ES2544152A1 - Aletas elásticas para enganchadores de contenedores - Google Patents

Abstract

Aletas para enganchadores de contenedores. A diferencia de las aletas posicionadoras utilizadas comúnmente para esta aplicación, que son elementos rígidos, las aletas objeto de la presente invención consisten en un nuevo tipo de aletas, que se comportan de una manera rígida en servicio normal, pero que ceden elásticamente ante impactos y sobrecargas, recuperando después su forma de trabajo. Esta flexibilidad se consigue por dos vías, que afectan exclusivamente a la aleta en sí, no a su conexión al enganchador o a su posible accionamiento. A saber: uso de materiales elásticos y uso de geometrías estables ante cargas de servicio pero que deformen con facilidad ante impactos.

Description

ALETAS ELÁSTICAS PARA ENGANCHADORES DE CONTENEDORES.

SECTOR DE LA TÉCNICA

Área de conocimiento: Ingeniería Mecánica, secciones de Diseño de Mecanismos, Tecnología de Materiales y Aparatos de Elevación, Transporte y Manutención.

Actividad industrial: transporte multimodal, transporte por contenedores, trincaje y manipulación de contenedores.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La mayoría de las mercancías sólidas que se mueven por el mundo se distribuyen mediante contenedores, transportados por barco, carretera o ferrocarril. Los contenedores se trincan para su elevación, carga, descarga y apilamiento usando unos enganchadores dotados de unos sencillos mecanismos de cerrojo en los extremos. El término usual para el enganchador es la palabra inglesa "spreader" y los cerrojos son pestillos conocidos como '"twistlocks" ("cierres de torsión"). Véase figura 1.

En principio, la operación de trincaje es muy sencil1a, bastando con posicionar el enganchador justo encíma del contenedor, en contacto con SU cara superior y acto seguido girar los pestillos con 10 que se produce el enganche. Sin embargo, la parte que sobresale de los pestillos son unos tetones cuyo tamaño (de unos pocos centímetros) es muy pequeño en comparación con las dimensiones del contenedor (seis o doce metros los más corrientes). Nonnalmente están fuera del campo visual del gruísta y la operación se realiza a cinco, veinte o más metros del gruísta. Véase figura 2.

En consecuencia, es esencial disponer un sistema de embocadura que guíe al enganchador sobre el contenedor, asegurando que coincidan las esquinas de ambos para que el tetón encaje justo en el pequeño encastre del contenedor preparado para tal fin, también denominado cantonera.

El sistema de embocadura usual es el realizado mediante aletas, más conocidas como "flippers". Unas embocaduras en chapa de acero inc1inada que se disponen en las esquinas o laterales del enganchador y penniten salvar pequeñas desalineaciones.

Es habitual que estas aletas sean abatibles, con una posición de embocadura para el trincaje y otra replegada para el apilamiento del contenedor. Esta característica no afecta a la idea propuesta en esta solicitud de patente, que puede ser utilizada tanto para aletas retráctiles como fijas.

Es importante en estos momentos mencionar las dimensiones y velocidades con las que se

trabaja. El contenedor estándar puede pe,sar entre un par de toneladas (tara en vacio) y más de ochenta. El peso del enganchador también está en el rango de las toneladas. El enganchador desciende sobre la carga desde una altura de varios metros, a veces en vertical y más a menudo en ángulo. Un mganchador puede estar realizando operaciones de trincaje cada dos minutos, moviendo la carga a más de treinta metros de altura y cincuenta metros en proyección horizontaL Es decir, estamos ante una operación donde la búsqueda de productividad lleva a velocidades altas y tiempos de trincaje muy bajos. El gruísta, para agilizar la producción, de}}.: llevar el enganchador siguiendo una curva a gr.m velocidad, en lugar de estabilizarlo encima de la carga y bajar lentamente en vertical. Esto hace que las aletas reciban fuertes golpes con los contenedores, tanto laterales como desde abajo. Véanse figuras 3 y 4.

Las consecuencias de los golpes se traducen en dafios a los contenedores, al enganchador, a la carga, riesgos para las personas y, lo más habitual, la abolladura o rotura de las aletas, con la consiguiente operación de mantenimiento correctivo y el posible lucro cesante cuando es afectada una máquina critica.

La figura 5 muestra una aleta en posición de embocadura. En este caso no es enteriza sino fonnada con tres piezas atornilladas entre si. En cualquier caso, todo se ejecuta en acero, tanto la parte ancha que sirve propiamente de guía. la parte alta que sujeta la aleta al enganchador (motorizada para moverlo a distancia), como la parte central o ballesta que conecta ambas.

La figura 6 muestra distintos modelos de aletas. Todos ellos rígidos, fabricados en acero.

Al revisar la bibliografia y patentes previas, se observa que el problema de los golpes ha sido tratado con anterioridad, pero desde la perspectiva del accionamiento.

Es el caso de la patente E08774959 de 10 de julio de 2008 "Posicionador para el agarre de contenedores" (versión en español EP 2188202 de 28 de noviembre de 2012), la cual reivindica el uso de un embrague amortiguador acoplado a un eje poligonal acoplado a un

asiento poligonal elástico. Esto se refiere al eje cuyo giro provoca el abatimiento de la aleta, algo que no tratamos para nada en nuestra idea, referida a la aleta en sí.

S 10

Son frecuentes las patentes sobre modelm; de enganchadores, apiladores o accionamientos de los pestillos y accionamientos de las aletas. Sirva como ejemplo la patente US 201110140470 Al "Spreader with flipper arm drive" de R. A. Milis y otros, que como su título indica se refiere al accionamiento de la aleta. También existe una amplia variedad de gcometrfas de aletas, como muestra la figura 6. Sin embargo, en todos los casos se ha supuesto que la aleta embocadora debía ser un elemento rígido, fabricado en la práctica en acero, bien enterizo, soldado o atornillado pero siempre fonnando un único eslabón cinemático rígido.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

El prejuicio técnico que mediante esta invención se supera es la idea de: que las aletas para los enganchadores de contenedores deban ser un elemento rígido.

lS

La presente invención consiste en un nuevo tipo de aletas para enganchadores de contenedores dotadas de una flexibilidad importante, de tal fonna que cedan ante los impactos. Esta flexibilidad la adquieren, no debido a su conexión al enganchador o a su posible accionamiento, sino a la combinación de:

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Uso de materiales elásticos: caucho, goma, teflón, textil, materiales compuestos elastómeros y similares, ya sea de composición homogénea o reforzados con fibras metálicas o de cualquier otro tipo.

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Modificación de la geometria de la aleta. Uso de láminas (ballestas) en lugar de placas enterizas, de tal fonna que se facilite la defonnación ante impactos. Uso de perfiles, abiertos o cerrados, dispuestos para conseguir la combinación adecuada de rigidez en servicio, amortiguadón y flexibilidad ante impactos.

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No siempre es imprescindible el uso de perfiles o geometrfas especiales para conseguir el efecto deseado, sino que dependerá de la carga a transportar, peso del enganchador y velocidad de servicio. En detenninadas aplicaciones bastará con fabricar en elastómero una parte de la aleta. En otras aplicaciones con mayores solicitaciones esto no será suficiente para un servicio óptimo.

Proponemos aletas que cedan pero que no se rompan ni deformen plásticamente. Que no queden abolladas, reviradas o deformadas de cualquier manera que obligue a parar la operativa. Buscamos conseguir un elemento elástico irrompible en servicio. Esto es particulannente útil en máquinas críticas como las grandes grúas de muelle portacontenedores, cuya parada supone ralentizar o detener toda la operativa del puerto, afectando al barco, grúas de patio, camiones y demás maquinaria.

Es inevitable que las aletas choquen con el eontenedor. En ocasiones es positivo, ya que el golpe directo del enganchador al contenedor podría provocar daños más graves en uno

o en otro que la rotura de la aleta. La aleta hace, en consecuencia, cierta función de parachoques, aunque muy mermada con el concepto vigente.

Por ejemplo, se utilizan aletas fabricadas en tres partes atornilladas entre sí, véase figura 5, siendo más robustas la parte que se acopla con el enganchador y las chapas que sirven propiamente de embocadura. Así se consigue que la mayor parte de los daños afecten sólo a la zona central (las ballestas de la aleta), evitando dañar a las más valiosas o a los elementos principales (carga y enganchador). En esta solicitud se pretende dar un paso más y conseguir que los golpes recibidos no inutilicen ballestas ni aletas, manteniendo y mejorando las prestaciones actuales. No sólo se mejora la aleta en sí, sino que se la convierte en un auténtico elemento de amortiguación para evitar daños en elementos más importantes y caros.

Es esencial que la aleta siga cumpliendo su función de embocadura y guía para los pestillos. Por ello, el elemento debe ser 'flexible y elástico ante impactos y sobrecargas pero debe ser rígido ante las cargas y golpes normales en servicio. Para ello es muy útil dolar a la aleta de una geometría colapsable. Un perfil que al llegar a cierta carga pandee, ya sea por flexión, torsión o compresión.

En resumen, se propone crear una aleta elástica, irrompible en servicio, que amortigüe los golpes, ceda ante impactos pero mantenga la rigidez para el trabajo habitual. Esto se consigue combinando materiales elásticos, láminas, secciones en perfil y piezas elásticas con entramados o núcleos metálicos. Las ventajas conseguidas son:

Reducir el número de aletas a reparar, ya sea por rotura o deformación.

Reducir los desperfectos sobre la maquinaria y estructura del enganchador.

Amortiguar los golpes sobre el contenedor y la carga.

Disminuir sensiblemente el número de horas perdidas y el lucro cesante de la

actividad. Debe recordarse que las aletas van instaladas a menudo en máquinas

críticas, cuyo retraso implica directamente una disminución de la producción.

Conseguir un dispositivo más seguro de cara a los operarios. Como se aprecia en las figuras 3 y 4, la alela es un elemento que sobresale del conjunto, siendo más fácil que golpee a personas en caso de descuido de los operarios o mal funcionamiento de la maquinaria.

Igualmente, también se espera reducir los daños por impactos en otros elementos

que están en el área de trabajo del enganchador: camiones, carretillas, otros

contenedores, barcos y elementos de la grúa.

Sustituir un elemento caracterizado por su falla en servicio, con las correspondientes pérdidas por mantenimiento correctivo, por otro más caracterizado por su desgaste, más susceptible pOf tanto de un mantenimiento preventivo o predictivo, realizado en paradas programadas.

DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO DE LAS FIGURAS

Figura 1 -Enganchador, contenedor, aleta en posición retraida y pestillo de trincaje.

Figura 2-Detalle del pestillo y del tmcastre.

Figura 3 -Impacto entre la aleta y el contenedor por aproximación en vertical

desalineada. Figura 4-Impacto entre la aleta y el contenedor por aproximación en horizontal

incorrecta. Figura 5-Modelo de aleta formada por tres partes atornilladas. Figura 6-Modelos comerciales de aletas. Figura 7-Versión más básica de realización de la idea. Figura 8-Versión en láminas de realización de la idea. Figura 9 -Versión con forma de cruceta de realización de la idea.

MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

El ejemplo básico de realización de la invención consiste en sustituir las placas intermedias en la aleta (ver figura 6) por dos o más láminas de material elastómero, tipo caucho sintético, por ejemplo FPM (caucho de fluorocarbono). En este caso se respeta la disposición de pernos y se incrementa el espesor total, de 50 a 100 mm según el tipo de servicio. La realización se limitaría en este caso a un par de conjuntos en paralelo, como el mostrado en la figura 7.

Una variante más elaborada consiste en utilizar al menos tres capas de material en cada ballesta del par (Ver figura 8). Las dos capas externas de poco espesor hechas de material compuesto más una o varias internas de goma suave. Las capas externas pueden ser, a modo de ejemplo, de 5 mm de espesor, a base de caucho sintético con entramado textil y nervado longitudinalmente con alambre de acero. Su función es resistir la tracción y proteger el núcleo de la luz solar, polvo, :suciedad, etc. Las capas internas, con un grosor total sobre 40 6 60 mm, son las encargadas de dotar de rigidez al sistema para el servicio habitual y de facilitar la recuperación elástica tras una gran deformación por impacto o sobrecarga. Para las capas externas se pueden utilizar, preferentemente a láminas lisas, láminas nervadas.

Una tercera variante es usar como núcleo una pieza elástica en forma de cruceta, perfil 1, perfil H u otras geometrías con una rigidc!z geométrica apreciable pero que pandeen ante sobrecarga o impacto. La variante se representa en la figura 9.

Por último, las posibilidades con mejores perspectivas son las que combinan las variantes anteriores. Aletas (enterizas o desmontables) cuya parte central esté hecha de material dástico con una annadura deformabk eml.x:bida en su interior, o bien un entrdIllado de fibras textiles, metálicas, plásticas o de cualquier otro tipo. Así obtenemos un conjunto más resistente, duradero y rígido en servicio normal; manteniendo la característica de geometria colapsable ante choques, y manteniendo siempre la capacidad de amortiguación del conjunto.

Todas las variantes mencionadas se puedcm modificar en el sentido de hacer toda la aleta de material elástico, o bien hacer enteriza la zona central y la embocadura de la aleta, o cualquier otra variante imaginable que siga el concepto de aleta elástica desarrollado en este escrito.

APLICACIÓN INDUSTRIAL

La invención es de aplicación en todas aquellas actividades que impliquen operaciones de transporte, elevación () manejo de contenedores. Por ejemplo, tenninales de contenedores (marítimas, ferroviarias () terrestres), barcos, fabricantes de enganchadores que requieran el uso de aletas posicionadoras y grandes empresas cuyos suministros () productos se sirvan en contenedores y utilicen maquiruuia portacontenedores.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES

   1. Aleta para enganchadores de contenedores, caracterizada porque está construida total o parcialmente, con materiales elásticos tales como caucho, goma, vinilo, textil, materiales compuestos elastómeros o similares, bien de composición homogénea o reforzados con fibras textiles, plásticas, metálicas

   o de cualquier otro tipo.

2. 2.

   AJeta para enganchadores de contenedores, según reivindicación 1, caracterizada porque cuando solo es la ballesta o parte centra! de la a!eta la que está construida por material elastómero, la rigidez necesaria de la aleta se adquiere incrementando el ancho de la ballesta, para lo cual se colocan dos o más láminas en paralelo, respetando la configuración original de las uniones atornilladas, no siendo necesario modificar las otras piezas de la aleta y basta con sustituir la ballesta metálica tradicional por la ballesta propuesta en esta patente.

3. 3.

   Aleta para enganchadores de contenedores, según reivindicación 2, caracterizada porque cuando la ballesta se construye de un solo materia! elastómero, el andlo total de las láminas que conforman la ballesta está entre los 40 y 100 mm.

4. 4.

   Aleta para enganchadores de contenedores, según reivindicación 1, caracterizada porque cuando en la fabricación de la ballesta se emplea más de un tipo de elastómero, la ba!lesta se configura en capas: -Dos o más capas externas, por ejemplo, de caucho sintético con entramado textil y nervado longitudinalmente con alambre de acero, de un grosor aproximado de entre 1 y 10 mm, pudiendo estas tener una geometría de lámina lisa O nervada. -Una o más capas internas, por ejemplo, un núcleo de goma suave, de grosor aproximado entre 40 y 60 mm.

5. 5.

   Aleta para enganchadores de contenedores, según reivindicación 4, caracterizada porque las capas externas pueden tener una configuración de láminas lisas o láminas nervadas.

   5 6. Aleta para enganchadores, según reivindicación 1, caracterizada porque cuando solo parte de la ballc:sta está constituida por material elastómero, este conformará su parte central o núcleo y lo hará formando crucetas, perfiles en 1, en H, en e o perfiles rnnurados; abiertos o cerrados., que pandeen por flexión, compresión, torsión o compresión cuando es sometido a sobrecarga o

   10 impacto.
6. 7. Aleta para enganchadores., según reivindicación 1, caracterizada por tener una armadw-a no rígida (metálica o plástica) que permita la flexibilidad del conjunto, embebida en material elastómero.
7. 8. Aleta para enganchadores., st~gún reivindicación 1, caracterizada por tener un entramado elástico (metálit:o, textil, plástico o de cualquier otra fibra) embebido en el material elastómero.