Una de las principales tareas de la industria humana es trabajar contra la fuerza de la gravedad y erigir estructuras como puentes y edificios suficientes para resistir la fuerza gravitacional impuesta sobre su masa y la de las personas llevar. Uno debe tener un medio para construir realmente estas estructuras, y una de las piezas de maquinaria más reconocibles para levantar objetos pesados de manera precisa es la grúa.
Largos horizontes dominantes donde se construye cualquier cosa de tamaño, las grúas funcionan como palancas capaces de levantar objetos a una distancia del motor y del punto de anclaje de la grúa. Esto se hace usando un brazo articulado, cuya longitud y ángulo desde el suelo se pueden variar de acuerdo con el trabajo de construcción (o de-construcción) en cuestión.
Es posible que necesite una fórmula de cálculo de elevación para determinar la capacidad de elevación de una configuración de grúa determinada. Esto implica principalmente geometría básica, pero también ayuda un poco de comprensión de la física subyacente.
Partes y física de una grúa
Una grúa se opera desde la parte superior de una plataforma móvil y giratoria (pero anclada) llamada base de estabilizadores, que puede tener varios metros de ancho. El brazo de la pluma se extiende hacia arriba y hacia afuera en un ángulo dado (digamos 30 grados) para su longitud, y en el extremo de este brazo de la pluma hay un aparato que levanta la carga para ser izada y movida.
La carga (masa por gravedad g, o 9,8 m / s2) se eleva (idealmente) verticalmente, por lo que no hay fuerzas horizontales en juego (los días de viento causan estragos en los operadores de grúas). En cambio, se mantiene una tensión T (fuerza por unidad de longitud) en el cable cuando la fuerza hacia arriba de la grúa (redirigida por una polea en la parte superior del aparato) equilibra exactamente el peso de la carga. Cuando el motor impulsa T por encima de este punto, la carga se mueve hacia arriba, siempre que el cable sea lo suficientemente fuerte para soportar la fuerza.
Geometría de una grúa
Visto desde un lado, el brazo de la grúa, el suelo y el cable vertical forman un triángulo rectángulo. La hipotenusa es el brazo de la pluma, el brazo largo del triángulo es la distancia r desde la base del estabilizador. a la carga y el brazo corto de la hipotenusa es la altura vertical h de la "punta" de la pluma por encima de la suelo.
El radio efectivo r debe tener en cuenta la base de los estabilizadores y, por lo tanto, se acorta ligeramente para calcular la capacidad de elevación; es decir, no arranca directamente en el motor, donde se encuentra la punta de este triángulo rectángulo de facto.
Una grúa en equilibrio
Un avión en equilibrio no tiene partes móviles. Esto significa que la suma de las fuerzas externas y los pares externos es cero. Dado que la carga tiende a girar el brazo de la pluma hacia abajo alrededor de su eje en la base del estabilizador, este par debe equilibrarse junto con el equilibrio de la fuerza directa hacia abajo ejercida por la gravedad.
- Como se señaló, la suma de las fuerzas horizontales debería ser cero.
Cálculo de la capacidad de elevación de la grúa
El estandar fórmula de cálculo de la capacidad de la grúa es dado por
(r) (hC) / 100,
donde r es el radio (distancia a lo largo del suelo hasta la carga) y hC es la altura de elevación multiplicada por la capacidad. La capacidad, a su vez, es particular para cada longitud y ángulo de brazo de la pluma elegidos, y debe buscarse en una tabla como la de Recursos.
El cálculo final es en realidad un promedio, tomado utilizando el valor de hC que es el máximo para cada radio elegido. Los puntos promediados son el radio mínimo, r en sí mismo, y cada radio exacto en unidades de 5.0 metros en el medio. Por lo tanto, un conjunto completo de valores podría verse como 1.9, 5.0, 10.0 y 14.2 my el promedio en este caso sería el promedio de cuatro números.