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proyecto de análisis de una grúa
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Autores: Cadena Jhon, Montero Nicolás, Patarroyo Natalia Docente: Jhon Jairo Basto Vega 2025
Resumen El presente trabajo de segundo corte busca diseñar y construir una grúa tipo torre a escala utilizando materiales reciclables como madera de cedro, clavos, cuerdas, cables y elementos mecánicos como un motorreductor de 6kg*cm a 130 RPM (12V) para así evaluar su resistencia. El modelo de esta Grúa alcanza 65 cm de altura y un brazo es de 30 cm de largo, aplicamos los principios de la física que incluyen las 3 leyes de Newton, que son el equilibro, la relación fuerza-aceleración y acción-reacción, para así poder evaluar su capacidad de carga. Calculamos una escala de 1:60 con respecto a una grúa real de 40 metros. Figura 1 Grúa torre utilizada en la industria de la construcción. Nota. Imagen tomada de Serviresa (2019). Grúa torre. Introducción La construcción de una torre grúa surge como una alternativa para el desarrollo de un prototipo función a escala, en donde ponemos en practica todo lo aprendido en clase. Esta grúa representa uno de los elementos más importantes en los procesos constructivos actuales, ya que permite el traslado y la elevación de cargas en alturas considerables. Para ello realizamos un diseño técnico que se ajustara a las necesidades de este proyecto, buscando que la estructura fuera estable, que materiales usaríamos para que resistiera el peso y como distribuir el contrapeso. Cada paso del proceso fue un aprendizaje, lleno de ajustes, pruebas y errores, pero también de creatividad y trabajo en equipo. Marco Referencia La grúa torre es una de las herramientas más representativas dentro del sector de la construcción, ya que permite levantar y movilizar materiales pesados a diferentes alturas, facilitando el trabajo en obras de gran envergadura. El funcionamiento de nuestra grúa se basa en principios físicos como el equilibrio de fuerzas, el momento de torsión y la transmisión de movimiento,
Figura 2 Diagrama de la grúa Mini Titan Para la evaluación del funcionamiento realizamos pruebas de estabilidad, análisis de fuerzas y aplicación de las leyes de Newton para comprobar la relación entre carga, aceleración y resistencia. Observamos variables como materiales utilizados, capacidad de carga y comportamiento dinámico de la estructura. Finalmente, analizamos los resultados obtenidos, identificando mejoras y ajustes que ayudaron a optimizar el diseño y funcionamiento del modelo de esta grúa. Este diseño metodológico permite una documentación clara y detallada del proyecto, facilitando su análisis y comprensión. Resultados El resultado que obtuvimos al desarrollar nuestra grúa Mini Titan, fue a través de pruebas experimentales, verificamos que la grúa soportara una carga máxima de 1. kg, demostrando la eficiencia del diseño de celosía en la distribución de esfuerzos. Realizamos el cálculo del momento de torsión y la ecuación de equilibrio de momentos y determinamos el contrapeso necesario para garantizar la estabilidad de la estructura. Para el cálculo del contrapeso, aplicamos el principio de momentos, asegurando así el equilibrio estructural y evitando que la grúa de desplome. Tuvimos en cuenta las siguientes dimensiones para realizar los cálculos del contrapeso
Para mantener la estabilidad de la grúa y evitar el vuelco, colocamos un contrapeso mínimo de 900 gramos en el extremo opuesto del brazo, a 20 cm del eje de giro. Este cálculo confirma la importancia de la correcta distribución del peso para que optimizara así la resistencia su funcionalidad. Realizamos los cálculos de la tensión de los cables, donde se analiza la fuerza que ejerce en Newtons (N). Figura 3 Cálculos de Tensión de cuerda en reposo y con Aceleración Figura 4 Cálculos de Tensión de cuerda y aceleración del motor Conclusión La conclusión que obtuvimos fue que al integrar materiales reciclados que fueran resistentes y aplicando los principios de ingeniería estructural se puede hacer una representación de una grúa exacta a escala 1:60. A lo largo del proceso, también pudimos identificar la importancia del diseño de celosía para la distribución de cargas, ya que esto mejora la estabilidad y resistencia de la estructura. Los cálculos que realizamos demostraron que para garantizar el equilibrio se requería un contrapeso de 900 gramos, ubicado a 20 cm del eje de giro, lo que permitió que pudiera levantar una carga máxima de 1.2 kg sin comprometer la funcionalidad del sistema. Las pruebas que realizamos nos mostraron la viabilidad del modelo, validando los principios de la Primera, Segunda y Tercera Ley de Newton, así como el concepto de momento de torsión, esenciales para el análisis dinámico de la grúa. En base a esto concluimos que la correcta distribución del peso, el ajuste de los cálculos y la estabilidad de la estructural son factores importantes para que el funcionamiento sea eficiente, incluso a escala reducida. Citas Bibliográficas Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Principios de física: Mecánica, ondas y termodinámica. Cengage Learning. Serviresa. (2019). Grúa torre utilizada en la industria de la construcción. Serviresa Ingeniería.
