El desafío del control del agua
Desde la protección contra inundaciones hasta la conservación de recursos, el agua representa uno de los mayores retos ecológicos de nuestro tiempo. Los canales de investigación inclinables se han convertido en una herramienta cada vez más importante para los ingenieros en investigación hidráulica y sedimentológica. Los productos más recientes de Armfield ofrecen, gracias a un sistema de elevación automatizado de Drives Lines Technologies Ltd, la máxima versatilidad.
Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha intervenido en el curso natural y el comportamiento de los ríos para gestionar recursos hídricos, protegerse de inundaciones o facilitar el tránsito a lo largo o sobre los ríos. Hoy en día, la ingeniería fluvial es un área de estudio clave, ya que los ingenieros civiles buscan comprender la dinámica del flujo, el transporte de sedimentos y la erosión del lecho.
El papel de los canales inclinables en la investigación
Muchas áreas de estudio requieren o se benefician del uso de canales (vías fluviales abiertas de longitud fija) con capacidad de inclinación, que pueden ofrecer una pendiente positiva o negativa. Armfield, con sede en Ringwood cerca de Southampton, ha desarrollado y suministrado canales a laboratorios de hidráulica de todo el mundo durante más de 50 años. Hoy ofrece un surtido completo de canales de investigación estándar, con distintas longitudes, múltiples modos de operación y control total por ordenador, además de funciones de registro de datos.
Normalmente, estos canales presentan un canal de flujo de vidrio claramente visible, construido en un lecho prismático rectangular de acero inoxidable.
Lograr precisión con elevadores de husillo
El aspecto más importante de un canal inclinable es mantener la integridad del tramo de trabajo para conservar tolerancias y asegurar precisión y repetibilidad. Para lograrlo se requiere una construcción extremadamente rígida que minimice cualquier deformación, independientemente de la carga o la inclinación. La clave para garantizar esta estabilidad es el diseño del sistema de inclinación.
Armfield recomienda para sus canales elevadores de husillo accionados mediante engranajes distribuidos, para alcanzar el mejor nivel de repetibilidad y estabilidad dado el tamaño y peso de la instalación. En canales largos se utiliza una serie de estaciones de elevación distribuidas a lo largo de la longitud del canal, conectadas cuidadosamente entre sí para evitar deformaciones del marco principal. Además, en canales largos y con inclinaciones extremas, un mecanismo giratorio en cada estación asegura en todo momento la alineación vertical con los elevadores.
Armfield recurrió a Drive Lines para proporcionar la función de elevación crítica de su nuevo canal inclinable modular S60, con longitudes de hasta 30 m. Como especialista en sistemas de accionamiento mecánicos, Drive Lines representa a los principales fabricantes de transmisión mecánica de todo el mundo, integrando estos componentes para ofrecer soluciones fiables, versátiles y rentables
Elevador de husillo protegido con fuelle
Requisitos desafiantes para el canal de 15 m
Los requisitos de la versión de 15 m del nuevo canal fueron los más exigentes y requirieron tres estaciones de elevación de husillo conectadas mediante un accionamiento de engranajes. El sistema debía proporcionar una inclinación positiva de hasta 1,43° y una negativa de hasta 0,29°, manteniendo al mismo tiempo una estabilidad del lecho mejor a 1 mm con una profundidad de agua de 400 mm.
El canal S60 de 15 m tiene un punto de giro en un extremo, lo que significa que para alcanzar la inclinación máxima, el otro extremo debe elevarse 450 mm. El sistema de elevación suministrado por Drive Lines incluye tres estaciones: la primera a 5 m del punto de giro, la segunda a 10 m y la tercera a 15 m. Dado que el tramo de trabajo del canal mide 800 mm de alto y 600 mm de ancho, llenarlo hasta la profundidad máxima genera una carga máxima de 4 toneladas en cada estación de elevación.
Garantizar un levantamiento uniforme
El mayor desafío para los ingenieros de Drive Lines fue seleccionar cuidadosamente las relaciones de engranajes cónicos y la velocidad del motor para asegurar un levantamiento uniforme del canal en cada estación. En la primera y segunda estación, Drive Lines instaló dos elevadores de husillo MJ3-GL, mientras que en la tercera estación se utilizaron dos elevadores de husillo MJ4-GL. Los elevadores de husillo cúbicos de la serie MJ fabricados por GROB Tecnología de Accionamientos son ideales para aplicaciones que requieren levantamiento, descenso y giro controlados, y pueden instalarse individualmente, en pares o como parte de un sistema de elevación múltiple.
Un motor de 1,1 kW conectado a un reductor de tres vías Graessner PowerGear P-110-FL se encuentra entre la segunda y la tercera estación, suministrando potencia a cada una de las tres estaciones a través de ejes cardán R+W EZ2/60. Cada eje acciona, a su vez, un reductor Graessner PowerGear P-110-L-123 en cada estación, y de ahí la potencia se transmite a los elevadores dobles mediante más ejes cardán R+W EZ2/60.
Los robustos, fiables y libres de mantenimiento engranajes cónicos PowerGear de Graessner ofrecen transmisión de par angular y distribución de torque en configuraciones de uno o varios ejes, siendo ideales para aplicaciones con altas fuerzas de torque y espacio limitado.
Control automatizado y finales de carrera
La interfaz de usuario automatizada del sistema de elevación permite ingresar cualquier valor de inclinación deseado, que el sistema alcanza automáticamente. Los finales de carrera electrónicos evitan movimientos más allá del recorrido máximo y mínimo.
El canal inclinable S60 totalmente autónomo es una herramienta indispensable para el ingeniero hidráulico, ofreciendo demostraciones completas de todos los aspectos del flujo en canales abiertos. Equipado con el sistema de elevación de Drive Lines para un control eléctrico total de la inclinación, ya se han instalado numerosos canales S60 en instituciones educativas y de investigación en todo el mundo, proporcionando a los ingenieros las herramientas necesarias para enfrentar algunos de los retos ecológicos más urgentes de nuestro tiempo.
