la configuración de las poleas fijas y móviles del sistema.

(30) 8. Figura 1.8 Sistema de Polipasto Fuente: (Xaviarnau, 2013) Sin embargo, una de las principales desventajas que se presenta en este tipo de sistema es el desplazamiento deficiente entre la primera polea móvil y fija, es por eso que se coloca tanto las poleas fijas como las móviles en ejes comunes (Cejarosu, 2005).. Figura 1.9 Polipasto con eje común entre poleas del mismo tipo Fuente: (Xaviarnau, 2013).

(31) 9. 1.7 NORMAS DE REFERENCIA Existen un sin número de normas que se pueden aplicar a las grúas, entre ellas tenemos las siguientes (Lawrence & Jay, 2011, págs. 629-631). Tabla 1.1 Norma ASME referente a grúas ASME NORMA. EQUIPO. B30.2. Puente Grúa de Trolley y viga desplazada. B30.3. Torres Grúa. B30.4. Grúas de pedestal. B30.5. Grúas móviles. B30.8. Grúas y brazos flotantes. B30.10 Ganchos B30.18 Puente grúa apiladora B30.20 Accesorios de Izaje debajo del gancho B30.22 Grúas de brazo articulado B30.25 Manipulación de Chatarra y Materiales. Fuente: (Lawrence & Jay, 2011, pág. 629).

(32) 10. Tabla 1.2 Norma ISO referente a grúas ISO NORMA. EQUIPO. 4301-1 Grúas y aparatos de elevación 4302. Grúas- evaluación de cargas de viento. 4304. Distintas grúas móviles y flotantes-Requerimientos generales de estabilidad. 8686-1 Grúas- Diseño para cargas principales y cargas combinadas 9927-1 Grúas- Inspecciones 10972-1 Grúas- Requerimientos para mecanismos 10973. Grúas- Manual de piezas de repuesto. 13202. Grúas- Medición de parámetros de velocidad y tiempo. Fuente: (Lawrence & Jay, 2011, pág. 631). 1.8 GRÚA BARCAZA SMITH RICE La grúa barcaza “Smith Rice” consiste en una grúa flotante colocada en una barca grande, y es utilizada por la Gerencia de Oleoducto de la empresa de petróleo Petroecuador en maniobras de mantenimiento y reparaciones de los equipos del oleoducto marítimo del llenado del crudo a embarcaciones que exportan el mismo, instalados mar adentro entre los 11 y 18 metros de profundidad. Se encuentra ubicada en las costas del puerto marítimo de la provincia de Esmeraldas, realizando las operaciones de forma programada semanalmente o en casos de emergencias para cambios de cualquier pieza o en caso de presentarse cualquier eventualidad. Por el propio hecho de ser una barcaza su movilización es realizada por tres embarcaciones, las cuales se conectan dos en la parte frontal mediante cuerdas y nudos especiales y una en la parte posterior de forma directa. Entre las principales funciones que desempeña la grúa barcaza se pueden citar las siguientes: ·. Cambio y reparación de mangueras. ·. Control de derrames de crudo en el mar. ·. Movilización de remolcadores y embarcaciones rápidas.

(33) 11. ·. Maniobras de simulacro de eventualidades. ·. Mantenimiento de monoboyas. ·. Transporte de equipos y materiales mar adentro.. Figura 1.10 Grúa Barcaza "Smith Rice" En el terminal marítimo del puerto de Balao, ciudad de Esmeraldas Fuente: (Recalde Benitez & Paredes Tobar, 2007) 1.8.1 DEFINICIONES GENERALES 1.8.1.1 Ángulo de la pluma Es el ángulo que se forma entre la pluma y la horizontal en un plano vertical a la línea de tierra, dicho de otra manera consiste en la apertura entre el eje longitudinal de la base de la pluma y el nivel de la barcaza. Según los datos recogidos de trabajadores, la grúa puede operar en un rango de 10º y 80º. 1.8.1.2 Carga estática Es la carga que es capaz de ser levantada por la grúa sin que exista algún tipo de movimiento relativo entre la grúa y la carga antes del izaje..

(34) 12. 1.8.1.3 Carga lateral Es la carga aplicada a la grúa y que forma un ángulo con el plano vertical de referencia, un ejemplo práctico es la carga de viento, la cual siempre actúa de forma lateral a la pluma. 1.8.1.4 Carga nominal Es la carga máxima que puede levantar la grúa y para la cual es diseñada, generalmente este dato viene de fábrica detallada en la placa de especificaciones de la misma. 1.8.1.5 Coeficiente dinámico Es un factor que se utiliza para obtener la carga de diseño, este factor depende de varios factores como: el levantamiento de la carga de servicio, las aceleraciones y desaceleraciones en el movimiento de elevación 1.8.1.6 Cable de acero Es un elemento flexible, usualmente compuesto por un corazón (multifilar), alrededor del cual se enredan helicoidalmente con un cierto número de cables unifilares 1.8.1.7 Componente crítico Es el elemento que puede incurrir en una falla estructural de la grúa, ya sea por una sobrecarga o por condiciones inseguras de funcionamiento. 1.8.2 DEFINICIONES ESPECÍFICAS 1.8.2.1 Grúa flotante Según la ASME la define como “una superestructura giratoria, con una planta de potencia y una pluma montada sobre una barcaza, su función es el manejo de cargas a diferentes radios.”.