Diseño de Cabrestantes de Varadero.

Un cabrestante, cabestrante o cabestante es un dispositivo mecánico, rodillo o cilindro giratorio, de eje vertical impulsado manualmente o por un motor sobre el que se arrolla un cable, una cuerda o una maroma, que sirve para arrastrar, levantar y/o desplazar objetos o grandes cargas. 

Los malacates eran máquinas de tipo cabrestante, de eje vertical, muy usadas en las minas, en los carros varaderos y en los barcos  que inicialmente tenían un tambor en lo alto del eje, y en su parte baja unas barras a las que se enganchan las caballerías o se aplicaba la fuerza humana   que lo movían. Posteriormente pasaron a utilizar energía eléctrica y el tambor se dispuso en posición horizontal adoptando la forma constructiva de un chigre, si bien la denominación de cabrestante de varadero se mantuvo.

  

1.- Varaderos.

Los varaderos son una de las infraestructuras portuarias que prestan servicios de reparación y mantenimiento a las embarcaciones. Normalmente constan de una rampa con raíles que se extiende desde la tierra hasta mar adentro sobre la que desliza una o varias camas (o carros) con ruedas móviles unidas por un cable, a un cabrestante (chigre) que los controla.

Hay dos tipos fundamentales de carros; los de tipo plano y los de contrapendiente. En este último el carro permanece paralelo a la línea de flotación del buque facilitando los trabajos de reparación del buque.

El tiro que debe realizar el carro para subir el buque se obtiene como:

F = Pt + Fr + Fv         siendo ;      Ft = Componente horizontal del peso

                                                     Fr = Fuerza pasivas en el carro

                                                     Fv = Fuerza del viento

                                                                      

·     La componente horizontal del peso a subir es de fácil cálculo aplicando;

 Pt = (Pb + Pc) . sen α,    siendo Pb el peso del buque, Pc el peso del carro y α el ángulo de la rampa

·    Las fuerzas pasivas son principalmente las de  rozamiento y la deformación de la rueda en el carril.  A efectos prácticos se considera:

Fr =  P . cos α ( w + fc. r + fr ) / R / d ,   siendo w el efecto del desplazamiento de la normal, fc el coeficiente de rozamiento del cojinete de la rueda , fr el coeficiente de rozamiento de la rueda con el carril, R el radio de la rueda, r el radio del eje de la rueda, y d el descentre de la carga.

El descentre de la carga se suele suponer de 2/3 y para la deformación, w,  se acepta 0,5% del radio de la rueda.

·    La fuerza del viento dependerá de su orientación, de la presión dinámica, de la superficie expuesta del buque y de su coeficiente aerodinámico.

Fv = S .q . c,     siendo S la superficie expuesta, q la presión dinámica y c el coeficiente aerodinámico .

2.- Cabrestante de varadero

El cabrestante de varadero se compone de un carretel donde se aloja el cable, un sistema de accionamiento que proporciona el tiro requerido, un sistema de estibado encargado de colocar ordenadamente el cable en el carretel y un chasis que soporta todo el conjunto. 

En la foto se puede ver un cabrestante para 1300 m. de cable de 40 mm de diámetro y un tiro de 80 Ton en primera capa diseñado por Carral Design y fabricado por Hidrofersa S.L.en el año 2016. 

Los parámetros principales que definen un chigre son el tiro nominal, la velocidad de izada y la capacidad del carretel.

El tiro nominal necesario en el cabrestante será el resultado de dividir el tiro en el carro entre el número de reenvíos y del rendimiento de estos. En el esquema adjunto se muestra el caso de un solo reenvío, pero lo normal son tres o más. Si se prevé la dificultad de la desvarada, por la poca pendiente del carro, se coloca una polea de desvarada en el final de la grada.

La velocidad media de izada dependerá de la longitud total de cable y el tiempo deseado de duración de la varada. A partir de estos dos valores podemos determinar la potencia del motor de accionamiento aplicando la fórmula:

     P = 0,23 . T . v  / η       siendo; T la tracción, v la velocidad y η 

                                                         el rendimiento del conjunto

Este rendimiento dependerá del tipo de reductor empleado. Viene indicado en los catálogos de los fabricantes.

El accionamiento se compondrá de un motor asíncrono, un variador de frecuencia y una reductora de engranajes. La reductora de engranajes debe tener una relación de trasmisión tal que consigamos las revoluciones necesarias en el carretel obtenidas a partir de:

     N =  v  /  (π . D_m)    siendo; v la velocidad media y D_m el diámetro                                                           medio.

El carretel debe tener unas dimensiones tales que pueda albergar todo el cable, podemos comprobar su capacidad mediante la expresión:

C = L (D² – d²) / 1350 / ز   siendo; L la longitud del carretel, D su diámetro exterior, d el diámetro interior y Ø el diámetro del cable

Aunque el motor eléctrico va dotado de un electro freno, el carretel suele incorporar su propio freno de cinta de control manual o automático. Por motivos de seguridad su capacidad de retenida suele ser de 1,5 a 2 veces superior al tiro del cabrestante.

Finalmente el sistema de estibación normalmente se compone de un carro con dos rodillos que van guiando el cable. El desplazamiento de los rodillos debe estar sincronizado con el giro del carretel de modo que para cada vuelta del carretel el avance del rodillo sea un poco mayor que el diámetro del cable. Así se garantiza que el cable se arrolla ordenadamente en el carretel sin que se solapen sus capas aumentado su vida útil y facilitando la desvarada.

Los autocargadores forestales. Riesgos en su uso.

 El autocargador (forwarder) es uno de los tractores forestales por excelencia empleado en el desembosque de los materiales a corta distancia.

La particularidad de este tractor está en sus componentes principales, por un lado, la caja o remolque en su parte trasera y el tractor con grúa o pinza que facilita enormemente la operación de carga y descarga. Sus ruedas son anchas causando muy poco daño al suelo y a la regeneración.

Solo se puede utilizar para trozas cortas de longitud similar, por lo que el árbol debe ser procesado en el lugar que se corta.

La cabina está protegida con un conjunto de barras, R.O.P.S. "Roll Over Protection Structure",  que evitan su hundimiento en caso de vuelco y de un sistema de protección F.O.P.S. (“Fallen Objects Protections System”), que protege el habitáculo de la invasión de objetos o ramas.

Los principales riesgos en el uso del autocargador son;

•       Vuelco lateral
•       Situaciones de pérdida de control
•       Caídas.
•       Atrapamientos.
•       Riesgos ergonómicos.
•       Vibraciones.
•       Sobreesfuerzos.
•       Ruido.
•       Atropellos
•       Incendio. 

Todos estos riesgos deben estar identificados y evaluados, Normalmente forman parte de un Manual del Operador que debe entregarse al operario que maneja la máquina y que, junto al certificado CE de conformidad de la máquina, debe estar a disposición de la Autoridad Laboral.

  

A modo de ejemplo se muestra el análisis para los atropellos o vuelcos con el autocargador:

Además el operario deberá disponer del siguiente equipo de protección individual:

•     Casco de seguridad con protector auditivo incorporado.
•     Botas de seguridad con puntera de acero.
•     Guantes de cuero.
•     Chaleco reflectante.
•     Máscara anti polvo (en zonas donde sea necesario).

Las reformas en los vehículos

Si estas pensando en cambiar la estética, mejorar las prestaciones de tu vehículo o modificar alguno de los datos que figuran en la tarjeta de ITV,  debes saber que el Reglamento General  te obliga a legalizar la reforma.

En los años 80 se podían reformar libremente los vehículos. Mi primer coche, un R-5, solo en el exterior se parecía al original  Hoy en día, toda modificación que altere los requisitos reglamentarios contenidos en el Real Decreto 2028/96 se considera reforma de importancia. Su tramitación está regulada en el Real Decreto 866/2010.

A continuación veremos los tipos de modificaciones contemplados en el Manual de Reformas de Vehículos y los pasos para realizar su tramitación.


Clasificación de las Reformas

Se  consideran reformas de importancia las que afectan a las funciones siguientes:

1.    Identificación del vehículo (matricula, nº de bastidor,…)

2.    Unidad motriz. (sistema de admisión, tipo de motor, escape, chip de potencia, depósitos,..)

3.    Transmisión (embrague, caja de cambios, nº de ejes motrices,..)

4.    Ejes y Ruedas (distancia entre ejes, ancho de vía, neumáticos,..)

5.    Suspensión (Sistema de suspensión,..)

6.    Dirección (volante, ayudas a la dirección,..)

7.    Frenos (frenos, mandos de accionamiento, sistemas auxiliares,..)

8.    Carrocería (plazas de asiento, cinturones, baquets, mamparas, instalación de elementos fijos, arcos de seguridad, rampas, grúas, caravanas,…)

9.    Alumbrado (elementos de alumbrado y/o señalización,…)

10.  Uniones entre vehículos (remolques, semirremolques,..)

11.  Datos en tarjeta de ITV (clasificación, masas, vehículos de competición,..)

  

Una vez hecha la modificación, y antes de 15 dias, el titular del vehículo debe presentar en la ITV,  la siguiente documentación:

a)    Dependiendo de la reforma Proyecto Técnico de la reforma y Certificado Final de Obra suscritos por Técnico titulado.

b)    Informe de conformidad de un laboratorio de reformas o del fabricante del vehículo

c)    Certificado del Taller en el que se efectúa la reforma

d)    La Documentación Adicional que para algunas reformas específicas exige el Manual de Reformas del Ministerio de Industria.

Que modificaciones no son reforma

 Es particularmente importante conocer aquellas modificaciones que por no ser reformas no necesitaremos tramitarlas. Siempre tendremos que emplear elementos homologados. Cada caso se deberá estudiar individualmente, pero de modo orientativo y aproximado algunos cambios que podemos hacer son:

• Separadores de ruedas de doble centraje o doble fijación, si el aumento de ancho de vía es menor de 30 mm. con respecto al valor que figura en la tarjeta de ITV, y sin sobresalir lateralmente de la carrocería
•  Colas de escape sin cortar el tubo original ni sobrepasar la defensa.
•  Neumáticos, si el aumento de diámetro exterior es menor del 3%  
• Llantas si el cambio en el ancho de vía es inferior a 30 mm.
•  Amortiguadores no regulables
• Refuerzos entre las torretas
• Relojes empotrados, cubrepedales, paneles informativos que no tapen la visión ni afecten a la zona próxima al volante
• Embellecedores exteriores, porta esquíes, molduras laterales, deflectores de aire en ventanillas, sensores de aparcamiento
• Pintado exterior del vehículo con pintura no reflectante
• Cambio en la altura del vehículo en menos de 5 cm., con respecto al valor que figura en la tarjeta de ITV  
• Alumbrado interior

Y si no legalizo la reforma

Casi todas las reformas si han sido adecuadamente estudiadas y ejecutadas aumentan la seguridad del vehículo. Si las haces libremente pueden ser contraproducentes para tu seguridad, te expones a la correspondiente multa y en caso de accidente la entidad aseguradora puede no hacerse cargo del siniestro

             La accesibilidad a las viviendas.                   Cuando salir de casa es un problema.

Rampa en portal existente

En muchos edificios residenciales el ascensor no llega al nivel del suelo de la calle, sino que su desembarco se produce en un descansillo separado por uno o varios escalones del portal. Para casi el 4% de la población española estos pocos escalones suponen una barrera infranqueable para salir de su casa. La solución ideal para evitarlos es añadir una rampa fija, pero en muchas ocasiones el espacio disponible no permite esta solución, y en otros la pendiente de esta rampa resulta excesiva.

Las soluciones que el mercado ofrece para resolver este problema son:

·         Prolongar el ascensor hasta el nivel de la calle.

Es el método ideal siempre que sea factible. El ascensor debe llevar a un lugar accesible donde cualquier usuario pueda desenvolverse. Para ello el espacio libre, o de maniobra, delante de la puerta debe tener 1,5 m. de diámetro. La puerta debe tener un ancho útil de 85 cm.

La altura de la cabina es de 2 m, y sus dimensiones como mínimo de 1,4 x 1,1 m. en los ascensores “adaptados” y de 1,2 x 0,9 m. en los “practicables". En este último caso la puerta puede ser de 80 cm. El ascensor dispondrá de pasamanos situado entre 90-95 cm. del suelo, y una botonera entre 90-120 cm., separada al menos 40 cm., de las esquinas de la cabina. La iluminación será de 300 lux como mínimo.

·         Plataformas elevadoras

Son semejantes a un ascensor pero apenas necesitan foso. Suelen constar de una base y unas protecciones laterales a media altura. Su funcionamiento normalmente es hidráulico. Al no tener techo sólo pueden usarlas personas en silla de ruedas. La futura norma europea fijará su capacidad de carga en 250 kg. Los controles deben estar situados de modo que puedan ser accionados por el usuario desde la silla de ruedas y debe disponer de parada de emergencia. Delante de la puerta hay que dejar el mismo espacio libre que dejaríamos para un ascensor. Además debe protegerse el foso y las zonas de delante y debajo de la plataforma.

·         Plataformas montaescaleras y Sillas Salvaescaleras

Plataforma elevadora

Ambos tipos necesitan una guía que se fija a la barandilla interior de la escalera sobre la que discurre la silla o la plataforma. La escalera debe tener un ancho superior a 1,05 m y la meseta sobre la que desemboquen tendrá una zona libre de 1,20 m. de diámetro. La futura norma europea fijará su capacidad de carga en 250 kg. En los edificios de uso público el ancho de la escalera será al menos de 2,10 m. El sistema de accionamiento puede ser hidráulico para tramos rectos o mecánico para tramos curvos o con diferente pendiente.

Las plataformas constan de una base plegable y de una protección lateral abatible. Cerrada ocupa unos 30-40 cm de ancho. Normalmente sólo pueden transportar a una sola persona. El embarque y desembarque se hace en la misma dirección. Sus controles deben estar situados de modo que puedan ser accionados por el usuario desde la silla de ruedas. La propia plataforma suele incorporar el motor.

Silla salvaescaleras

Las sillas salvaescaleras no están pensadas para usuarios en silla de ruedas. La silla dispone de un asiento con sus correspondientes elementos de seguridad, un respaldo, reposabrazos, reposapiés abatible y cinturón de seguridad.

Para facilitar el embarque y desembarque el asiento debe ser giratorio. El salvaescaleras deberá contar con dispositivos de protección en aquellas partes susceptibles de provocar daños, como el marco de la silla o el reposapiés.

Existen modelos en los que el asiento es abatible transformándose un una plataforma elevadora, siendo así apta para usuarios en silla de ruedas.

·         Rampas automáticas.

Hay dos tipos; las rampas rodantes y las rampas elevadoras.

Rampas rodantes. En estas, el suelo se desplaza a una velocidad inferior a 0,6 m/s. para que el usuario pueda salir y entrar fácilmente. La pendiente admitida en este caso es superior a la reglamentaria, sin embargo no se debe pasar del 10%.

Rampa mecánica elevadora

Rampas elevadoras. En esta el suelo de la rampa bascula sobre un eje horizontal situado en la parte alta de la escalera. De este modo modifica su pendiente hasta formar una superficie plana con el descansillo o el portal, permitiendo la circulación tanto de sillas de ruedas como de  personas andando. En estado de reposo la pendiente no debe superar el 15 %. Sus ventajas son:

Se adaptan fácilmente al espacio disponible siempre que la escalera sea recta. Son validas para personas con y sin silla de ruedas. Pueden usarlas varias personas al mismo tiempo. Tienen un bajo coste de mantenimiento. La obra civil que hay que realizar es muy pequeña.

El esquema de este modelo de rampa es el siguiente.

1.- Plataforma

2.- Eje de giro

3.- Soporte del cilindro

4.- Cilindro hidráulico

Las Calderas de Biomasa. ¿Son rentables en Galicia?

 

Hace muchos años en Galicia todas las casas rurales tenían su chimenea y su cocina de leña con la que se evitaba una buena parte del frío del invierno. Con la llegada de la tecnología de las calderas de gas oil, estas ocuparon el lugar de las chimeneas, fue un gran paso adelante por la comodidad que representan.

Hoy en día las calderas de biomasa han cerrado el círculo. Podemos decir que, no solo desde el punto de vista ecológico, sino también del económico, una caldera de biomasa aventaja claramente a una caldera de gas oil o de gas propano.

Con la caldera de biomasa podemos elegir desde quemar astilla, con considerable ahorro económico, hasta quemar madera o incluso pellet, en cuyo caso nos podemos olvidar de alimentar el pellet pues se puede hacer totalmente automatizado.

Como lo que muchas veces mandan son los números calculemos el ahorro que supone una caldera de biomasa frente a las demás. Para trasladar este ejemplo a tu caso particular puedes hacerlo de un modo aproximado multiplicando la potencia de tu caldera por las horas de uso anual y por el coste del combustible.

Supongamos una vivienda unifamiliar cuyas características son:

Ø       Superficie útil a calentar: 240 m²

Ø       Número de personas residentes: 6 personas

Cálculo de la potencia necesaria.

Para calcular la potencia necesaria de la caldera hay que tener en cuenta las necesidades de calefacción y de Agua Caliente Sanitaria (ACS).

Para la calefacción en una vivienda de tipo medio en Coruña podemos utilizar un ratio aproximado de 80 W/m² que si lo multiplicamos por la superficie de la casa nos indica que necesitaremos una caldera con una potencia de 20 kW.

Aislamiento	Bueno	Medio	Malo
Zonas frías	80 W/m2	100  W/m2	120  W/m2
Zonas templadas	60  W/m2	80  W/m2	100  W/m2

Para el cálculo de la potencia necesaria para ACS, tendremos en cuenta el número de personas en la vivienda, y las necesidades de agua caliente que fija el Código Técnico de la Edificación (CTE), que son 28 litros / persona . día. En función del confort necesario para el usuario y fijando  un tiempo de calentamiento del agua de  1 hora con un salto térmico de 50º la potencia necesaria para ACS será:

P = m * Cp (∆T)

Donde:

P, es la potencia necesaria de la caldera (kcal/h)
m, caudal másico del agua a calentar (kg/h) con densidad del agua 1 l/kg
Cp, es el calor especifico del agua. (1 kcal/kg·ºC)
∆T, el salto térmico del fluido (ºC)

P = 6 per * 28 kg / 1h * 1 kcal/kgºC (60ºC-10ºC) = 8.400 kcal/h * 1 kWh/860 kcal = 9,8 kW

Elegiremos la caldera que cumpla ambas condiciones, que en este caso viene dada por la calefacción. Dentro de las disponibles en el mercado elegiremos una de  21 kW.

 

 

Cálculo de la demanda energética

Para el cálculo de la demanda energética de la calefacción (Dcalef), tendremos en cuenta que la caldera funcionará solo en invierno. La media en España es de 1.500 horas, pero para Coruña son algo menos, 1.078 horas/año, es decir, unas 6 horas diarias de 1 de noviembre a 30 de abril. También suponemos un coeficiente de utilización del 85% y un rendimiento de la caldera del 92%.

D cal = Pot * nº horas/año * cfte. Interm / Rend  = 21 *1078 * 0,85 / 0,92  = 20.915 kWh

Para el cálculo de la demanda de ACS, consideraremos el consumo normal de 28 l/persona día.

D acs = nº de pers. * dem. día * nº días * Cp * ∆T/ Rend =

6 p * 28 l/día * 365 dias * 1 kcal/ Kg ºC * 50ºC * 1 kWh / 860 kcal / 0,92  = 3.875 kWh

La demanda total será:                      D_total = D_acs + D_calef = 24.790 kWh/año

Comparativa de coste según el combustible

 

Los precios actuales para cada combustible considerando algunos aspectos como el transporte, la variación de los precios liberalizados según compañías, y algunos peajes o impuestos en las tarifas son:

COMBUSTIBLE	Astilla	Leña	Pellet	Gas natural	Gasóleo	Propano
Coste €/KWh	0,028	0,038	0,045	0,066	0,096	0,119

Finalmente para el ejemplo estudiado, la comparativa del coste anual en función del combustible en base los precios indicados y para la demanda total es:

  

COMBUSTIBLE	Astilla	Leña	Pellet	Gas natural	Gasóleo	Propano
Coste €/año	694	942	1.115	1.636	2.379	2.950

Nota: Un problema que se les achaca a las calderas de leña es lo que ocupa la madera, pero para nuestro ejemplo la cantidad necesaria de leña para todo un año ocuparía menos de 6 m³. Y si hablamos de pellet podemos reducirlo a menos de la tercera parte pues lo normal es hacer varios acopios a lo largo del año.