Comprobar conjuntamente la máquina y su infraestructura de apoyo

Lo que el muelle recibe de la máquina

En mi primera conferencia PIANC APAC en Brisbane, me interesó cuánto de un problema del muelle todavía podía resolverse mediante el diseño de la máquina. Normalmente abordo estas decisiones desde la máquina. La conferencia reunió esa perspectiva con la de las personas responsables del atraque y de la operación portuaria en su conjunto.

En la presentación de Dalrymple Bay se indicó que el nuevo cargador de barcos tenía una masa superior en más de un 30 por ciento a la del anterior. Según entendí el caso, la máquina y el atraque se desarrollaron conjuntamente: la separación entre apoyos de esquina y la disposición de los bogies se ajustaron teniendo en cuenta las vigas de riel y los pilotes existentes. Aun así, fueron necesarias intervenciones específicas en el atraque. La lección útil fue estudiar la disposición de ruedas antes de aceptar que un refuerzo extenso era inevitable. [1]

La masa adicional todavía debía soportarse. Sin embargo, cambiar dónde se sitúan los grupos de ruedas y cómo se reparten las reacciones puede reducir un momento concreto en una viga o redistribuir la demanda entre apoyos. Un menor efecto determinante en un elemento no significa que hayan disminuido la carga vertical total, todas las cargas de rueda o todas las reacciones de los pilotes.

Defina cómo cambia el régimen de servicio

Un mayor caudal no implica automáticamente mayores cargas máximas de rueda. Más horas de operación pueden aumentar las repeticiones de carga sin cambiar la reacción máxima. Una máquina de sustitución más pesada, más material transportado en la máquina, un centro de gravedad distinto o una mayor velocidad de operación pueden afectar a diferentes partes de la evaluación de cargas.

Determine qué cambia en la operación propuesta: masa instalada, material retenido, material transportado, velocidades, horas de operación y movimientos de traslación o giro. Después evalúe las acciones máximas, su distribución y los ciclos de carga pertinentes. Un mismo aumento de producción puede requerir una respuesta de ingeniería distinta según cómo se consiga.

Proporcione acciones correspondientes a una misma condición

Los máximos separados de fuerzas verticales, longitudinales y transversales pueden corresponder a posiciones y casos distintos de la máquina. Combinarlos puede crear una condición irreal; seleccionarlos sin las acciones concurrentes puede omitir una interacción determinante. Una mayor compresión puede mejorar la resistencia al levantamiento o al deslizamiento por fricción, por lo que combinar la máxima fuerza horizontal con la máxima compresión no es automáticamente conservador.

Entregue acciones simultáneas con sus signos para el conjunto completo de apoyos, incluidas las cargas y posiciones de ruedas individuales cuando corresponda. Indique la configuración de la máquina, el sistema de coordenadas, los puntos de aplicación y las direcciones de las fuerzas. Identifique los valores característicos o de diseño, los factores de las acciones y los incrementos dinámicos ya incluidos, así como las combinaciones que todavía debe realizar el diseñador receptor. Conserve los casos de origen y las componentes de las acciones.

La separación entre ruedas cambia la respuesta

Considere una viga de riel simplemente apoyada de luz L, sometida a dos cargas verticales de rueda iguales P, simétricas respecto al centro de la luz y separadas una distancia s. Ignore el peso propio, la dinámica y otras cargas. Cada reacción de apoyo es P. El momento flector entre las ruedas es P × (L − s) ÷ 2. Aumentar la separación de L/4 a L/2 reduce este momento en la configuración centrada en un tercio, mientras que la carga vertical total sigue siendo 2P.

Para la misma viga idealizada durante la traslación, el momento máximo disminuye de 0.3828PL a 0.2813PL, una reducción del 26.5%. Si además cada carga de rueda aumenta un 20% con la mayor separación, el momento máximo durante el movimiento sigue siendo un 11.8% menor, mientras que la reacción máxima de apoyo aumenta un 2.9% y la carga de rueda un 20%. Estos máximos se producen en posiciones de traslación distintas. Evalúe la disposición completa, incluidos los tramos continuos, los grupos de ruedas vecinos, los efectos locales en el riel y las cimentaciones.

Compruebe cómo influyen los apoyos en la máquina

Los balancines y los apoyos articulados solo reparten las cargas dentro de su recorrido disponible y de su estado real. Compruebe el contacto, las holguras, las articulaciones agarrotadas, los topes y los desplazamientos de riel creíbles. Asignar reacciones iguales a grupos de ruedas idénticos puede ocultar las consecuencias de perder articulación o contacto.

Un apoyo irregular no produce la misma respuesta en todas las máquinas. Algunos movimientos pueden acomodarse mediante la articulación o la inclinación de toda la máquina. Otros pueden deformar el bastidor o redistribuir las reacciones. Examine el mecanismo real antes de atribuir al asentamiento una mayor resistencia al giro, cargas de borde en el rodamiento o fuerzas desiguales en los cilindros.

El diseñador de la infraestructura debe devolver los desplazamientos y giros de los rieles y los asentamientos diferenciales para los casos pertinentes. Combínelos con las desviaciones medidas usando coordenadas coherentes y un estado de referencia definido, sin contabilizar dos veces deformaciones ya presentes en el levantamiento. El diseñador de la máquina debe comprobar el contacto, la articulación, la inclinación y las distorsiones transmitidas a los mecanismos conectados. Utilice análisis de sensibilidad o un modelo conjunto cuando la interacción afecte a la decisión.

Distinga la geometría del estado y la capacidad

Un levantamiento de rieles establece la geometría en un momento concreto. No determina directamente la rigidez de los apoyos ni la capacidad estructural. La inspección establece el estado dentro de su cobertura. Recupere planos y modificaciones, mida las pérdidas de sección pertinentes e identifique incertidumbres en conexiones y cimentaciones. Incluya la posición del riel respecto al alma de la viga, además de la trocha, el nivel y la alineación.

La excentricidad del riel puede introducir flexión local repetida en el ala y el alma al pasar las ruedas. Si el detalle de conexión es comparable, pueden aparecer grietas de fatiga en la unión entre el ala y el alma. [2] Investigue las grietas sin explicación considerando el detalle real, la fabricación, la corrosión, las restricciones y el historial de cargas, además del comportamiento de los apoyos. Un mecanismo plausible no constituye un diagnóstico.

En máquinas sobre orugas, evalúe las orugas y el terreno conjuntamente

La presión sobre el terreno varía con la configuración de la máquina, la posición de la carga y el contacto de las orugas. El peso medio de la máquina dividido por el área nominal de las orugas es solo un valor de evaluación preliminar. Determine la distribución de presiones y evalúe la resistencia del terreno, los asentamientos totales y diferenciales y la inclinación admisible de la máquina para las condiciones de operación.

Las placas de acero o plataformas de reparto pueden mejorar la distribución de cargas, pero su presencia no demuestra un comportamiento adecuado de capacidad portante o asentamiento. Compruebe su resistencia, rigidez y contacto junto con el terreno subyacente, incluidas las capas débiles más profundas. La guía CICA/CANZ aborda estos principios para grúas. [3] Las máquinas que operan sobre plataformas de lixiviación requieren su propia base de evaluación geotécnica y del equipo.

Compruebe la instalación del rodamiento para el régimen de servicio revisado

La evaluación de un rodamiento de giro necesita fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco concurrentes para los casos pertinentes, junto con el espectro de servicio. El par alrededor del eje vertical de giro es una acción distinta. Restablecer un momento de equilibrio no demuestra que las fuerzas del rodamiento, la demanda en los pernos o la vida útil permanezcan iguales.

La guía del fabricante distingue entre capacidad estática, capacidad de los pernos y vida útil, y solicita espectros de carga, movimientos de giro, velocidades y demanda en los engranajes. [4] Obtenga la evaluación del rodamiento seleccionado para el régimen de servicio propuesto. Una curva genérica de catálogo no demuestra la aceptación de la instalación completa.

La estructura de montaje forma parte de esa instalación. La deformación local puede concentrar las cargas en las pistas aunque la tensión global del pórtico sea aceptable. [5] Compruebe los anillos de apoyo, las conexiones, la planitud, la precarga de los pernos y la separación de las juntas frente a los requisitos del rodamiento seleccionado. Para un rodamiento que se conservará, concilie su identificación, estado e historial de operación con el servicio adicional previsto. Reducir las cargas futuras no elimina el daño anterior.

Incluya acciones repetidas y fallos creíbles

La traslación normal incluye fuerzas de aceleración, frenado y guiado. La guía de Mid West Ports aborda la tracción de frenado y la distribución de accionamientos para minimizar la marcha oblicua. [6] Las acciones repetidas pueden contribuir a la fatiga. Evalúe los rangos de carga, los ciclos, la distribución de recorridos y el servicio anterior pertinentes; una comprobación satisfactoria de resistencia ante la carga máxima no establece la vida de fatiga restante.

Evalúe los fallos de accionamiento, las paradas de emergencia, el estacionamiento y las condiciones de sujeción ante tormentas según su propia base física. Siga las fuerzas de topes amortiguadores, mordazas y anclajes hasta la estructura de apoyo. Si se considera que una protección limita la demanda, determine las fuerzas desarrolladas durante la detección, la respuesta del control y la detención. Un ajuste de disparo por sí solo no establece la carga estructural máxima.

Utilice mediciones para comprobar el modelo

El pesaje puede comprobar la masa calculada, el centro de gravedad y el reparto de reacciones en una configuración definida. Registre la posición de la máquina, el material retenido, el estado del equipo y la incertidumbre de medición. Durst y Vogt tratan este uso del pesaje y su dependencia del método de medición. [7] Una única condición medida no valida toda la envolvente de operación. Combine las mediciones con los registros de configuración y los casos de evaluación que realmente pueden respaldar.

Extienda la evaluación a cada etapa temporal

La recuperación tras el ciclón en Groote Eylandt mostró la relación entre máquina y muelle bajo una condición distinta. El relato de Aurecon describe la estabilización y demolición por etapas alrededor del cargador de barcos y la subestación marítima dañados. Se instalaron apoyos temporales desde arriba, y su diseño dependió de qué partes supervivientes de la estructura dañada podían soportarlos. [8]

La lección de ingeniería es que cada etapa importante de desmontaje puede cambiar el sistema estructural. Desaparecen apoyos, cambia la continuidad y las restricciones temporales soportan acciones ausentes del modelo operativo. En algunas etapas, la trayectoria temporal de cargas constituye el trabajo principal. Evalúe las configuraciones importantes y las transiciones entre ellas, incluidos el desmontaje, el izado con gatos y la sujeción temporal.

Acuerde la información necesaria para autorizar la ejecución

Una superación detectada en la evaluación preliminar sigue sin resolverse hasta que una evaluación justificada o una medida de diseño aceptada la aborde. Un modelo refinado puede reducir una demanda aparente, pero también revelar una condición peor. Compare cambios de disposición, refuerzos y medidas operativas con la misma base acordada.

Antes de autorizar la ejecución, identifique el caso determinante en cada interfaz, la capacidad y los límites de movimiento aceptados, y las verificaciones pendientes. Coordine las comprobaciones de masa instalada, geometría de rieles, articulación y montaje del rodamiento con la puesta en servicio. La guía de equipos de Australia Occidental aborda las cimentaciones adecuadas, la estabilidad durante la instalación y las comprobaciones frente a las especificaciones de diseño durante la puesta en servicio. [9] Toda restricción operativa considerada en la evaluación también debe incorporarse a los controles y a los documentos de operación.

ACE puede desarrollar conjuntos de acciones de la máquina y evaluar opciones de disposición junto con especialistas en infraestructura y rodamientos. El resultado debe mostrar qué necesita cambiar, dónde la evidencia respalda conservar los activos existentes y qué condición sin resolver todavía podría modificar el alcance.