Norma DIN 15022: Diseño dimensional de carriles para grúa
Resumen de la norma: La norma DIN 15022 «Grúas — Principios de diseño para las dimensiones del carril del carro» establece los requisitos para la selección del perfil del carril del carro, la tolerancia de ancho de vía, el tratamiento de las juntas y la aceptación de instalación en puentes grúa y grúas pórtico. Esta norma se complementa con la DIN 15070 (selección de ruedas y carriles para grúas), garantizando una traslación del carro estable y que la tensión de contacto entre rueda y carril se mantenga dentro de los límites admisibles.
La precisión dimensional del carril del carro en un puente grúa influye directamente en la estabilidad de la traslación del carro y en la vida útil de las ruedas: una desviación del ancho de vía de 5 mm puede provocar un rozamiento continuo de la pestaña de la rueda contra el carril, reduciendo la vida útil de la rueda en más de un 50 %. La norma DIN 15022 establece un criterio de diseño integral basado en cuatro aspectos: selección del perfil del carril, rectitud, diferencia de altura y tratamiento de juntas.
Selección del perfil del carril del carro
El carril del carro utiliza acero cuadrado especial para grúas (A55, A65, A75, A100, A120) o carriles ligeros (15 kg/m, 22 kg/m). El modelo de carril se selecciona en función de la carga máxima por rueda Pmax: Pmax≤50 kN → A55, ≤100 kN → A65, ≤160 kN → A75, ≤250 kN → A100, ≤400 kN → A120. La carga máxima por rueda Pmax debe calcularse en la condición de operación más desfavorable (carro a plena carga en el centro de la luz de la viga principal durante el izado): en ese momento, el peso propio del carro + la capacidad de elevación + el factor de carga dinámica φ₂ actúan conjuntamente sobre las ruedas, generando la carga máxima por rueda.
Tolerancia de ancho de vía y rectitud
La norma DIN 15022 determina la tolerancia de ancho de vía tomando como referencia la luz S: para S≤15 m, la tolerancia de ancho de vía es de ±3 mm; para S＞15 m, es de ±5 mm. La medición del ancho de vía debe realizarse con la viga principal sin carga (estado de peso propio). La rectitud de la superficie superior del carril en toda su longitud: rectitud lateral (dirección horizontal) ≤ L/1500, rectitud de la superficie superior (dirección vertical) ≤ L/2000. En las juntas de carril adyacentes, la diferencia de altura de la superficie superior ≤ 1 mm y el desplazamiento lateral ≤ 1 mm. Las juntas de carril se realizan con una conexión a 45° en lugar de una unión a tope perpendicular — la conexión oblicua permite que la rueda pase por la junta de forma gradual en lugar de con un impacto, reduciendo la carga de impacto en la junta en más de un 70 %.
Fijación del carril y placa de sujeción
El carril del carro se fija a la placa de ala superior de la viga principal mediante placas de sujeción. La norma DIN 15022 especifica la separación entre placas de sujeción: para carriles QU70~QU100, ≤700 mm; para carriles QU120, ≤600 mm. Los pernos de las placas de sujeción son de clase 8.8 (resistencia a la tracción 800 MPa, relación límite elástico/resistencia 0.8), con un par de apriete de M16=120 N·m y M20=240 N·m. La superficie de contacto entre la placa de sujeción y la base del carril debe ser plana — una falta de planitud puede provocar concentraciones de tensión localizadas que, en casos graves, pueden causar fatiga y fisuración del cordón de soldadura del carril. Los pernos de las placas de sujeción deben reapretarse 30 días después de la instalación inicial para compensar el asentamiento inicial, y posteriormente deben revisarse cada seis meses.
| Carril Modelo | ancho de sección×altura(mm) | admisible Carga por rueda(k N) | placa de sujeciónseparación(mm) | Tolerancia de ancho de vía ±3mm(mm) | luz aplicable |
|---|---|---|---|---|---|
| A55 | 55×55 | ≤50 | 600 | ±3 | ≤15m |
| A75 | 75×75 | ≤160 | 700 | ±3/±5 | rango completo |
| A100 | 100×100 | ≤250 | 700 | ±5 | rango completo |
| A120 | 120×120 | ≤400 | 600 | ±5 | rango completo |
Preguntas frecuentes
P: ¿Es necesario soldar las juntas de carril?
R: La norma DIN 15022 recomienda la unión a inglete de 45° con soldadura y esmerilado posterior. Antes de soldar, la junta debe precalentarse a 150~200 °C, utilizando electrodos de bajo hidrógeno (E5016). Tras la soldadura, se debe mantener una temperatura controlada para un enfriamiento lento y esmerilar la superficie hasta que quede al ras del carril (verificación de dureza: la dureza de la superficie esmerilada debe ser ≥ 90 % de la del metal base del carril). La vida a fatiga de una junta soldada es de 2 a 3 veces superior a la de una unión con placas y pernos, por lo que es la solución preferida para carriles del carro sometidos a cargas por rueda cíclicas y frecuentes. Las juntas de dilatación (dispuestas cada 30~40 m en la viga principal de gran luz) deben conectarse mediante una barra colectora de cobre tipo puente, y no mediante soldadura, para permitir que el carril se expanda y contraiga libremente con los cambios térmicos de la viga principal.
P: ¿Cuándo es necesario sustituir un carril desgastado?
R: Cuando el desgaste de la superficie superior del carril (reducción de la altura del mismo) alcanza el 10 % de la altura original, debe considerarse su sustitución, ya que el módulo de sección se reduce aproximadamente un 20 %, lo que incrementa la tensión de flexión. El desgaste lateral del carril (debido a la fricción de la pestaña de rueda) que alcanza el 15 % del ancho de la cabeza del carril implica la sustitución del mismo, puesto que este desgaste aumenta la holgura de la pestaña de rueda y reduce la estabilidad de la traslación del carro. Si aparecen indentaciones o desconchados con una profundidad ≥ 2 mm en la superficie superior del carril, se puede reparar mediante aporte de soldadura y esmerilado posterior (la dureza tras la reparación debe ser ≥ HB260). La longitud de cada zona de reparación no debe superar los 200 mm, y la longitud total acumulada de reparaciones en un mismo carril no debe exceder el 5 % de la longitud total del mismo.
P: ¿Es necesario colocar una placa base bajo el carril?
R: La norma DIN 15022 establece que debe colocarse una placa de acero o una placa base de caucho entre la base del carril y el ala superior de la viga principal, con un espesor de 3~6 mm. La función de esta placa base es distribuir uniformemente la tensión de contacto y absorber las vibraciones de alta frecuencia generadas durante la traslación del carro, evitando el micromovimiento y la corrosión por fricción (fretting corrosion) entre la base del carril y la platabanda. La placa de caucho debe ser de nitrilo resistente al aceite (NBR), con una dureza Shore A de 70~80. Las juntas de la placa base deben estar desfasadas al menos 200 mm respecto a las juntas del carril para evitar la superposición de concentraciones de tensión.
P: ¿Qué hacer si el ancho de vía del carro no coincide con la distancia entre ejes de las ruedas?
R: La distancia interior entre las pestañas de las ruedas debe ser de 8~12 mm mayor que el ancho de vía (ancho de la cabeza del carril), para garantizar un juego lateral suficiente al pasar por los tramos curvos del carril. Si el juego es insuficiente (＜5 mm), la pestaña de rueda roza continuamente contra el carril, lo que se conoce como "rozamiento de la pestaña de la rueda contra el carril". Si el juego es excesivo (＞15 mm), el carro experimenta una oscilación lateral excesiva durante su traslación, lo que reduce la precisión de posicionamiento. La solución más económica consiste en ajustar las calzas entre el soporte de rodamiento de la rueda y el testero: cada variación de 1 mm en el espesor de la calza modifica el juego de la pestaña en aproximadamente 0,8 mm (efecto palanca). Tras el ajuste, debe verificarse el ancho de vía en al menos 5 puntos a lo largo de todo el carril (extremos y puntos a 1/4, 1/2 y 3/4 de la luz), y solo se podrá proceder a la aceptación si todos los valores cumplen los requisitos.
