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GRÚAS
Los primeros medios para transportar y elevar cargas fueron las palancas, rodillos y planos inclinados. La construcción de grandes obras con este equipamiento requería un elevado número de personas.
La necesidad del hombre de optimizar los medios de elevación y transporte, consiguiendo realizar un menor esfuerzo y transportar mayores cargas se ha traducido en una evolución en los sistemas de elevación. Desde el empleo del shadoof, un mecanismo de palanca utilizado para elevar el agua procedente de los ríos con el fin de regar los campos, hacia 1550 a.C. en Egipto y Mesopotamia, pasando por las primeras combinaciones de varias poleas y sistemas complejos de triple polea ideados por Arquímedes en el siglo III a.C. utilizadas en una demostración publica en transporte de barcos tierra adentro, se han producido muchos cambios hasta llegar a los sistemas actuales de elevación.
Utilización del Shadoof
Los sistemas actuales más representativos de elevación son los siguientes:
PUENTE GRÚA
GRÚA PÓRTICO
GRÚA CONSOLA
GRÚA TORRE
EL PUENTE GRUA
El puente grúa es un tipo de aparato de elevación compuesto por una viga, simple o doble, apoyada sobre dos carriles elevados sobre unos postes, dispuestos a tal efecto o componentes de la estructura de la nave o edificación.
Grúa puente monorraíl Grúa puente birraíl
El movimiento longitudinal se lleva a cabo mediante la traslación de la viga principal o puente a través de los carriles elevados. En la práctica totalidad de los casos, la rodadura es por ruedas metálicas sobre carriles también metálicos.
El movimiento transversal se realiza mediante el desplazamiento de un polipasto o carro sobre uno o dos carriles dispuestos sobre la viga principal.
Carro abierto sobre dos carriles
El movimiento vertical se ejecuta a través del mecanismo de elevación: polipasto o carro.
Un puente grúa se compone de las siguientes partes:
1. Mecanismo elevación 2. Viga principal 3. Viga testero 4. Camino de rodadura
EL MECANISMO DE ELEVACION
Existen tres tipos
- El polipasto monorraíl - El carro polipasto - El carro abierto
La elección del mecanismo de elevación de un puente grúa es función de la capacidad de carga y de la luz del puente grúa.
EL POLIPASTO MONORRAIL
Este mecanismo de elevación se caracteriza por su constitución en línea y por su tendencia hacia el mínimo peso propio. La estructura resistente esta conformada por las propias carcasas de los mecanismos de accionamiento, reducción y eléctricos.
Lógicamente, este tipo de mecanismo cubrirá el campo de aplicación de manutención de cargas bajas.
Polipasto monorrail
EL CARRO POLIPASTO
Se utiliza para la manutención de cargas de nivel intermedio.
Sus características principales son la simplicidad del polipasto y la rodadura sobre dos carriles que le permite la elevación del nivel de carga.
Para este mecanismo de elevación, la estructura resistente esta compuesta por uno o dos travesaños sobre los cuales apoyan todos los mecanismos de elevación, accionamiento o traslación, si existe. Así mismo lleva uno o dos largueros donde apoyan los rodillos de rodadura.
Polipasto birrail
EL CARRO ABIERTO
Es el mecanismo de elevación de cargas elevadas, por excelencia, su estructura resistente, robusta, es capaz de soportar las fuertes cargas verticales y de transmitir los esfuerzos generados por la carga útil a los rodillos de rodadura.
Carro abierto
LA VIGA PRINCIPAL
Para la manutención de cargas bajas, es frecuente utilizar puentes grúa de una única viga principal, recorrida por un polipasto simple.
Cuando la máxima carga a transportar no supera las cuatro toneladas, la viga principal está constituida normalmente por un perfil laminado en forma de I.
Los rodillos de rodadura del polipasto suelen circular por las alas inferiores del perfil.
Viga principal unica
Asimismo, cuando la carga útil sobrepasa las cuatro toneladas, es normal la disposición de doble viga principal, recorrida por un carro polipasto o por un carro abierto.
Doble viga principal
VIGA CAJÓN
Es la estructura de viga principal utilizada habitualmente, esto es debido fundamentalmente a la sencillez del proceso de fabricación. Por otra parte, los progresos realizados en las técnicas de soldadura han permitido la construcción de vigas de alta resistencia ante esfuerzos de flexión y cortadura.
VIGA TESTERO
Mueven la viga principal a lo largo del camino de rodadura.
Vigas Testero
LA GRÚA PÓRTICO
Grúa pórtico
La grúa-pórtico es un aparato de elevación compuesto por dos o cuatro postes que elevan una estructura puente por donde circula el mecanismo de elevación.
El movimiento longitudinal se realiza al nivel del suelo a través de unos paquetes de rodadura situados en las partes inferiores de los postes. Normalmente, la rodadura es sobre carril metálico, aunque también existen realizaciones especiales sobre neumáticos.
El movimiento transversal se lleva a cabo en la viga puente, elevada, sobre unos carriles metálicos dispuestos a tal efecto.
El movimiento vertical se realiza a través del mecanismo de elevación.
Las partes principales de una grúa-pórtico son:
1- Mecanismo de elevación 2- Viga puente 3- Traviesa de cierre 4- Poste 5- Paquete de rodadura 6- Testero
Presenta la ventaja de tener un coste de primera instalación reducido con respecto al puente grúa ya que no es necesaria la elevación de las vigas carriles. Por lo tanto, es posible su instalación en patios de factorías o espacios abiertos.
Según la disposición del terreno y el recorrido del mecanismo de elevación, se construyen grúas-pórtico de uno o dos voladizos.
Grúa pórtico con 1 voladizo Grúa pórtico con 2 voladizos
Cuando la grúa-pórtico esta adosada a los muros de una edificación se le puede dar la forma de semipórtico.
Grúa semipórtico Grúa semipórtico
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
Existen fundamentalmente dos tipos de mecanismos de elevación:
- Carro en voladizo. - Carro abierto
CARRO EN VOLADIZO
Este mecanismo de elevación necesita únicamente una sola viga principal para su rodadura.
Los mecanismos de accionamiento, reducción y frenado están dispuestos en voladizo. La carga útil más la de los citados mecanismos genera un momento que es absorbido por cuatro rodillos de rodadura con componente horizontal, dispuestos a dos cotas diferentes.
Este carro ha sido utilizado para cargas altas, aproximadamente 80 toneladas y 32 metros de luz.
CARRO ABIERTO
Es de constitución similar al explicado en puentes grúa. Así pues, se precisan dos vigas principales para su rodadura.
Para pórticos de transbordo, normalmente se utilizan carros abiertos, los cuales son capaces de soportar mas altas cargas y luces mas elevadas.
Como ocurre para el tipo de carro en voladizo, se suele cubrir con un tejadillo, por estar asimismo, a la intemperie.
EL PÓRTICO
Existen múltiples soluciones en la disposición de la estructura porticada de una grúa, si bien se marcaran como las más importantes dos:
- Con viga principal única. - Con vigas principales dobles.
VIGA PRINCIPAL ÚNICA
Para manutención de cargas de baja y media magnitud, la viga principal es única y el carro es de tipo voladizo. En este caso, los postes suelen estar constituidos por una viga.
Grúa pórtico con una viga principal
VIGAS PRINCIPALES DOBLES
En el caso de pórticos de transbordo así como de manutención de elevadas cargas, se recurre a vigas principales dobles, recorridas por carros abiertos. Los postes, están conformados por vigas dobles cuya distancia relativa aumenta conforme aumenta la altura con objeto de conseguir una alta cota de estabilidad de la grúa en marcha.
Grúa pórtico con dos vigas principales
Fundamentalmente, existen dos tipos de grúas-pórtico:
PÓRTICO EN CELOSIA
Este tipo de pórtico se usaba antiguamente, su estructura reticular precisaba de un carro abierto como mecanismo de elevación. Se caracterizaba por su ligereza y su alto coste en mano de obra de fabricación.
Actualmente, los pórticos con este tipo de estructura ha sido desplazada por pórticos conformados en viga cajón.
Portico en celosia
PÓRTICO EN VIGAS-CAJÓN
Este tipo de estructura soporta altos esfuerzos de torsión además de los correspondientes a flexión y cortadura. Esta característica implica la posibilidad de implementar carros abiertos o carros en voladizo.
Portico en viga cajón
LA GRÚA CONSOLA
La grúa consola es un aparato de elevación conformado por una estructura en L invertida, dispuesta en voladizo en la parte superior de las paredes longitudinales de la nave.
Grúa consola
El movimiento longitudinal se realiza a través de tres carriles de rodadura situados en la parte superior de las paredes longitudinales de la nave.
El movimiento transversal se lleva a cabo mediante un carro que circula por dos carriles en disposición transversal.
El movimiento vertical se realiza a través del mecanismo de elevación.
Las partes principales de una grúa consola son las siguientes:
1. Mecanismo de elevación. 2. Vigas principales. 3. Vigas verticales. 4. Mecanismo de translación de la grúa. 5. Carriles de rodadura vertical. 6. Carriles de rodadura horizontal.
SUS FUNCIONES SON DOS FUNDAMENTALMENTE:
- Servir de apoyo a un puente grúa como componente de un equipo complejo de elevación y transporte. Dispuestos a diferentes alturas ambos aparatos, el puente grúa transportaría las cargas elevadas mientras que la grúa consola estaría a cargo de la manutención de cargas bajas y medianas en una zona del taller próxima a la pared donde estaría implementada la grúa.
- Ser una grúa autosuficiente, transportando bajas cargas a alta velocidad en una zona rectangular próxima a la pared de la nave.
La carga máxima se sitúa sobre 10 toneladas. La luz de la grúa consola oscila entre 5 y 10 metros.
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
En este tipo de aparatos, el mecanismo de elevación preferentemente utilizado es el carro abierto, circulando sobre dos carriles de rodadura dispuestos sobre las dos vigas principales de la grúa o sobre las alas del perfil en el caso de una viga única principal.
LA ESTRUCTURA
La estructura de una grúa consola, en forma de L invertida se compone de dos subestructuras claramente diferenciadas:
-Vigas principales, de disposición horizontal solicitadas a flexión por el propio peso y por la carga útil.
- Vigas verticales, solicitadas a compresión por el peso propio de las vigas principales y la carga, y a flexión por las reacciones horizontales existentes en los rodillos de rodadura horizontal.
En cuanto a la disposición constructiva, la estructura puede estar realizada en celosía o en vigas cajón.
Estructura en celosía
En la actualidad este tipo de estructuras no se utiliza.
Las vigas principales y verticales se conforman por débiles perfiles rectangulares unidos mediante cartelas. Debido al alto costo de la mano de obra en el proceso de fabricación, la tendencia actual es la utilización de las estructuras en viga cajón.
Estructura en celosia
Estructura en vigas cajón
Las estructuras principal y vertical están conformadas por vigas cajón unidas longitudinalmente mediante vigas testeras también realizadas en forma de viga-cajón.
Estructura en viga cajón
GRÚAS GIRATORIAS DE COLUMNA
Existen tres tipos de grúas giratorias de columna:
- Grúas giratorias de columna giratoria.
- Grúas giratorias de columna fija.
- Grúas velocípedas.
GRÚAS GIRATORIAS DE COLUMNA GIRATORIA
Este tipo de aparatos de elevación consiste básicamente en una pluma giratoria, solidaria a una columna articulada verticalmente en sus extremos inferior y superior.
Grúa de columna giratoria
Sus partes principales son:
1. Pluma 2. Columna 3. Mecanismo elevación 4. Soporte superior 5. Soporte inferior 6. Sistema de poleas
El movimiento de giro se realiza a través de dos cojinetes dispuestos en los soportes que articulan la columna.
El movimiento de translación del carro se lleva a cabo a lo largo de la parte superior de la pluma.
El movimiento de elevación se realiza a través del carro o polipasto.
Se utiliza en naves de transbordo, almacenes, puertos, talleres de máquinas, herramientas y transporte de piezas.
Su capacidad máxima es alrededor de las 6 toneladas El alcance máximo es de 8 metros.
Una limitación importante es la necesidad de ubicar el aparato próximo a una pared para el anclaje superior de la columna. Este hecho imposibilita el giro completo de la pluma.
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
Para bajas cargas, se utiliza el polipasto eléctrico.
Cuando la carga es elevada, se utiliza un carro que frecuentemente dispone de reducción con dos velocidades. Estos carros pueden disponer de los propios mecanismos de elevación o bien estos pueden fijarse sobre la columna o la propia pluma.
LA ESTRUCTURA
Existen dos subestructuras principales:
- La pluma - Los soportes
La pluma está anclada en dos puntos a la columna. La situación de ambos puntos depende de la configuración de la propia pluma.
PLUMA DE CELOSÍA
Esta estructura no se usa en la actualidad.
Se trata frecuentemente de una celosía muy simplificada ya que consta de un tirante diagonal que une el extremo de la pluma con la parte inferior de la columna.
PLUMA DE VIGA CAJÓN
En este caso, una viga cajón de sección variable recorre la grúa desde el extremo de la pluma hasta la parte inferior de la columna, o puede disponer de una viga horizontal para sustentar el mecanismo de elevación y otra vertical que realice las funciones de columna.
GRÚAS GIRATORIAS DE COLUMNA FIJA
Este tipo de grúa consta de una estructura formada por una pluma y un soporte de contrapeso. La citada estructura esta anclada a una columna fija en dos puntos situados a diferentes alturas.
Sus partes principales son:
1- Pluma 2- Columna 3- Contrapeso 4- Soporte de contrapeso 5- Soporte superior 6- Soporte inferior 7- Estrella de base 8- Macizo de anclaje
La columna esta fija al suelo debido a un rígido empotramiento a un macizo de anclaje.
Se utiliza en el servicio ferroviario, patios de fábrica y puertos.
Su capacidad máxima alcanza las 5 toneladas Su alcance máximo es de 5 metros.
Presenta la ventaja de que su anclaje se realiza en el suelo, de manera que la pluma puede girar 360º. El contrapeso se dispone con objeto de disminuir el momento de vuelco y mejorar así, la estabilidad de la grúa.
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
Para bajas cargas, se utiliza el polipasto, o bien un mecanismo de elevación fijo situado en la parte inferior de la grúa que transmite la acción del cable a través de un sistema de poleas.
Cuando la carga es elevada se realiza la elevación por medio de carros.
LA ESTRUCTURA
Se divide en cuatro subestructuras:
- La pluma - La columna - Estrella del fundamento - Macizo de anclaje
La pluma puede ejecutarse en celosía o en viga cajón.
Estructura en celosía y viga cajón
Como es habitual en estructuras de aparatos de elevación, la tendencia actual es la utilización de vigas cajón, siendo el uso de estructuras en celosia prácticamente nulo.
La columna es un sólido de revolución, cuyo enlace con la pluma se lleva a cabo mediante dos rodamientos radiales de rodillos y un rodamiento axial de bolas.
GRUAS VELOCÍPEDAS
Grúa velocipeda
La grúa velocípeda es un tipo especial de grúa giratoria cuya columna fija está enclavada en una plataforma desplazable en una única dirección.
La columna, además del encorvamiento inferior, está guiada en su parte superior con objeto de impedir el vuelco lateral de la grúa.
Sus partes fundamentales son:
1. Pluma. 2. Columna. 3. Mecanismo de elevación. 4. Rodillo superior. 5. Plataforma inferior. 6. Rodillos inferiores. 7. Mecanismo de translación.
Su utilización se centra en naves de baja altura donde la instalación de puentes grúa presenta problemas de espacio. El monocarril, por donde circula el aparato se suele disponer en el sentido horizontal de la nave con objeto de optimizar el espacio accesible de trabajo de la grúa.
La carga máxima alcanza las 10 toneladas El alcance puede llegar hasta 8 metros La velocidad de translación no supera los 100m/min.
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
No presenta ninguna diferencia con respecto a los correspondientes a grúas giratorias de columna fija.
LA ESTRUCTURA
La estructura puede ser de celosía o de viga cajón.
La tendencia actual, debido fundamentalmente al costo del proceso de fabricación, es utilizar estructuras en viga cajón, siendo el uso de estructuras en celosia prácticamente nulo.
GRÚAS TORRE
Grúa torre
Para trabajos de edificación, la grúa utilizada por excelencia es la grúa torre.
Consiste básicamente en una torre metálica, que soporta en su parte superior una pluma horizontal giratoria.
Los movimientos de un aparato de este tipo son los siguientes:
- Movimiento de translación de la grúa a través de carriles metálicos
- Movimiento de giro a la pluma - Movimiento de translación del carro a través de dos carriles metálicos conformados sobre la pluma. - Movimiento de elevación de la carga por medio del carro.
Las partes de una grúa torre son las siguientes:
1 Pluma 2 Torre 3 Contraflecha 4 Portaflecha 5 Contrapeso de contraflecha 6 Mecanismo de elevación 7 Mecanismo de giro 8 Mecanismo de translación de la grúa 9 Tirante de flecha 10 Tirante de contraflecha 11 Contrapeso de base.
EL MECANISMO DE ELEVACIÓN
En una grúa de estas características es fundamental utilizar un carro de mínimo peso con objeto de aumentar la carga útil, muy limitada por problemas de estabilidad.
Así pues, el mecanismo de elevación esta constituido por una estructura sumamente ligera que incorpora cuatro rodillos de rodadura y dos poleas de paso de cable.
Mecanismo de elevación
LA ESTRUCTURA
Las estructuras de las grúas torre son siempre en celosía. Este tipo de construcción facilita del desmontaje en unidades para su transporte y aligera la estructura de forma notable
En la estructura de una grúa torre se pueden distinguir dos subestructuras: - Estructura superior. - Torre.
La estructura superior se compone de la pluma, de los tirantes y del mástil o parte superior de la torre.
Partes de la estructura superior
Los tirantes a y b se disponen para reducir la flecha en punta de la pluma y disminuir los esfuerzos de flexión en pluma. Su inclusión en una grúa de estas características es fundamental debido a los fuertes voladizos que alcanza la pluma.
La torre esta solicitada a flexión y a compresión. La concentración de esfuerzos sucede en su extremo superior debido a la aplicación de cargas y asimismo una zona crítica es la parte inferior de la torre debido al empotramiento.
SISTEMAS DE MANDO DE GUIA
Existen dos sistemas:
- Cabina de mando situada en la parte superior de la torre.
Cabina superior
- Cabina de mando situada en la base de la torre.
Según la situación de la obra y las operaciones a realizar y condiciones de visibilidad, la cabina se situará en una u otra posición.
Asimismo, es posible un mando desplazable por tierra.
