Escuela Técnica Superior de Ingeniería
ICAI
Máster en Ingeniería Industrial
Proyecto técnico-económ ico de diseño de
plataform as de acceso y m antenim iento
para el TM A LSST
Autor: Adolfo José Platero Garrido
Director: Manuel Perezagua Aguado
Madrid
Junio 2016
BACHILLERATO
1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma.
El autor D. ADOLFO JOSÉ PLATERO GARRIDO DECLARA ser el titular de los derechos de
propiedad intelectual de la obra: PROYECTO TÉCNICO-ECONÓMICO DE DISEÑO DE
PLATAFORMAS DE ACCESO Y MANTENIMIENTO PARA EL TMA LSST, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual.
2º. Objeto y fines de la cesión.
Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la
Universidad, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas, de forma gratuita y no exclusiva,
por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución y de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra a) del apartado siguiente.
3º. Condiciones de la cesión y acceso
Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia habilita para:
a) Transformarla con el fin de adaptarla a cualquier tecnología que permita incorporarla a
internet y hacerla accesible; incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e
incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección.
b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica,
incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato.
c) Comunicarla, por defecto, a través de un archivo institucional abierto, accesible de modo
libre y gratuito a través de internet.
d) Cualquier otra forma de acceso (restringido, embargado, cerrado) deberá solicitarse
expresamente y obedecer a causas justificadas.
e) Asignar por defecto a estos trabajos una licencia Creative Commons.
f) Asignar por defecto a estos trabajos un HANDLE (URL persistente).
4º. Derechos del autor.
El autor, en tanto que titular de una obra tiene derecho a:
a) Que la Universidad identifique claramente su nombre como autor de la misma
b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través
de cualquier medio.
c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada.
d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras
personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella.
5º. Deberes del autor.
El autor se compromete a:
a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún
derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro.
b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la
intimidad y a la imagen de terceros.
de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.
6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional.
La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades:
La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no
garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas.
La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo
la responsabilidad exclusive del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras.
La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro.
La Universidad se reserva la facultad de retirar la obra, previa notificación al autor, en
supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros.
Madrid, a 16 de junio de 2.016
ACEPTA
Fdo.: Adolfo José Platero Garrido
Motivos para solicitar el acceso restringido, cerrado o embargado del trabajo en el Repositorio Institucional:
ACCESO Y MANTENIMIENTO PARA EL TMA LSST
en la ETS de Ingeniería - ICAI de la Universidad Pontificia Comillas en el
curso académico 2° de Máster en Ingeniería Industrial es de mi autoría, original e inédito y no ha sido presentado
con anterioridad a otros efectos. El Proyecto no es plagio de otro,
ni total ni parcialmente y la información que ha sido tomada de otros documentos está debidamente referenciada.
Fdo.: Adolfo José latero Garrido Fecha:
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Autorizada la entrega del proyecto EL DIRECTOR DEL PROYECTO
Fecha:
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8° del Coordinador de ProyectosResumen
Este proyecto de fin de m´aster titulado Proyecto t´ecnico-econ´omico de dise˜no
de plataformas de acceso y mantenimiento para el TMA LSST seguir´a el siguiente
desarrollo:
- Estado del arte, en el que se har´a una breve introducci´on del proyecto, se
pre-sentar´an sus objetivos, as´ı como todo aquello que ha sido necesario contemplar
de cara a la definici´on del dise˜no m´as conveniente para las plataformas
desple-gables y fijas. Se presentar´an diferentes tipos de plataformas, categoriz´andolas
por la existencia o no y la disposici´on de sus mecanismos de accionamiento,
tipos de mecanismos de accionamientos, tipos de sistemas de seguridad, tipos
de guiados para las plataformas, etc.
- Tras un detallado estudio del arte, se pasar´a a la exposici´on de las plataformas
fijas y desplegables, su funcionamiento, en el caso de la desplegable, y
des-cripci´on detallada de las mismas. Adem´as, ir´a acompa˜nado de unos c´alculos,
como la justificaci´on del m´odulo del pi˜n´on empleado en el sistema de
acciona-miento de las plataformas desplegables, seg´un norma correspondiente, junto
con la configuraci´on del sistema de accionamiento. Tambi´en, se introducir´an
c´alculos justificativos mediante simulaciones por M.E.F., donde se calcular´a la
flecha m´axima que poseen las plataformas desplegables. Luego, se realizar´an
c´alculos modales y an´alisis espectrales, para ver el comportamiento de la
es-tructura ante la presencia de un sismo. Finalmente, se realizar´an estudio a
pandeo de perfiles y c´alculos de pernos en uniones. Ser´a necesario el uso de
Matlab y el APDL de ANSYS para llevar a cabo los c´alculos justificativos y
las simulaciones, respectivamente.
pla-taformas, se har´an con la ayuda de SolidWorks y AutoCAD. Todos ellos ir´an
firmados y comprobados por el director del proyecto.
- Y para finalizar, se pondr´a de manifiesto un cap´ıtulo de presupuesto que
con-templar´a impl´ıcitamente el cargo del I.V.A. en todas las piezas, ya que se
comprar´an a proveedores directamente. Existir´an tres presupuestos: de
torni-ller´ıa, de piezas que se deber´an suministrar como limit switches, locking pins
y servomotores, entre otros, y el general, en el que sabiendo la cantidad de
acero y aluminio que tenemos en las plataformas podemos obtener un coste
de fabricaci´on.
Todo el desarrollo de este proyecto de fin de m´aster ir´a bajo la supervisi´on de un
superior y sujeto a unos rigurosos horarios de entregas preestablecidos para cada una
de las principales partes del proyecto, donde queda reflejado el orden a seguir para
abordar este proyecto y los distintos plazos de entregas para cada una de ellas. Este
calendario fue realizaci´on propia y aceptado por mi director, para evitar el retraso
del proyecto en la medida de lo posible. Se muestra a continuaci´on en la figura 1 el
orden de prioridades a seguir.
Para concluir este resumen, quedar´a constancia que la principal dificultad de este
proyecto consistir´a en el dise˜no de las plataformas, tanto fijas como desplegables,
especialmente las desplegables por llevar un sistema de accionamiento bajo el mismo
que debe ser capaz de mover las mismas y, adem´as, debe entrar bajo las plataformas,
satisfaciendo todas la cotas que se muestran en el documento LST-179 del anexo B.
Otra gran dificultad, ha sido la realizaci´on de las simulaciones mediante APDL, que
implica programar la simulaci´on en un bloc de notas, as´ı como el estudio ante un
sismo.
Como meta se pretende dise˜nar una plataforma desplegable y otra fija con el
mayor n´umero de detalles posibles, que sean seguras, tanto para los operarios como
para el resto de la estructura del telescopio, y cuyo sistema de accionamiento sea
fiable, con el fin de obtener sus planos que ser´an necesarios para su fabricaci´on, al
P ri ori dad R e spons abl e A ct iv idad S 26 S 27 S 28 S 29 S 30 S 31 S 32 S 33 S 34 S 35 S 36 S 37 S 38 S 39 S 40 S 41 S 42 S 43 S 44 S 45 S 46 S 47 S 48 S 49 S 50 S 51 S 52 S 53 S1 S2 S3 S4 1 MED R e u n ió n c o n e l Di re cto r d e Pr o ye cto 2 A LO D ise ñ o 3D 3 A LO N o rmati vas y e spec if ic ac io n e s 4 A LO C ál cu lo s 5 A LO Si mu lac io n e s 6 A LO D e sar ro llo d e Pl an o s 7 A LO M e mo ri a d e l p ro ye cto S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 1 MED R e u n ió n c o n e l Di re cto r d e Pr o ye cto 6 A LO D e sar ro llo d e Pl an o s 7 A LO M e mo ri a d e l p ro ye cto 8 A LO En maq u e tad o d e M e mo ri a 9 A LO R e vi si ó n y V ºBº d e M e mo ri a 10 A LO En cu ad e rn ac ió n 11 A LO Pr e p ar ac ió n d e d e fe n sa 12 A LO Ex p o si ci ó n y E n tr e ga Pre su p u e sto Plani fica ció n M ENS U AL : ACTIVIDADES PREV IS TA P ARA L A E JECUCIÓN DEL PFM R e co p il ac ió n d e i n fo rmac ió n E stad o d e l arte Me mo ri a d e sc ri p ti va E stu d io e co n ó mi co Pl an o s … … R e co p il ac ió n d e i n fo rmac ió n E stad o d e l arte Me mo ri a d e sc ri p ti va E stu d io e co n ó mi co Pl an o s Pre su p u e sto feb. -16 m ar. -16 abr. -16 m ay. -16 jun.-16 V ER A NO C U R SO 2014-2015 1e r C U A TRI M ES TRE C U R SO 2015-2016 2º C U A TRI M ES TRE C U R SO 2015-2016 Respo n sa b le s Pl ie g o d e c o n d ic io n e s e ne .-16 A C TIV ID A D ago. -15 se p.-15 oct .-15 nov .-15 di c.-15 jun.-15 jul .-15 Pl an if ic ac ió n d e tal lad a d e l PF M P ri ori d ad 1 P ri ori d ad 2 M an ue l P e re zag ua Ag ua do A do lf o J o sé P lat e ro G ar ri do M ED A LO P ri ori d ad 1 2 P ri ori d ad 3 P ri ori d ad 4 P ri ori d ad 5 P ri ori d ad 6 P ri ori d ad 7 Pl ie g o d e c o n d ic io n e s C ó d ig o de c o lo re s P ri ori d ad 8 P ri ori d ad 9 P ri ori d ad 1 0 P ri ori d ad 1 1 Exám enes Vacaci o n es
Figura 1: Calendario del PFM. r
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-Abstract
The development of the project called Access and maintenance platforms design
for TMA LSST is to be governed by the following points:
- State of art, in which there will be a brief introduction of the project, its
objectives will be presented. Also, everything what could be part of fix and
deployable platforms will be develop. It will be present all kind of platforms,
even if they have movement or not. They will be classified depending on the
placement of drivers, types of safety or guides.
- After a detailed state of the art, fix and deployable platforms will be described
with an introduction, regulations and specifications and their features. A set
of specifications, general conditions and technical and individual conditions
will be describe, platform➫s materials will be announced for the manufacture
of the structure. Inside of the description of every platform you will be able to
find some calculus and simulations by F.E.M. This kind of simulation will be
used to make some analysis like static structural, modal and seismic. Also, it
will be provided reactions in the interfaces with other parts of the telescope.
Moreover, you will be able to find calculus of buckling and screws. In the
case of deployable platform, all mechanism of the drive will be calculated by
fatigue. To get this results it will be necessary to work with APDL of ANSYS
and Matlab.
- On the other hand, this project will include the realization of 2D drawings
with the help of SolidWorks and AutoCAD. All of them will be signed and
verified by the project director.
screws, parts to be supplied and general budgets. Any price shown has the
I.V.A. included. In the general budget will be exposed the amount of material
needed, steel and aluminium, to manufacture this platforms. All the
develop-ment of this project will be under the supervision of a director and subject
to some stringent delivery schedules preset for each of the main parts of the
project where it is reflected the order of preference of this project and
diffe-rent deadlines of deliveries for each of them. This calendar was execution and
accepted by my supervisor, to avoid the delay of the project. Shown below in
the figure 2 the order of priorities to follow.
To conclude this overview, it will be evidence that the main difficulty of this
project consists of the structure design of the fix and deployable platform, specially
the last one, because, it was very difficult to set all mechanism of the drive between
sections of deployable platform given a lot of regulations and specifications to be
satisfied like LTS-179, appendix B. Another great difficulty has been getting every
simulation using APDL of ANSYS.
The main objective of this project has been the realization of the structure
design of fix and deployable platforms according with every kind of regulation and
specification mentioned in the memory, satisfying safety requirements for employees
and the rest of the structure of the telescope, as well as, 2D drawings done in order
P ri ori dad R e spons abl e A ct iv idad S 26 S 27 S 28 S 29 S 30 S 31 S 32 S 33 S 34 S 35 S 36 S 37 S 38 S 39 S 40 S 41 S 42 S 43 S 44 S 45 S 46 S 47 S 48 S 49 S 50 S 51 S 52 S 53 S1 S2 S3 S4 1 MED R e u n ió n c o n e l Di re cto r d e Pr o ye cto 2 A LO D ise ñ o 3D 3 A LO N o rmati vas y e spec if ic ac io n e s 4 A LO C ál cu lo s 5 A LO Si mu lac io n e s 6 A LO D e sar ro llo d e Pl an o s 7 A LO M e mo ri a d e l p ro ye cto S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 1 MED R e u n ió n c o n e l Di re cto r d e Pr o ye cto 6 A LO D e sar ro llo d e Pl an o s 7 A LO M e mo ri a d e l p ro ye cto 8 A LO En maq u e tad o d e M e mo ri a 9 A LO R e vi si ó n y V ºBº d e M e mo ri a 10 A LO En cu ad e rn ac ió n 11 A LO Pr e p ar ac ió n d e d e fe n sa 12 A LO Ex p o si ci ó n y E n tr e ga Pre su p u e sto Plani fica ció n M ENS U AL : ACTIVIDADES PREV IS TA P ARA L A E JECUCIÓN DEL PFM R e co p il ac ió n d e i n fo rmac ió n E stad o d e l arte Me mo ri a d e sc ri p ti va E stu d io e co n ó mi co Pl an o s … … R e co p il ac ió n d e i n fo rmac ió n E stad o d e l arte Me mo ri a d e sc ri p ti va E stu d io e co n ó mi co Pl an o s Pre su p u e sto feb. -16 m ar. -16 abr. -16 m ay. -16 jun.-16 V ER A NO C U R SO 2014-2015 1e r C U A TRI M ES TRE C U R SO 2015-2016 2º C U A TRI M ES TRE C U R SO 2015-2016 Respo n sa b le s Pl ie g o d e c o n d ic io n e s e ne .-16 A C TIV ID A D ago. -15 se p.-15 oct .-15 nov .-15 di c.-15 jun.-15 jul .-15 Pl an if ic ac ió n d e tal lad a d e l PF M P ri ori d ad 1 P ri ori d ad 2 M an ue l P e re zag ua Ag ua do A do lf o J o sé P lat e ro G ar ri do M ED A LO P ri ori d ad 1 2 P ri ori d ad 3 P ri ori d ad 4 P ri ori d ad 5 P ri ori d ad 6 P ri ori d ad 7 Pl ie g o d e c o n d ic io n e s C ó d ig o de c o lo re s P ri ori d ad 8 P ri ori d ad 9 P ri ori d ad 1 0 P ri ori d ad 1 1 Exám enes Vacaci o n es
Figura 2: PFM schedule. r
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-´Indice general
Resumen V
Abstract IX
´Indice general XVII
Lista de figuras XXIV
Lista de tablas XXVI
1. Memoria 3
1.1. Introducci´on . . . 3
1.2. Objetivos . . . 4
1.3. Estado del arte . . . 5
1.3.1. Introducci´on al uso de plataformas . . . 5
1.3.2. Tipolog´ıa de plataformas . . . 5
1.3.2.1. Plataformas est´aticas . . . 5
1.3.2.1.1. Escenarios . . . 5
1.3.2.1.2. Suelo de oficinas . . . 6
1.3.2.1.3. Gradas o palcos . . . 7
1.3.2.1.4. Andamios . . . 7
1.3.2.2. Plataformas din´amicas . . . 8
1.3.2.2.1. Ascensores . . . 8
1.3.2.2.2. Elevadores . . . 14
1.3.2.2.3. Ascensores inclinados . . . 14
1.3.2.2.5. Plataformas especiales . . . 16
1.3.3. Disposici´on de la maquinaria . . . 16
1.3.3.1. Maquinaria superior . . . 16
1.3.3.2. Maquinaria inferior . . . 18
1.3.4. Tipos de accionamiento . . . 20
1.3.4.1. Pi˜n´on-cremallera . . . 21
1.3.4.2. Cadena-pi˜n´on . . . 22
1.3.4.3. Correa-polea . . . 23
1.3.4.4. Linklift o cadena r´ıgida . . . 24
1.3.4.5. Hidr´aulico o neum´aticos . . . 25
1.3.4.6. Husillo a bolas . . . 26
1.3.4.7. Sistema Spiralift . . . 26
1.3.4.8. Tambor y cable . . . 27
1.3.5. Tipo de sistemas de guiado . . . 28
1.3.5.1. Guiado lineal . . . 28
1.3.5.2. Guiado no lineal . . . 29
1.3.6. Tipo de seguridad . . . 30
1.3.6.1. Finales de carrera o Limit Switches . . . 30
1.3.6.2. Locking Pins . . . 31
1.3.6.3. Encoders . . . 31
1.4. Plataformas de acceso y mantenimiento . . . 33
1.4.1. Introducci´on . . . 33
1.4.2. Especificaciones t´ecnicas . . . 34
1.4.3. Normativa . . . 36
1.4.4. Condiciones de contorno . . . 40
1.4.5. Casos de carga . . . 41
1.4.6. Materiales . . . 42
1.5. Plataforma de elevaci´on para el LSST . . . 44
1.5.1. Dise˜no estructural . . . 44
1.5.1.1. TMA-AZ-PA-PR1 . . . 47
1.5.1.2. TMA-AZ-PA-PR2 . . . 49
1.5.2. C´alculos . . . 53
1.5.2.1. Estructurales . . . 53
1.5.2.1.1. An´alisis est´atico estructural . . . 53
1.5.2.1.2. An´alisis modal . . . 60
1.5.2.1.3. An´alisis espectral . . . 62
1.5.2.1.4. Pandeo . . . 68
1.5.2.2. Uniones . . . 72
1.5.2.2.1. Reacciones . . . 74
1.6. Plataforma desplegable para el LSST . . . 76
1.6.1. Dise˜no . . . 76
1.6.1.1. Dise˜no estructural de las plataformas desplegables . . 81
1.6.1.1.1. TMA-AZ-DA-PR3 . . . 82
1.6.1.1.1.1. Plataforma E1 . . . 83
1.6.1.1.1.2. Plataforma E2 . . . 85
1.6.1.1.1.3. Plataforma E3 . . . 87
1.6.1.1.2. TMA-AZ-DA-PR2 . . . 88
1.6.1.1.3. TMA-AZ-DA-PR1 . . . 90
1.6.1.2. Mecanismo de la plataforma desplegable . . . 93
1.6.2. C´alculos . . . 96
1.6.2.1. Estructurales . . . 96
1.6.2.1.1. An´alisis est´atico estructural . . . 96
1.6.2.1.2. An´alisis modal . . . 103
1.6.2.1.3. An´alisis espectral . . . 106
1.6.2.1.4. C´alculo anclajes . . . 110
1.6.2.1.5. Pandeo . . . 111
1.6.2.2. Mecanismos . . . 114
1.6.2.2.1. Configuraci´on del mecanismo de acciona-miento . . . 114
1.6.2.2.2. C´alculo a fatiga para sistemas de acciona-miento . . . 117
1.6.2.2.3. Caracter´ısticas del sistema de accionamiento 120 1.6.2.3. Uniones . . . 121
1.6.2.3.1. Reacciones . . . 122
1.7. Control de las plataformas desplegables . . . 123
2. Planos 129
2.1. Planos de plataforma desplegable - DA . . . 129
2.2. Planos de plataforma de elevaci´on - PA . . . 141
3. Presupuesto 153
3.1. Presupuesto de la torniller´ıa . . . 153
3.2. Presupuesto de componentes . . . 154
3.3. Presupuesto general . . . 156
A. Estudio de convergencia del mallado XXXI
B. Documento LTS-179 XXXIII
C. Documento LTS-105 XXXV
D. L´ıneas de c´odigo de DA en APDL de ANSYS XLI
E. L´ıneas de c´odigo de PA en APDL de ANSYS XLIX
F. Gu´ıas lineales - LFLL52-SF - INA LVII
G. Gu´ıas telesc´opicas - DA4120-0120 - Acurride LXII
H. Servomotor - KSM02.1B-041C-42N 2 - RexRoth LXV
I. Reductor - AER090045 - Tecnopower LXXI
J. Pi˜n´on - 117-030-030 - Tecnopower LXXIV
K. Cremallera, clase B - 144-030-820 - Tecnopower LXXVI
L. Rotador de cables - 1455-040-025-180-1865.5-FA-MA -
Kabelsche-lepp LXXVIII
N. Limit Switch - Plunger head - XCSM3910L2 - S.E. XCIV
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N. Limit Switch - Rotary head - XCSM3915L1 - S.E. XCVII
O. Safety Switch - XCSLF353541M3 - Telemecanique Sensors C
P. SS Accesory - Lock - XCSZ05 - Telemecanique Sensors CII
Q. Locking Pin - GN 214.2-16-45 - elesa+Ganter CIV
R. LP Cable - GN 111.2-150-14-b - elesa+Ganter CVIII
S. Empu˜nadura - 166405 - elesa+Ganter CXI
T. Videos ilustrativos CXIV
´Indice de figuras
1. Calendario del PFM. . . VII
2. PFM schedule. . . XI
1.1. Escenario como plataforma est´atica. . . 6
1.2. Escenario para concierto. . . 6
1.3. Plataforma como suelo de oficina. . . 6
1.4. Escenario est´atico con butacas articulado. . . 7
1.5. Andamios como plataformas de trabajo. . . 8
1.6. Tipolog´ıa de ascensores. . . 9
1.7. Ascensor el´ectrico sin cuarto de m´aquinas. . . 11
1.8. Ascensor el´ectrico con cuarto de m´aquinas. . . 12
1.9. Minicarga el´ectrico. . . 13
1.10. Sello certificativo de Norma ATEX 94/9/EC. . . 13
1.11. Elevador de carga hidr´aulico. . . 14
1.12. Tipolog´ıa de ascensores inclinados. . . 15
1.13. Plataforma industrial. . . 15
1.14. Plataforma especial esc´enica. . . 16
1.15. Motores puntuales. . . 17
1.16. Sistemas de varas contrapesadas. . . 17
1.17. Sistemas de varas motorizadas compactas. . . 17
1.18. Sistemas de varas motorizadas de eje continuo. . . 18
1.19. Sistemas de varas motorizadas multil´ınea. . . 18
1.20. Carras de escenario. . . 19
1.21. Plataformas de escenario con cadenas de elevaci´on. . . 19
1.23. Plataformas de sala. . . 20
1.24. Pi˜n´on-cremallera con motor y reductora. . . 21
1.25. Soluci´on en t´andem. . . 22
1.26. Soluci´on en t´andem. . . 22
1.27. Buje trasero de bicicleta para cambio de velocidades. . . 23
1.28. Correa-polea con polea tensora. . . 24
1.29. Cadena r´ıgida o Linklift. . . 25
1.30. Esquema de instalaci´on para actuador hidr´aulico o neum´atico. . . 25
1.31. Husillo a bolas con rodamiento de INA. . . 26
1.32. Sistema Spiralift. . . 27
1.33. Sistemas por cables en ascensores. . . 28
1.34. Sistema de guiado lineal. . . 29
1.35. Sistema de guiado no lineal. . . 29
1.36. Finales de carrera. . . 30
1.37. Locking pins. . . 31
1.38. Encoders. . . 32
1.39. Vista general de TMA LSST. . . 34
1.40. Espectro de psuedo-aceleraciones de Santiago de Chile. . . 41
1.41. Configuraciones de las plataformas de elevaci´on. . . 44
1.42. Renderizado de la plataforma de elevaci´on. . . 45
1.43. Pataforma de elevaci´on (PA). . . 46
1.44. Espacio hasta envolvente de PA. . . 47
1.45. Plataforma TMA-AZ-PA-PR1. . . 48
1.46. Plataforma TMA-AZ-PA-PR1 a color. . . 48
1.47. Vista explosionada de plataforma TMA-AZ-PA-PR2. . . 50
1.48. Vista explosionada de plataforma TMA-AZ-PA-PR2. . . 50
1.49. Vista explosionada de plataforma TMA-AZ-PA-PR3. . . 51
1.50. Vista explosionada de plataforma TMA-AZ-PA-PR3. . . 52
1.51. Ploteado de l´ıneas de PA en ANSYS. . . 55
1.52. Ploteado de areas de PA en ANSYS. . . 56
1.53. Ploteado de los elementos de PA en ANSYS. . . 56
1.55. Condiciones de contorno de PA en ANSYS. . . 58
1.56. Desplazamiento obtenido de PA en ANSYS. . . 58
1.57. Tensi´on equivalente de Von Mises obtenida de PA en ANSYS. . . 59
1.58. Tensi´on m´axima de Von Mises obtenida de PA en ANSYS. . . 59
1.59. Resultados modal en direcci´on X de PA. . . 60
1.60. Resultados modal en direcci´on Y de PA. . . 60
1.61. Resultados modal en direcci´on Z de PA. . . 60
1.62. Espectro s´ısmico de Santiago de Chile en suelo A. . . 62
1.63. Desplazamientos m´aximos de PA ante sismo. . . 64
1.64. Tensi´on equivalente de Von Mises en PA ante sismo. . . 64
1.65. Tensi´on m´axima de Von Mises en PA ante sismo. . . 65
1.66. Espectro s´ısmico de Santiago de Chile en suelo A VS reducido. . . 66
1.67. Aceleraciones experimentada por PA en direcci´on X. . . 67
1.68. Aceleraciones experimentada por PA en direcci´on Y. . . 67
1.69. Aceleraciones experimentada por PA en direcci´on Z. . . 68
1.70. Fuerza axial en perfiles de PA. . . 69
1.71. Curvas de Euler y parab´olica de perfil 100x5. . . 70 1.72. Curvas de Euler y parab´olica de perfil CF200x3. . . 70 1.73. Curvas de Euler y parab´olica de perfil 200x100x5. . . 71 1.74. Uniones atornilladas PA-AZ . . . 72
1.75. Uniones atornilladas pelda˜nos. . . 72
1.76. Uniones atornilladas escaleras. . . 73
1.77. Uniones soldada. . . 73
1.78. Apoyos de PA. . . 74
1.79. Configuraciones de las plataformas desplegables. . . 76
1.80. Renderizado de la plataforma desplegable. . . 77
1.81. Pataforma desplegable (DA). . . 78
1.82. Espacio hasta envolvente de DA. . . 79
1.83. Espacios de DA hasta EL y GH. . . 80
1.84. Espacios de DA hasta GH. . . 80
1.85. Hueco libre de EL para DA. . . 81
1.87. Plataforma TMA-AZ-DA-PR3. . . 82
1.88. Plataforma TMA-AZ-DA-PR3 a color. . . 83
1.89. Vista explosionada de plataforma E1. . . 84
1.90. Vista explosionada de plataforma E2. . . 86
1.91. Chafl´an de E2 y buffler. . . 87
1.92. Vista explosionada de plataforma E3. . . 87
1.93. Vista 3D de plataforma PR2. . . 89
1.94. Vista explosionada de plataforma PR2. . . 89
1.95. Vista 3D de plataforma PR1. . . 91
1.96. Vista explosionada de plataforma PR1. . . 91
1.97. Servomotor, reductora, cremallera y pi˜n´on. . . 93
1.98. Sistemas lineales. Carrito-gu´ıa y gu´ıa telesc´opica. . . 94
1.99. Posici´on retra´ıda. . . 94
1.100.Movimiento 1. PR3 y PR2 sobre PR2. . . 95
1.101.Movimiento 2. PR3 sobre PR2. . . 95
1.102.Movimiento 3. PR3-E3 sobre PR3-E1. . . 95
1.103.Movimiento 4. PR3-E2 sobre PR3-E1. . . 96
1.104.Ploteado de l´ıneas de DA en ANSYS. . . 99
1.105.Ploteado de areas de DA en ANSYS. . . 99
1.106.Ploteado de los elementos de DA en ANSYS. . . 100
1.107.Condiciones de contorno de DA en ANSYS. . . 101
1.108.Operarios como cargas. . . 101
1.109.Flecha obtenida de DA en ANSYS. . . 102
1.110.Tensi´on equivalente de Von Mises obtenida de DA en ANSYS. . . 102
1.111.Tensi´on m´axima de Von Mises obtenida de DA en ANSYS. . . 103
1.112.Resultados modal en direcci´on X de DA. . . 104
1.113.Resultados modal en direcci´on Y de DA. . . 104
1.114.Resultados modal en direcci´on Z de DA. . . 105
1.115.Desplazamientos m´aximos de DA ante sismo. . . 108
1.116.Tensi´on equivalente de Von Mises en DA ante sismo. . . 109
1.117.Tensi´on m´axima de Von Mises en DA ante sismo. . . 109
1.119.Curvas de Euler y parab´olica de perfil IP E100. . . 112 1.120.Curvas de Euler y parab´olica de perfil 60x4. . . 113 1.121.Curvas de operaci´on de KSM02.1B-041C-42N-0. . . 114
1.122.Modo de operaci´on del servomotor. . . 115
1.123.Cura de operaci´on S1 para KSM02.1B-041C-42N-0. . . 115
1.124.Regi´on de operaci´on del servomotor en modo S1. . . 116
1.125.Puntos de operaci´on en el modo de operaci´on S1 del servomotor. . . . 117
1.126.Uniones atornilladas pelda˜nos. . . 121
1.127.Carritos de DA. . . 122
1.128.Gu´ıas telesc´opicas para extensiones. . . 122
1.129.Apoyos de DA. . . 123
2.1. Plano DA - Hoja 1. . . 130
2.2. Plano DA - Hoja 2. . . 131
2.3. Plano DA - Hoja 3. . . 132
2.4. Plano DA - Hoja 4. . . 133
2.5. Plano DA - Hoja 5. . . 134
2.6. Plano DA - Hoja 6. . . 135
2.7. Plano DA - Hoja 7. . . 136
2.8. Plano DA - Hoja 8. . . 137
2.9. Plano DA - Hoja 9. . . 138
2.10. Plano DA - Hoja 10. . . 139
2.11. Plano DA - Hoja 11. . . 140
2.12. Plano PA - Hoja 1. . . 142
2.13. Plano PA - Hoja 2. . . 143
2.14. Plano PA - Hoja 3. . . 144
2.15. Plano PA - Hoja 4. . . 145
2.16. Plano PA - Hoja 5. . . 146
2.17. Plano PA - Hoja 6. . . 147
2.18. Plano PA - Hoja 7. . . 148
2.19. Plano PA - Hoja 8. . . 149
T.1. Despliegue de plataforma desplegable - DA. . . CXV
´Indice de tablas
1.1. Sistemas de cables de un ascensor. . . 27
1.2. Requisitos o condiciones de funcionamiento de las plataformas
des-plegables. . . 36
1.3. Normativa aplicada a las plataformas. . . 40
1.4. Casos de cargas para las plataformas. . . 42
1.5. Propiedades de materiales . . . 43
1.6. Ensamblajes que componen PA. . . 46
1.7. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-PA-PR1. . . 49
1.8. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-PA-PR2. . . 51
1.9. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-PA-PR3. . . 52
1.10. Tabla de elementos de PA para ANSYS . . . 54
1.11. Tabla de materiales para PA en ANSYS. . . 54
1.12. Tabla de perfiles para PA en ANSYS. . . 54
1.13. Fuerzas sobre plataforma de elevaci´on. . . 57
1.14. Resultado de los diez primeros modos de vibraci´on de PA. . . 61
1.15. Resultados del estudio de pandeo para PA. . . 71
1.16. Reacciones de PA obtenidas con ANSYS. . . 75
1.17. Plataformas que componen DA. . . 78
1.18. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-DA-PR3. . . 83
1.19. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-DA-PR3-E1. . . 85
1.20. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-DA-PR3-E2. . . 86
1.21. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-DA-PR3-E3. . . 88
1.22. Lista de componentes de la plataforma TMA-AZ-DA-PR2. . . 90
1.24. Tabla de elementos para DA en ANSYS. . . 97
1.25. Tabla de materiales para DA en ANSYS. . . 97
1.26. Tabla de perfiles para DA en ANSYS. . . 98
1.27. Resultado de los diez primeros modos de vibraci´on de DA. . . 105
1.28. Factores de amplificaci´on para DA. . . 108
1.29. C´alculo de uniones atornilladas. . . 111
1.30. Resultados del estudio de pandeo para PA. . . 113
1.31. Tabla de datos para estudio de fatiga. . . 118
1.32. Tabla de configuraci´on de sistema de accionamiento . . . 118
1.33. Fuerza de rozamiento para c´alculos. . . 119
1.34. Velocidad m´ınima de desplegado. . . 120
1.35. Salida y par necesarios. . . 120
1.36. Servomotor, reductora y pi˜n´on seleccionados. . . 121
1.37. Reacciones de DA obtenidas con ANSYS. . . 123
2.1. Lista de planos de DA. . . 129
2.2. Lista de planos de PA. . . 141
3.1. Presupuesto de torniller´ıa de S.I. . . 154
3.2. Equipos y componentes a suministrar. . . 155
3.3. Presupuesto de componentes de S.I. . . 156
3.4. Presupuesto general de S.I. . . 157
Documento N
➸
1
Memoria
1.1.
Introducci´
on
En la memoria del proyecto se realizar´a el estudio y desarrollo del dise˜no de una
estructura mecatr´onica consistente en unas plataformas de acceso y mantenimiento
para el Telescope Mount Assembly of the Large Synoptic Survey Telescope (TMA
LSST), cuya principal funci´on consistir´a en garantizar el acceso directo y seguro
mediante la disposici´on de diversas plataformas a todas las partes posibles del
teles-copio para facilitar las futuras labores, que se puedan realizar a lo largo de la vida
´
util del telescopio, de montaje, desmontaje y mantenimiento, tanto los sistemas de
accionamiento y estructurales y de importantes componentes, como pudiera ser la
c´amara del telescopio. En este PFM se presentar´an unas plataformas ante la
nece-sidad de facilitar las labores de acceso y mantenimiento para el TMA LSST, que es
un proyecto realizado por Empresarios Agrupados y est´a financiado porAssociation
of Univerties for Research in Astronomy (AURA), cuyo emplazamiento ser´a en la
cima de Cerro Pach´on (Chile) a una altura de 2650 metros de altitud. El TMA LSST
ser´a capaz de mapear el cielo entero en pocas noches con la ayuda de tres espejos
principales de diferentes di´ametros.
Las plataformas de accesibilidad facilitar´an el acceso desde el suelo de azimuth
del telescopio a trav´es de escaleras y plataformas intermedias hasta motores,
rotado-res de cables, plataformas desplegables y acceso a plataformas del anillo central de
objeto de estudio en este proyecto. Adem´as, estas plataformas de accesibilidad
ga-rantizar´an el correcto comportamiento del flujo de aire en el interior del telescopio y
estar´an dotadas de todo tipo de elemento de seguridad como barandillas, rodapi´es,
indicadores luminosos, etc.
Todo el dise˜no estructural y de mecanismos respetar´an los siguiente documentos:
Documento de Requisitos. Descripci´on de los requisitos m´ınimo que deben
cumplir las plataformas, disposici´on, por donde acceder, hasta donde acceder,
c´omo acceder.
Documento de Normativa. Descripci´on detallada de elementos de seguridad
que deben cumplir las plataformas
Documentos de Referencia y Aplicables. Descripci´on muy detallada de
requi-sitos a cumplir como dimensi´on, posicionamiento y condiciones de contorno a
respetar.
Finalmente, se propone un dise˜no econ´omico de plataforma de acceso y
mante-nimiento que cumpla todas las especificaciones y tengan un buen comportamiento
estructural, por seguridad del personal de mantenimiento como por el resto de la
estructura del telescopio.
1.2.
Objetivos
Los principales objetivos que se alcanzar´an en esta memoria ser´an los siguientes:
1. Dise˜no estructural sujeto a normativa, especificaciones, referencias y
documen-tos aplicables.
2. Dise˜no de mecanismos sujeto a normativa, especificaciones, referencias y
do-cumentos aplicables.
3. An´alisis estructural y de mecanismos.
5. Realizaci´on de planos, de conjunto y de piezas fundamentales.
6. Presupuesto.
1.3.
Estado del arte
1.3.1.
Introducci´
on al uso de plataformas
Desde hace a˜nos, el ser humano ha estado ideando plataformas con distintas
configuraciones para facilitarle alguna tarea o como medio para proporcionar un
bien com´un a la sociedad. El uso de plataformas en la sociedad es m´as com´un de
lo que parece, se usan todo tipo de plataformas para casi cualquier cosa, desde
unos andamios en una obra que facilitan las labores de construcci´on a los obreros
hasta plataformas mecatr´onicas camufladas en escenarios dot´andolo de movilidad y
conseguir as´ı efectos visuales m´as impactantes, estas ´ultimas podr´ıan ser usadas en
rodajes de pel´ıculas.
1.3.2.
Tipolog´ıa de plataformas
No existe una tipolog´ıa de plataformas predefinido, de hecho se podr´ıan
clasi-ficar seg´un las caracter´ısticas a las que se quieran atender, pero para facilitar una
clasificaci´on r´apida y gen´erica de plataformas se distinguir´an plataformas est´aticas
y din´amicas.
1.3.2.1. Plataformas est´aticas
Las plataformas est´aticas tienen un estado de reposo continuo. Impl´ıcitamente
est´an dise˜nadas para maximizar el espacio ´util sobre las mismas minimizando el
espacio total. Algunos ejemplos de plataformas est´aticas se muestran a continuaci´on.
1.3.2.1.1. Escenarios Salto de l´ınea.
Los escenarios han sido montados para espect´aculos audiovisuales desde la
an-tig¨uedad, elevando a los protagonistas para que pudiesen ser visualizados f´acilmente
por los espectadores. Tambi´en, se pueden montar escenarios para rodar escenas de
Figura 1.1: Escenario como plataforma est´atica.
Unas de las principales ventajas que ofrecen este tipo de plataformas es la rapidez
y la facilidad que tienen para ser montadas y desmontadas, por ello se suelen usan
como escenarios para conciertos o cualquier otro eventos.
Figura 1.2: Escenario para concierto.
1.3.2.1.2. Suelo de oficinas Salto de l´ınea.
Por otro lado, sin saberlo, los suelos de casi cualquier oficina est´an montadas sobre
patas met´alicas con el fin de conseguir un peque˜no espacio entre el suelo y el falso
suelo (plataforma) por el que discurrir´an todos los cables necesarios a d´ıa de hoy
para la completa configuraci´on de una oficina.
1.3.2.1.3. Gradas o palcos Salto de l´ınea.
Tambi´en, por la necesidad de aprovechar los espacios, que cada vez son m´as
esca-sos, y dotar as´ı ciertas zonas para multitud de fines han surgido las plataformas
retr´actiles, es decir, plataformas que puede retraerse para ser guardadas y
extensi-bles cuando quiera hacerse uso de ellas. Un uso com´un para este tipo de plataformas
es para la creaci´on instant´anea de salas de actos. Esto se muestra en la siguiente
imagen.
(a) Replegado
(b) Desplegado
Figura 1.4: Escenario est´atico con butacas articulado.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
1.3.2.1.4. Andamios Salto de l´ınea.
frecuen-cia y que se pueden aprefrecuen-ciar en cualquier obra o construcci´on temporal, se deben
mencionar los andamios. Estos se pueden levantar en casi cualquier lado y sobre
cualquier terreno, mientras queden bien afianzadas para asegurar su estabilidad y la
seguridad de quienes operan sobre ellas. Se pueden levantar andamios adapt´andose a
las envolventes de las estructuras sobre la que se va a trabajar, como el que muestra
la imagen 1.12.
(a) Andamio. (b) Andamios envolviendo estructura esf´erica.
Figura 1.5: Andamios como plataformas de trabajo.
1.3.2.2. Plataformas din´amicas
Se debe entender como plataformas din´amica todas aquellas estructuras
me-catr´onicas que pueden moverse con la ayuda de motores y sistemas de guiado.
1.3.2.2.1. Ascensores Salto de l´ınea.
Los ascensores son posiblemente las plataformas m´as comunes en la vida de las
personas debido a su gran utilidad. Son capaces de salvar largas distancias verticales
entre los diversos pisos que pueda tener un edificio de viviendas o comercial, adem´as
de ser lo suficientemente r´apidos en su labor como para satisfacer las necesidades
de tr´ansito que puede llegar a tener un bloque de oficinas con m´ultiple empresas.
Los ascensores se han convertido en un elemento esencial para el desarrollo de la
vida de las personas. Se pueden instalar en cualquier tipo de edificio para satisfacer
cualquier necesidad como por ejemplo edificios de viviendas, unifamiliares, edificios
concu-rrencia y uso industrial. Es por ello que existen diferentes tipos de ascensores, pero
los principales son encerrados y los panor´amicos.
Los ascensores permiten altas prestaciones, as´ı como un dise˜no personalizado.
Ascensores con velocidades de hasta 12 metros por segundo, recorrido de 550
me-tros, cargas de 20.000 kilogramos, ascensores sin cuarto de m´aquinas ni armario
de maniobra y maniobras de selecci´on de destino en planta. Adem´as, ya se est´an
adaptando a las nuevas exigencias de las nuevas normativas de la edificaci´on,
cum-pliendo las exigencias en materia de reducci´on de consumo, bajo nivel de sonoridad
en marcha y ecolog´ıa.
Se entiende por ascensores enterrados todos aquellos que discurren por paredes
interiores de un edificio, sea cual sea su uso, se trata del cl´asico ascensor sin vistas
y con un interior luminoso, en acabados met´alicos y con espejo para evitar la
sen-saci´on de agobio. Por otro lado el ascensor panor´amico es aquel cuyas paredes son
transl´ucidas y transparentes para poder observar el exterior, paisaje o interior de un
edificio destinado al ocio.
(a) Interior. (b) Panor´amico.
Figura 1.6: Tipolog´ıa de ascensores.
No obstante, se va a tratar los diferentes tipos de ascensores en las principales
construcciones a las que van destinados.
de viviendas son para 4 personas (320 kg), 6 personas (450 kg) y 8 personas
(630 kg). Adem´as, poseen una gran variedad de decoraciones, pulsadores e
indicadores.
- Unifamiliares: proporcionan una mayor comodidad en los desplazamientos
ver-ticales dentro de la vivienda con todos los elementos de seguridad de un
ascen-sor convencional. Poseen un dispositivo que permite el descenso y auto-rescate
en cualquier circunstancia, incluso en los casos de fallos de corriente el´ectrica.
- Edificios para rehabilitar: aportan una soluci´on a edificios sin ascensor,
ins-tal´andose en huecos de escaleras, fachadas o patios.
- Oficinas: se trata de ascensores de altas prestaciones que consideran el tr´ansito
del edificio. Se suelen usar ascensores Twin y panor´amicos administrados con
un Centro de Control.
- Hoteles: uso habitual de ascensores panor´amicos integrados en la arquitectura
del edificio. Tambi´en, se usan ascensores transparentes que singularice el
edifi-cio adem´as de jugar con la coexistencia de variados estilos y formas expresivas
como luz, espacio y viveza.
- Hospitales: donde suelen existir diferentes tipos de ascensores como
monta-camillas, montacamas y montacargas, pero se entender´a como ascensores de
hospitales todos aquellos que permitan, simult´aneamente, transportar tanto
camas como personas. Las principales caracter´ısticas de estos ascensores son
que: los traslados de enfermos deben ser r´apidos y sin brusquedades tanto
en la parada como en el arranque, existe tr´afico altamente preferencial como
traslados de camas y camillas a los quir´ofanos o carros de comida en horarios
determinados, se producen picos muy altos de tr´ansito de personas como
cam-bios de turnos, visitas y horas de comida,, y el tiempo de espera del personal
del hospital deber el m´ınimo posible.
- Centros comerciales: permiten el acceso de las personas c´omodamente desde
- P´ublica concurrencia: se trata de ascensores capaces de funcionar 24 horas al
d´ıa sin interrupciones logrando que los usuarios lleguen a tiempo a sus destinos
como pudieran ser: metros, trenes o aviones.
- Uso industrial: ascensores de todas las capacidad y dimensiones destinados a
fabricas, almacenes, comercios, salas de espect´aculos, ferrocarriles,
manteni-miento de veh´ıculos y proyectos especiales.
Los principales tipos de ascensores que se podr´ıan instalar en las edificaciones
anteriores son los siguientes:
- Sin cuarto de m´aquinas: se caracterizan por ser flexibles, compactos y
econ´omi-cos destinados al uso de viviendas, edificios de administraci´on y oficinas de 16
plantas. El hecho de no necesitar un cuarto de m´aquinas y poco espacio de
hueco son sus principales ventajas de cara a solucionar problemas de espacio y
disminuyendo su coste. Esto ´ultimo afectar´a positivamente al ahorro
energ´eti-co. La maquinaria de elevaci´on se instala en la zona superior del hueco del
ascensor sobre una plataforma fijada a las gu´ıas de la cabina y contrapeso. Y
el armario de maniobra y elementos de rescate se ubican al lado de la puerta
del pasillo en la planta ´ultima.
Figura 1.7: Ascensor el´ectrico sin cuarto de m´aquinas.
- Con cuarto de m´aquinas: son tambi´en conocidos comoMontacargas y son muy
similares al descrito anteriormente, pueden transportar tanto personas como
mercanc´ıas pesadas. Se caracterizan por su robustez, satisfaciendo condiciones
de trabajos duras habitualmente. Incluyen sistemas de renivelado, haciendo
que las labores de carga y de descarga sean m´as f´aciles y seguras. Se suelen
instalar en instalaciones especiales con entornos h´umedos o polvorientos y en
ambientes con riesgo de incendio o explosi´on.
Figura 1.8: Ascensor el´ectrico con cuarto de m´aquinas.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Minicargas: se tratan de elevadores no utilizados por personas con hasta 100
kg de carga. Muy utilizados en cafeter´ıas, bibliotecas y hospitales. Poseen una
cabina con hasta tres accesos diferentes y una puerta tipo guillotina para
ga-rantizar la fluidez de la mercanc´ıa. Los mandos y se˜nalizaci´on se dispondr´an
en cada planta usando una botonera con dos pulsadores de llamadas y reenv´ıo.
Adem´as, se instalan indicadores de se˜nal luminosas tipo LEDs, uno indicar´ıa
en qu´e piso se encuentra el elevador, y el otro, indicar´ıa que la cabina est´a
Figura 1.9: Minicarga el´ectrico.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Ascensores antideflagrantes: se trata de ascensores que pudieran ser de
cual-quiera de los descritos anteriomente, pero con la propiedad de evitar la
de-flagraci´on. La deflagraci´on consiste en un proceso de combusti´on como otro
cualquiera, pero mucho m´as acelerado. Es por ello que se suelen usar en la
industria donde los ambientes sean muy duros y exigentes, donde sus armarios
est´an preparados para resistir las inclemencias del entorno y en instalaciones
con alto riesgo de explosionar o incendiarse. Todos sus componentes se
adap-tan a la directiva europea ATEX 94/9/EC para atm´osferas explosivas.
Figura 1.10: Sello certificativo de Norma ATEX 94/9/EC.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
Finalmente, para todas las instalaciones anteriormente comentadas as´ı como
del sistema de accionamiento que dispongan, pudiendo ser el´ectricos o hidr´aulicos
que se comentar´a m´as adelante, entre otros.
1.3.2.2.2. Elevadores Salto de l´ınea.
Las plataformas elevadoras permiten subir cargas pesadas con un simple gesto
que accionar´an el mecanismo de elevaci´on. En su mayor´ıa son plataformas
elevado-ras de husillo o hidr´aulicas accionadas a trav´es de un bot´on o a distancia. Se pueden
encontrar como instalaciones aisladas de elevaci´on en la industria, almacenes,
comer-cios y similares, o integradas en procesos productivos o como plataformas especiales
para escenarios m´oviles para salas de espect´aculos o escenarios.
Figura 1.11: Elevador de carga hidr´aulico.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
Se caracterizan por su versatilidad en gama de velocidades, cargas, dimensiones
y alturas de elevaci´on.
1.3.2.2.3. Ascensores inclinados Salto de l´ınea.
Existen dos tipos de ascensores inclinados destinados a instalaciones o espacios de
p´ublica concurrencia, interiores y exteriores. Se usan como medio para facilitar el
tr´ansito de personas con movilidad reducida, pero tambi´en se pueden encontrar en
tradicionalmente s´olo se podr´ıan alcanzar atravesando cuestas o subiendo escaleras
con un cierto grado de inclinaci´on.
(a) Interior. (b) Exterior o a la intemperie.
Figura 1.12: Tipolog´ıa de ascensores inclinados.
1.3.2.2.4. Plataformas industriales Salto de l´ınea.
Son exactamente iguales que los ascensores con cuarto de m´aquinas descritos dentro
anteriormente. Debido a las duras condiciones del entorno y del uso continuado para
elevaciones de grandes cargas, su sistema de accionamiento requiere un cuarto de
m´aquinas, sistemas avanzados de renivelaci´on de la cabina y, en caso de que fuera
necesario, ser del tipo antideflagrantes.
Figura 1.13: Plataforma industrial.
1.3.2.2.5. Plataformas especiales Salto de l´ınea.
Se entiende como plataformas especiales todas aquellas plataformas capaces de ser
programas para infinitas paradas y preseleccionadas con posibilidades de
adapta-ci´on del recorrido, carga y velocidad seg´un condiciones de uso. Este complejo tipo
de plataformas se suelen usar como plataformas esc´enicas, es por ello que poseen
muchos dispositivos de seguridad, como bordes de seguridad, finales de carreras y
encoders, entre otros que se ver´an m´as adelante.
Figura 1.14: Plataforma especial esc´enica.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
1.3.3.
Disposici´
on de la maquinaria
La disposici´on de los mecanismo queda impuesto por el tipo de movimiento que
se quiera que tengan las plataformas o por la propia imposici´on de esta, esto es, hay
veces que por el propio dise˜no de la estructura no queda m´as remedio que colocarlo
en una determinada posici´on.
1.3.3.1. Maquinaria superior
Existen distintos sistemas motorizados que se ajustan a las distintas estructuras
para satisfacer todas las necesidades. Algunos ejemplos son:
- Motores puntuales con elevaci´on por cable o cadena con tambor en posici´on
Figura 1.15: Motores puntuales.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Sistemas de varas contrapesadas, sistema poco usado y poco com´un.
Figura 1.16: Sistemas de varas contrapesadas.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Sistemas de varas motorizadas compactas, puede acoplarse a todo tipo de
es-tructuras existentes.
Figura 1.17: Sistemas de varas motorizadas compactas.
- Sistemas de varas motorizadas de eje continuo, para ´areas de corte recorrido
y cuyos requerimientos de velocidad no son muy altos.
Figura 1.18: Sistemas de varas motorizadas de eje continuo.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Sistemas de varas motorizadas multil´ınea, se pueden montar los mecanismos
en vertical u horizontal, es silencioso y requiere poco mantenimiento.
Figura 1.19: Sistemas de varas motorizadas multil´ınea.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
1.3.3.2. Maquinaria inferior
Dise˜nadas para cubrir cualquier tipo de necesidad frente a movilidad de
plata-formas en cualquier espacio. Se trata de sistemas de elevaci´on que se determinar´ıan
en funci´on de las dimensiones, velocidad y capacidad de carga.
- Carras de escenario, permiten un movimiento horizontal de la plataforma.
En escenarios permiten realizar r´apidos cambios de escenas. El sistema que
permite el movimiento de estas puede estar intr´ınseco en las plataformas o
Figura 1.20: Carras de escenario.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Plataformas de escenarios, habilitan el movimiento vertical del mismo.
Pla-taformas de piso ´unico o m´ultiple, plataformas inclinadas y con diferentes
sistemas de elevaci´on (cable, cadena-contrapeso, entre otros).
Figura 1.21: Plataformas de escenario con cadenas de elevaci´on.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Plataformas de orquesta, estas plataformas cuentan con un sistema de cadenas
r´ıgidas para proporcionarles movimiento y flexibilidad a la hora de adaptar el
Figura 1.22: Plataformas de orquesta.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
- Plataformas de sala, para ´area con m´ultiples fines, como pueden ser salas
multifuncionales, auditorios, etc. Los espacios anteriores son los que se pueden
transformar con estas plataformas. Posibilitan disponer de una pendiente o su
inclinaci´on seg´un las necesidades. Algunos ejemplos de este tipo de plataformas
son las plataformas inclinables o de elevaci´on.
Figura 1.23: Plataformas de sala.
(Cortes´ıa de ThyssenKrupp➤)
1.3.4.
Tipos de accionamiento
A continuaci´on se presentar´an los principales sistemas de accionamiento
usa-dos mayormente en la industria para facilitar el movimiento de cualquier tipo de
1.3.4.1. Pi˜n´on-cremallera
Los sistemas de accionamiento pi˜n´on-cremallera suelen venderse conjuntamente
con el motor y la reductor, todo integrado en un mismo bloque. Los sistemas de
ac-cionamiento dan un mejor momento de inercia, es decir, menor, una mayor frecuencia
natural, mejor eficiencia y precisi´on sin depender de la longitud de desplazamiento.
Una de sus principales ventajas es su versatilidad en relaci´on a la flexibilidad de la
longitud a salvar. Su configuraci´on es r´apida y sencilla, esto se traduce en una mayor
fiabilidad y un mantenimiento sencillo, todo ello lo convierte en uno de los sistemas
de accionamiento preferidos por la industria.
Figura 1.24: Pi˜n´on-cremallera con motor y reductora.
(Cortes´ıa de Wittenstein➤)
Una de los principales problemas que poseen estos sistemas son los desajustes
entre pi˜n´on y cremallera, pero su soluci´on consiste en usar de forma combinada
precargas mec´anicas o el´ectricas aplicada a los reductores instalados en t´andem. Por
otro lado, es aconsejable aumentar la rigidez lineal total del sistema, aumentando la
rigidez de cada uno de los componentes de los accionamientos del pi˜n´on-cremallera,
esto se traducir´a en facilitar la configuraci´on de los par´ametros de control y en una
mayor precisi´on en la transmisi´on del movimiento. Finalmente, el nivel de rigidez
de un accionamiento lineal se indica dependiendo del eje accionado sobre el que
se aplica la fuerza, la rigidez total se constituye por la suma de tres componentes:
torsional, que depende del sistema interno de engranajes de la reductora acoplada,
radial, que depende de la flexi´on del eje que conecta el reductor a la cremallera y
Figura 1.25: Soluci´on en t´andem.
(Cortes´ıa de REDEX➤)
1.3.4.2. Cadena-pi˜n´on
Los sistemas de accionamiento cadena-pi˜n´on permite transmitir un movimiento
giratorio entre dos ejes paralelos, pudi´endose modificar la velocidad de rotaci´on,
pero no el sentido de giro de un eje respecto al otro. El sistema est´a compuesto por
una cadena sin fin, esto quiere decir cerrada, y ruedas dentadas (pi˜nones) en los que
engranan los eslabones de la cadena sin fin. Estos pi˜nones est´an conectados a los
ejes de los mecanismos conductor y conducido y se encuentran fijos uno respecto el
otro.
Figura 1.26: Soluci´on en t´andem.
(Cortes´ıa de Google)
Las cadenas tienen libertad de movimiento en una direcci´on y deben engranar
de forma precia con los dientes de los pi˜nones. Los pi˜nones suelen ser una placa de
que var´ıe la velocidad de la rueda conducida. Este sistema de accionamiento evita
los problemas de deslizamiento que podr´ıan tener los sistemas de correa-polea.
Las principales ventajas que posee este sistema son: relaci´on de transmisi´on
cons-tante aun cuando transmiten grandes potencias entre ejes, esto deriva en una mayor
eficiencia mec´anica, mejor rendimiento y no necesitan estar demasiado tensas, al
contrario que ocurre con las correas, esto afecta positivamente a los pi˜nones que
tendr´an menos aver´ıas. Y como desventajas tienen las siguientes: costoso, ruidoso
y funcionamiento poco flexible debido a la no inversi´on del sentido de giro ni la
transmisi´on de ejes cruzados, adem´as de necesitan lubricaci´on o engrase.
Figura 1.27: Buje trasero de bicicleta para cambio de velocidades.
(Cortes´ıa de Google)
1.3.4.3. Correa-polea
Los sistemas de correa-polea permiten la transmisi´on de un movimiento
girato-rio entre un par de ejes separados una distancia determinada, permiten aumentar,
disminuir o permanecer constante la velocidad de giro del eje conductor, as´ı
co-mo, invertir o mantener la direcci´on de giro de los ejes. Sistema muy empleado en
electrodom´esticos, aparatos electr´onicos y motores t´ermicos. Se pueden emplear en
sistemas con ejes paralelos o entrecruzados formando ´angulos entre 0o y 90o.
La utilidad principal para los que se usan estos sistemas de transmisi´on son
multiplicadores de velocidad consistentes en dos ejes (conductor y conducido), dos
transmitir´a el movimiento y bases de fijaci´on para las poleas. No obstante, pueden
disponer de poleas tensoras o locas para optimizar el comportamiento del sistema. La
polea tensora consiste en un cilindro ajustable apoyado sobre la correa que permite
aumentar la tensi´on de la misma. Y la polea loca consiste en una polea similar a
la anterior o una polea doble solidaria de igual o distinto di´ametro intermedia, es
decir, que no mueve ning´un eje motriz. Esta ´ultima es m´as ´optima que la primera
debido a que es capaz de tensar y enlazar, multiplicar velocidades o modificar el
sentido de giro entre las dos poleas, conductora y conducida con eje solidarios para
la transmisi´on de movimiento.
Figura 1.28: Correa-polea con polea tensora.
(Cortes´ıa de Google)
1.3.4.4. Linklift o cadena r´ıgida
Tambi´en puede recibir el nombre de accionador de cadena lineal, accionador
de cadena a tracci´on y compresi´on, accionador de cadena el´ectrico o accionador de
cadena en columna. Muy usado en compartimentos de cierre, gatos, cargas a tracci´on
y compresi´on y elevadores. Este accionamiento esta constituido por un pi˜n´on maestro
que mueve una cadena telesc´opica, su principio de funcionamiento es como el de una
cremallera. El pi˜n´on se encuentra motorizado, pero dentro de la misma caja soporte
de la cadena. Dicha cadena est´a formada por eslabones que giran hasta 90o, por lo
que pueden curvarse hacia un lado, adem´as, esto permite que la cadena se pueda
Figura 1.29: Cadena r´ıgida o Linklift.
(Cortes´ıa de Google)
1.3.4.5. Hidr´aulico o neum´aticos
Los accionamientos o actuadores del tipo hidr´aulico son similares a los
neum´ati-cos. La diferencia entre ellos es la tecnolog´ıa usada para que con su compresi´on se
logre transmitir el movimiento, en los hidr´aulicos son aceites minerales a una presi´on
de entre 50 y 100 bar, con excepciones de hasta 300 bar, y en los neum´aticos se suele
usar aire comprimido, por lo que los motores normalmente usado para cada tipo son
de aletas y pistones, y aletas rotativas y pistones axiales, respectivamente. Debido a
que el grado de compresibilidad de los aceite minerales es menor que el del aire, en
los actuadores hidr´aulicos se obtienen precisiones mayores, as´ı como elevadas fuerzas
y pares de trabajo. Otra ventaja que presentan los hidr´aulicos es su capacidad de
soportar carga en est´atico, sin aporte de energ´ıa. Por otro lado, alguna desventaja
que presentan frente a los neum´aticos son las fugas presentes en sus instalaciones
de-bido a las altas presiones que deben soportar, se trata de instalaciones m´as robustas
y pesadas, consecuentemente m´as caras que las instalaciones neum´aticas.
Figura 1.30: Esquema de instalaci´on para actuador hidr´aulico o neum´atico.
1.3.4.6. Husillo a bolas
Esta tecnolog´ıa impera en las m´aquinas de mecanizado de alta velocidad. Este
mecanismo proporciona velocidades de hasta 120 m/min y aceleraciones de 1 g.
Un sistema de accionamiento mediante husillo a bolas deber´ıa conseguir una alta
productividad de la m´aquina, maximizando la velocidad de avance y la aceleraci´on,
y manteniendo la fuerza de avance constante. Su precisi´on depende de: la rigidez
din´amica y est´atica de los elementos mec´anicos que la conforman y de la estabilidad
t´ermica, ya que puede sufrir contracciones o dilataciones.
Figura 1.31: Husillo a bolas con rodamiento de INA.
(Cortes´ıa de INA)
1.3.4.7. Sistema Spiralift
La tecnolog´ıa Spiralift, como bien se puede intuir de su traducci´on, elevador en
espiral, se usa como elevadores de plataformas, de orquesta, de escenarios y pianos.
Emplea dos bandas de acero inoxidable que forman una columna firme y estable.
Estos sistemas requieren motores de baja potencia por eficiencia mec´anica,
acep-tan dise˜nos modulares para adaptarse a cualquier tipo de plataformas y permiten
estar conectados entre ellos. Otras ventajas que presentan son: sistemas
autom´ati-cos invisibles e integrados, operaci´on simple con control remoto, preestablecimiento
de configuraciones muy usadas, r´apida transformaci´on, m´ınimo manejo y sistema
Figura 1.32: Sistema Spiralift.
(Cortes´ıa de GALA SYSTEMS INC.)
1.3.4.8. Tambor y cable
Se trata de un sistema de accionamiento para ascensores mediante el m´etodo del
tambor o de enrollamiento sin engranajes, mediante un cable conectado al propio
tambor. Dentro de sistemas por cables podemos encontrar grupos expuestos en la
siguiente tabla 1.1 y mostrados en la figura 1.33.
Fig. M´etodo de cables Uso principal en ascensores
a Semienrollado (S´olo enrollado) De velocidad media baja
b Totalmente enrollado (Doble enrollado) De alta velocidad
c Tambor enrollador De uso dom´estico
d Tambor enrollador Peque˜nos de baja velocidad
e Totalmente enrollado (Doble enrollado) De alta velocidad
f Semienrollado (S´olo enrollado) De carga
g Semienrollado (S´olo enrollado) Sin sala de m´aquinas
h Semienrollado (S´olo enrollado) De carga de gran tama˜no
i Semienrollado (S´olo enrollado) De carga de gran tama˜no