Leica TS30 mide gruas de carga
por Jozef Predan

Las grúas móviles con brazo articulado plegable realizadas en acero de gran resistencia sirven para la carga y descarga de camiones y barcos, por ejemplo, cuando se trata de cargar instalaciones o alimentos en grandes cruceros. Los clientes quieren una potencia de carga cada vez mayor y, al mismo tiempo, que las grúas sean lo más ligeras, versátiles, móviles y reducidas en estado plegado como sea posible. El profesor Jozef Predan, de la Facultad Técnica de la Universidad Maribor en Eslovenia, ha llevado a cabo junto con sus alumnos una serie de pruebas con grúas por encargo del fabricante Palfinger Systems, utilizando para ello una estación total Leica TS30.

Para asegurarse de que una grúa de carga cumple las normas y garantiza un servicio perfecto y seguro,
fabricantes de grúas como Palfinger Systems comprueban cada grúa antes de su entrega al cliente.
Este tipo de pruebas cubren la construcción portante, los accionamientos hidráulicos y el control. Una
de las pruebas sirve para verificar la fuerza elevadora con carga nominal y con carga aumentada. El aspecto principal es comprobar si la grúa puede elevar la carga exigida sin daños ni deformaciones permanentes.
El segundo factor importante es el comportamiento estático y dinámico de la grúa, es decir, el efecto de diversas cargas en la deformación permanente del brazo. Las grúas modernas son finas, ya que se fabrican en acero de alta resistencia. Admiten, por lo tanto, una gran deformación. Por este motivo es
importante conocer la forma de la grúa cuando se deforma y su comportamiento dinámico.
Ingenieros de la planta de montaje de Palfinger Systems en Maribor se dirigieron a la Facultad Técnica de
la Universidad para buscar de forma conjunta soluciones novedosas que les permitieran una medición
precisa de las grúas. Decidimos utilizar una estación total Leica TS30 de gran precisión para llevar a cabo dichas mediciones. Dos argumentos hablaban a favor: en primer lugar, la estación total nos permitía
realizar mediciones precisas con muchos puntos en un tiempo relativamente breve. En segundo lugar, la Leica TS30 nos daba la opción de registrar la dinámica de una grúa montada en un barco, ya que los movimientos del barco desempeñan un papel importante. El objetivo era medir el comportamiento dinámico de la grúa o la estructura realizando un seguimiento de dianas fijadas a la grúa. La estación
total se encontraba en el muelle, y colocamos las dianas en el brazo y en otros puntos interesantes del
barco o la grúa. Los datos de medición nos permitieron calcular los movimientos y los correspondientes
vectores de velocidad y aceleración.
Llevamos a cabo mediciones tanto estáticas como dinámicas. Para las mediciones estáticas, colocamos 16 dianas en el brazo de la grúa y otras tres como puntos de referencia en las paredes de la nave. Para
poder determinar la matriz del brazo de la grúa y utilizarlo como referencia, medimos 20 veces cada diana en ambas fases. Después de una primera definición de todos los puntos de medición, la Leica TS30
realizó automáticamente las 19 repeticiones. Las 20 mediciones se realizaron en aprox. 18 minutos, un tiempo muy breve si se compara con las habituales mediciones manuales. La función de seguimiento de objetivos de la Leica TS30 también nos permitió determinar los puntos rápidamente.
A continuación se cargó la grúa con un peso de 2.000 kg y se bajó. Entonces, con la grúa deformada, se repitió el proceso anteriormente descrito para la medición de la referencia. La diferencia de coordenadas
entre las posiciones de las dianas nos permitió calcular el vector de desplazamiento de cada punto.
De estos vectores se infieren el desplazamiento y el giro del brazo de la grúa en conjunto, pero también
de cada una de sus secciones individuales. La segunda serie de mediciones se centró en el comportamiento dinámico de la grúa. Para ello, primero se midieron unas dianas móviles colocadas en el
extremo más exterior mientras la grúa era sometido a rápidos movimientos arriba y abajo. Esto fue posible gracias a la función de la Leica TS30 que permite seguir diez mediciones por segundo. Para calcular el comportamiento del sistema se confrontaron los datos recopilados de las posiciones de las dianas. Los dos importantes parámetros de sistema mecánicos se determinaron aplicando la función de oscilación sub-amortiguada, la frecuencia angular y el grado de amortiguación a los datos obtenidos en la medición. También se calculó la carga dinámica de la grúa como función temporal de aceleración.
La serie de pruebas realizadas nos permitió no sólo registrar valiosos datos de medición para Palfinger Systems, sino también constatar que la Leica TS30 es lo suficientemente precisa para aplicaciones de ingeniería mecánica y, además de la facilidad de uso de su interfaz, ofrece muchas otras ventajas. La estación total resulta adecuada para la medición estática de la deformación en un gran número de puntos ya que, tras la primera definición de los puntos, puede realizar mediciones automáticas en ambas fases. El proceso de medición se llevó a cabo con precisión y rapidez. Especialmente práctico resultó el hecho de
no necesitar reducir a un mínimo absoluto el número de puntos de medición, ya que la medición automática era capaz de registrar muchos datos útiles en un tiempo comparativamente menor. La capacidad de la Leica TS30 de realizar un seguimiento y una medición de dianas móviles en el brazo de la grúa demostró ser otro punto a favor en la realización de las pruebas dinámicas. Los datos de movimiento
de las dianas proporcionaron información sobre la amplitud máxima del brazo de la grúa, y los datos de
aceleración aportaron información adicional sobre la carga dinámica de la grúa. Con mediciones como las efectuadas para Palfinger Systems obtenemos información de gran relevancia sobre sistemas mecánicos, información que podemos aprovechar para optimizar construcciones, para la cibernética de sistemas, como prueba para cálculos estadísticos o para otros análisis. Por ello, esperamos poder seguir realizando en el futuro otros proyectos para Palfinger Systems y otros fabricantes. En ese caso, volveremos a utilizar con toda seguridad la Leica TS30, tal como estamos haciendo actualmente en una central hidroeléctrica en Ðerdap, Serbia.

Sobre el autor: Jozef Predan es profesor en la Facultad Técnica de la
Universidad Maribor, Eslovenia.