Dimensionamiento de amortiguadores hidráulicos para grúas: energía de impacto, carrera y fuerza
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Un amortiguador hidráulico para grúas tiene una única función: detener una grúa o un carro en movimiento al final de su camino de rodadura sin dañar la grúa, el tope final de carrera ni el edificio. Su elección se reduce a tres valores: cuánta energía debe absorber el amortiguador, qué carrera cabe en el espacio disponible y cuánta fuerza puede soportar la estructura. Esta guía muestra el cálculo paso a paso, con ejemplos resueltos basados en la serie HB de KRANHAUSS.
Cómo funciona un amortiguador hidráulico
Cuando la grúa golpea el amortiguador, el vástago del pistón impulsa el aceite a través de orificios calibrados. La resistencia del aceite convierte la energía cinética de la grúa en calor, y un resorte de retorno vuelve a extender el vástago una vez que la grúa se ha detenido. En la mayoría de los amortiguadores hidráulicos industriales, la sección de los orificios se reduce a medida que entra el pistón, de modo que la fuerza de frenado se mantiene casi constante a lo largo de toda la carrera.
Esa fuerza casi constante es la principal diferencia con respecto a los amortiguadores de resorte y de poliuretano, cuya fuerza aumenta a medida que se comprimen. Para la misma energía y la misma carrera, un amortiguador hidráulico transmite la menor fuerza máxima a la grúa y al tope final de carrera, y casi no devuelve energía en forma de rebote.
Paso 1: Recopile los datos de partida
Antes de cualquier cálculo necesita cuatro valores:
- Masa en movimiento m: el peso propio de la grúa o del carro, más la carga útil cuando se desplaza con la grúa. Una carga guiada rígidamente se computa en su totalidad; el tratamiento de una carga suspendida libremente depende de su norma de diseño. Si tiene dudas, inclúyala: el resultado queda del lado de la seguridad.
- Velocidad de impacto v: la velocidad de traslación en el momento del impacto. Algunas reglas de diseño permiten un valor reducido, a menudo el 70 % de la velocidad nominal, cuando la grúa dispone de deceleración automática o de finales de carrera. Sin ellos, utilice la velocidad nominal completa.
- Número de amortiguadores n que reciben el impacto al mismo tiempo, normalmente dos por extremo del camino de rodadura (uno por carril).
- Espacio y estructura: la longitud disponible para el amortiguador y la fuerza que pueden soportar el tope final de carrera y la estructura de la grúa.
Paso 2: Calcule la energía de impacto
La energía que hay que absorber es la energía cinética de la masa en movimiento: E = ½ · m · v². Con m en kg y v en m/s, E se obtiene en julios; divida entre 1.000 para obtener kJ. Para convertir velocidades de m/min a m/s, divida entre 60.
Los amortiguadores que reciben el impacto se reparten esta energía, por lo que cada uno debe absorber E / n. Cuando la masa no está centrada, por ejemplo en un puente grúa con el carro en un extremo, un lado soporta una parte mayor: dimensione los amortiguadores para el lado más cargado.
La velocidad es el factor más importante, porque la energía crece con el cuadrado de la velocidad. Reducir la velocidad de impacto al 70 % reduce la energía al 49 %.
Ejemplos resueltos
50 t a 60 m/min, 2 amortiguadores
Energía total 25 kJ, 12,5 kJ por amortiguador
| Modelo | Capacidad W | Carrera | Fuerza F |
|---|---|---|---|
| HB 063 100 | 15 kJ | 100 mm | 170 kN |
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
200 t a 40 m/min, 2 amortiguadores
Energía total 44,4 kJ, 22,2 kJ por amortiguador
| Modelo | Capacidad W | Carrera | Fuerza F |
|---|---|---|---|
| HB 080 100 | 23 kJ | 100 mm | 260 kN |
| HB 063 150 | 23 kJ | 150 mm | 170 kN |
| HB 063 200 | 30 kJ | 200 mm | 170 kN |
Los ejemplos utilizan la velocidad nominal completa y ningún factor de diseño adicional. Las cifras proceden de la tabla de datos HB; la calculadora de la página del producto hace lo mismo con sus propios valores.
Paso 3: Elija capacidad, carrera y fuerza
Elija un amortiguador cuya capacidad de energía W sea como mínimo igual a la energía por amortiguador. Cada tamaño HB está disponible con carreras de 100 a 800 mm y, para una misma energía, puede compensar carrera y fuerza: una carrera más larga detiene la grúa con más suavidad y carga menos el tope final de carrera.
A continuación, compruebe la fuerza de amortiguación F frente a lo que pueden soportar el tope final de carrera y la grúa. La deceleración de la grúa es aproximadamente F dividida entre la masa que actúa sobre cada amortiguador; mantenerla baja protege la grúa, la carga y al operador.
Si su norma de diseño añade factores, como coeficientes dinámicos, márgenes de seguridad o una fuerza de accionamiento que sigue empujando durante la carrera, aplíquelos a la energía antes de compararla con W.
La serie HB de un vistazo
| Tamaño | Carreras | Capacidad de energía W | Fuerza de amortiguación F |
|---|---|---|---|
| HB 063 | 100–800 mm | 15–60 kJ | 70–170 kN |
| HB 080 | 100–800 mm | 23–109 kJ | 150–260 kN |
| HB 100 | 100–800 mm | 38–240 kJ | 330–420 kN |
| HB 125 | 100–800 mm | 60–435 kJ | 590–670 kN |
Paso 4: Montaje y condiciones de funcionamiento
- Montaje: los amortiguadores HB se suministran con bridas de montaje frontal (FM) o de montaje trasero (RM); elija la que se adapte a su testero o a su tope final de carrera.
- Entorno: indíquenos si la grúa trabaja en interior o en exterior, en condiciones normales o agresivas, como polvo, humedad, ambiente salino o calor. Esto determina el sellado y el recubrimiento.
- Color: la carcasa puede pintarse en el color que usted elija; rojo, azul, amarillo, verde, negro y blanco son estándar.
- Contraparte: el amortiguador debe encontrarse de frente con una placa de choque plana o con otro amortiguador. Una desalineación carga lateralmente el vástago del pistón.
¿Hidráulico, de resorte o de poliuretano?
- Amortiguadores hidráulicos: la mayor energía en relación con su longitud, una fuerza casi constante y prácticamente sin rebote. La opción habitual para grúas pesadas o rápidas.
- Amortiguadores de resorte: almacenan la energía y devuelven la mayor parte, por lo que la grúa rebota; la fuerza aumenta de forma constante a medida que se comprime el resorte. Adecuados para grúas más ligeras y lentas.
- Amortiguadores de poliuretano (elastómero): compactos y económicos para energías bajas; su fuerza aumenta bruscamente cerca del final de una carrera corta.
KRANHAUSS ofrece los tres tipos; la página de amortiguadores para grúas los compara.
Amortiguadores para grúas →Preguntas frecuentes
¿Cómo calculo la energía que debe absorber un amortiguador para grúas?
Utilice E = ½ · m · v² con la masa en movimiento en kg y la velocidad de impacto en m/s, y divida el resultado entre el número de amortiguadores que reciben el impacto. Por ejemplo, 50 t a 60 m/min (1 m/s) dan 25 kJ, es decir, 12,5 kJ por amortiguador con dos amortiguadores.
¿Debe incluirse la carga útil en el cálculo del amortiguador?
Una carga guiada que se desplaza rígidamente con la grúa se computa en su totalidad. El tratamiento de una carga suspendida libremente depende de la norma de diseño que aplique. Incluirla da un resultado conservador.
¿Qué velocidad de traslación debo utilizar?
La velocidad en el momento del impacto. Algunas reglas de diseño permiten una velocidad de impacto reducida, a menudo el 70 % de la velocidad nominal, cuando hay instalados sistemas de deceleración automática o finales de carrera; en caso contrario, utilice la velocidad nominal.
¿Por qué elegir un amortiguador hidráulico en lugar de uno de resorte?
Un amortiguador hidráulico absorbe más energía en relación con su longitud, mantiene la fuerza de frenado casi constante y prácticamente no tiene rebote, de modo que la grúa y el tope final de carrera soportan fuerzas máximas menores.
¿Qué datos necesitan para preparar un presupuesto?
La masa en movimiento, la velocidad de traslación, el número de amortiguadores, la longitud de instalación disponible, el tipo de montaje y el entorno de funcionamiento. El formulario de presupuesto de la página del amortiguador hidráulico tiene un campo para cada uno de ellos.
Dimensione su amortiguador
Introduzca la masa y la velocidad de su grúa en la calculadora de la página HB, descargue la ficha técnica o envíenos sus datos para recibir una oferta por escrito.