Perfiles extruidos en caliente para plumas de puentes grúa
Cada kilogramo de la pluma de una grúa lo soporta la propia grúa antes de soportar cualquier otra cosa, por lo que la sección utilizada influye directamente en la carga útil que la máquina puede levantar. Para esta aplicación, Montanstahl desarrolló perfiles especiales extruidos en caliente en acero al carbono S355J2 cuyo espesor de pared varía a lo largo de la sección, con material añadido donde se concentran las tensiones y eliminado donde no es necesario, y con las bridas de fijación para suspensiones de cable y sistemas de carro conformadas directamente en la geometría en lugar de soldarse después.
Donde los perfiles estándar llegan a su límite
El diseño de grúas impone exigencias específicas tanto al material como a la geometría, y los perfiles estándar a menudo se quedan cortos cuando crece la luz, aumentan las cargas o las condiciones de servicio se vuelven inusuales. En los puentes grúa, una sección estructural debe combinar capacidad portante, peso reducido y estabilidad dimensional bajo esfuerzos dinámicos, tres propiedades que una viga de catálogo solo equilibra mediante compromisos, porque su forma se optimizó para un caso general y no para este. Para mejorar la eficiencia, la seguridad y la durabilidad, se desarrollan por tanto perfiles especiales pensados específicamente para las necesidades de la industria de la elevación, integrando varias funciones en una única geometría optimizada en lugar de construirlas a partir de piezas separadas. Las secciones de este tipo son clave en la maquinaria y los equipos de manipulación, donde la estructura y el mecanismo deben diseñarse conjuntamente.
Cuatro exigencias que tiran en direcciones opuestas
Lograr un rendimiento estructural fiable en condiciones exigentes significaba cumplir cuatro requisitos a la vez. La pluma debe soportar cargas elevadas, tanto las cargas puntuales que aplica el carro dondequiera que se detenga como las fuerzas dinámicas que se generan al levantar, acelerar y frenar la carga. El peso debe optimizarse, ya que una estructura más ligera es más fácil de montar y deja una mayor parte de la capacidad nominal para la carga útil en lugar de para la propia grúa. La rigidez torsional debe ser suficiente para que la grúa se mantenga estable al máximo alcance, donde una carga excéntrica tuerce la pluma sobre su eje. Por último, el perfil debe ser económico de fabricar, porque una sección que rinde a la perfección pero cuesta demasiado nunca llega a producción. Resistencia, rigidez y ligereza entran en conflicto directo, y la única forma de satisfacerlas todas es llevar el material allí donde más trabaja.
Contexto de aplicación
La optimización de la geometría y la selección del material resolvieron juntas el conflicto. Los espesores de pared se variaron a lo largo del perfil, con refuerzo donde la sección está más solicitada y material eliminado en el resto, lo que mejora la relación resistencia/peso sin cambiar el volumen alrededor del cual se diseñó la grúa. Las bridas de fijación para las suspensiones de cable y el sistema de carro se integraron directamente en la geometría, de modo que elementos que de otro modo se soldarían pasan a formar parte de la forma extruida, eliminando uniones que suponen tanto un coste como un problema de fatiga. El acero de alta resistencia S355 aportó la capacidad a tracción y compresión para estructuras más ligeras que salvan mayores luces y levantan más. La extrusión en caliente es adecuada para este tipo de sección porque en una sola pasada produce de forma económica contrasalidas y espesores de pared variables, incluso en cantidades limitadas. Los perfiles se desarrollan como perfiles especiales a partir del plano del fabricante; los detalles están en las Q&A técnicas.