Terminología del diseño de grúas: Guía para principiantes sobre los términos esenciales.

La terminología del diseño de grúas constituye la base para interpretar planos de ingeniería, realizar cálculos de diseño y comunicar propuestas técnicas. Esta guía presenta términos comunes que abarcan parámetros de grúas, clases de servicio, estructuras metálicas, cargas e indicadores de rendimiento.

Terminología clave para el diseño de grúas: parámetros y clases de servicio.

Los parámetros del mecanismo de la grúa describen el rendimiento operativo de la maquinaria de elevación y constituyen la base para el diseño y la selección del equipo. La clasificación de servicio de una grúa considera la utilización de la capacidad y el tiempo de elevación, así como el número de ciclos de trabajo.

1. Capacidad de elevación nominal Gn

La capacidad de elevación nominal es el peso total de la carga o material que una grúa puede levantar, junto con los accesorios de elevación desmontables (excluyendo los separadores de contenedores) o accesorios como pinzas, dispositivos de elevación electromagnéticos y vigas de elevación. En el caso de grúas de radio variable, como grúas torre, grúas sobre camión y grúas pórtico, la capacidad de elevación nominal varía según el radio de trabajo. La capacidad de elevación nominal es la capacidad máxima permitida en condiciones de trabajo seguras con el radio mínimo.

En el uso común, "capacidad de elevación" generalmente se refiere a la capacidad de elevación nominal.

Para respaldar la producción en serie y la estandarización, se ha establecido una norma de capacidad nominal (Tabla 1-1). La fuente cita GB783-87 y especifica la unidad como t. Para la maquinaria de elevación de nuevo diseño, la capacidad de elevación nominal de la grúa y el mecanismo de elevación auxiliar deben ajustarse a los valores de la norma. Los equipos con características especiales también deben ajustarse a los valores de la norma o mantenerse lo más cerca posible de ellos.

2. Tramo S

En una grúa puente, la luz es la distancia horizontal entre los ejes de los rieles de desplazamiento. Se representa con la letra S, aunque antiguamente se usaba comúnmente la L, y se mide en metros (m). Las luces de las grúas puente eléctricas cuentan con una serie de normas nacionales (véase la Tabla 1-2). La Figura 1-1 ilustra la luz de una grúa. La luz de una grúa puente depende de la luz del edificio Sc; en la serie de luces, el incremento suele ser de 3 m.

La figura 1-1 incluye (a) el tramo de la grúa y (b) el tramo de una grúa con dos rieles.

3. Calibre K

El ancho de vía, también llamado ancho de rueda, se define de la siguiente manera:

• En el caso de un tranvía, es la distancia entre los ejes centrales de los rieles del tranvía.
• En el caso de una grúa de pluma, se trata de la distancia entre los ejes centrales de los rieles o entre los ejes centrales de las bandas de rodadura de las ruedas.

4. Distancia entre ejes B

La distancia entre ejes, también llamada distancia entre ejes, es la distancia entre los ejes centrales de apoyo de la grúa o el carro a lo largo del sentido de desplazamiento longitudinal. La medida de la distancia entre ejes B depende de la disposición de las ruedas de apoyo.

5. Altura de elevación H, profundidad de descenso h y rango de elevación D

La fuente define las distancias verticales relevantes utilizando las posiciones de trabajo más alta y más baja del accesorio de elevación y proporciona:

D = H + h

Cuando no hay profundidad de descenso, el alcance de elevación D es igual a la altura de elevación H. La altura de elevación y la profundidad de descenso se miden tomando como punto de referencia el centro del gancho. Para otros accesorios de elevación, como las pinzas, se utiliza como referencia el punto más bajo en la posición cerrada.

6. Velocidades de funcionamiento del mecanismo

Las velocidades de funcionamiento del mecanismo varían según el mecanismo de la grúa:

• Velocidad de elevación y descenso Vn: la velocidad de desplazamiento vertical de la carga nominal en estado de funcionamiento estable, medida en m/min.
• Velocidad de desplazamiento de la grúa o del puente VR': La velocidad de desplazamiento de la grúa que transporta su carga nominal sobre una superficie horizontal o riel en estado de funcionamiento estable, medida en m/min.
• Velocidad de desplazamiento del tranvía Vt': La velocidad de un carro que transporta su carga nominal a lo largo de un riel horizontal en estado de funcionamiento constante, medida en m/min.

7. Carga por rueda

La carga sobre las ruedas es la presión vertical máxima que ejerce sobre ellas el peso propio del puente, junto con el peso propio del carro y su capacidad de elevación nominal cuando el carro se encuentra en su posición límite. Constituye una base importante para el diseño del mecanismo de traslación y los raíles.

8. Clase de servicio

La clasificación de servicio de una grúa se divide según su clase de utilización (el número total de ciclos de trabajo durante su vida útil) y el estado de carga. Indica la exigencia del trabajo de la grúa, incluyendo su nivel de actividad a lo largo del tiempo y la frecuencia con la que maneja cargas completas.

La fuente divide las clases de servicio en A1–A8. Su comparación aproximada es A1–A4 para servicio ligero, A5–A6 para servicio medio, A7 para servicio pesado y A8 para servicio extra pesado. La Tabla 1-4 de la fuente enumera ejemplos de clases de servicio de grúas.

Términos comunes para estructuras y componentes metálicos de grúas

1. Estructura metálica de la grúa

La estructura metálica de una grúa, también llamada estructura de acero, es una estructura capaz de soportar las diversas cargas de una grúa. Está compuesta por placas y perfiles de acero fabricados con materiales metálicos y ensamblados en una disposición estructural definida mediante soldadura, remachado, atornillado y otros métodos de conexión.

Las estructuras metálicas de las grúas constan de elementos portantes, elementos no portantes y secciones de conexión. Las vigas principales, las vigas de extremo y las patas son elementos portantes y requieren cálculos de resistencia, rigidez y estabilidad. Las pasarelas, barandillas y escaleras son elementos no portantes; según la fuente, no requieren cálculos de resistencia, rigidez ni estabilidad, pero sí deben considerarse la seguridad, la facilidad de uso y la ergonomía. Las conexiones se realizan principalmente mediante soldadura y atornillado, mientras que el remachado se utiliza cada vez menos.

2. Tipos típicos de estructuras metálicas

Los tipos típicos incluyen estructuras de puentes, pórticos, torres y plumas. Las estructuras metálicas de las grúas se componen de elementos, placas y secciones que forman componentes básicos como vigas principales, vigas de extremo y patas. Diferentes elementos conforman las estructuras básicas de las grúas, como puentes, pórticos, torres y plumas.

3. Términos estructurales y componentes comunes

• Viga principal: Elemento principal de soporte de carga de una grúa puente o pórtico, que soporta la carga de elevación.
• Pierna: Un elemento de apoyo de una grúa pórtico o grúa montada sobre camión que ayuda a mantener la estabilidad operativa general.
• Foque: Brazo fijo o telescópico en una grúa de pluma, utilizado para elevar cargas y ajustar el radio de trabajo.
• Mecanismo de elevación: Mecanismo que eleva y desciende cargas verticalmente, compuesto por un motor, una caja de engranajes, un tambor, un freno, un gancho y otros componentes.
• Mecanismo de desplazamiento: El mecanismo que mueve la grúa o el carro completo; puede estar montado sobre rieles o no.
• Mecanismo de giro: Mecanismo que permite girar una pluma alrededor de un eje vertical, comúnmente utilizado en grúas montadas sobre camión, grúas sobre orugas y grúas torre.
• Freno: Dispositivo de frenado utilizado para detener el vehículo, limitar la velocidad y mantenerlo en su lugar de forma segura.
• Interruptor de límite: Dispositivo de seguridad que limita la altura de elevación, la distancia de recorrido o el ángulo de giro para evitar el desplazamiento excesivo.
• Limitador de sobrecarga: Un dispositivo de seguridad que corta automáticamente la potencia de elevación cuando la carga elevada supera el valor nominal.

Términos de carga y fuerza

1. Cargas regulares

Durante el funcionamiento normal de una grúa, se producen con frecuencia cargas regulares, como la gravedad, la inercia (generada al acelerar o desacelerar la grúa al conducirla o frenarla) y la deformación de su estructura de acero. Estas cargas deben tenerse en cuenta al calcular y verificar la resistencia, la inestabilidad elástica y la fatiga del material.

Las cargas habituales incluyen:

• Carga de peso propio PG: La fuerza gravitatoria de la estructura de acero de la grúa, sus mecanismos, equipos eléctricos y otras masas.
• Carga de elevación nominal PQ: La fuerza gravitatoria de la masa total elevada al levantar la carga máxima permitida. Cuando la capacidad de elevación es elevada, se debe incluir el peso del accesorio de elevación y del cable de acero.
• Carga inercial de desplazamiento horizontal PH: La fuerza de inercia horizontal producida por la masa propia de la grúa o del carro y la masa elevada cuando se desplaza longitudinal o transversalmente y acelera o frena en un plano horizontal.

2. Cargas accidentales

Las cargas accidentales son aquellas que no se producen con frecuencia durante el funcionamiento normal, pero que pueden surgir ocasionalmente. Principalmente incluyen los siguientes tipos:

• Carga lateral horizontal debida a la inclinación de Ps: Carga producida por la reacción de guiado en un dispositivo de guiado, como una pestaña de rueda o una rueda guía horizontal, cuando la grúa o el carro se desvían durante el desplazamiento longitudinal o transversal.
• Carga de grado Pp: La resistencia que se experimenta cuando la grúa o el carro se desplazan cuesta arriba a lo largo de su riel. La frase original «a lo largo de un riel» parece contener un error textual y requiere revisión técnica.
• Carga de viento en servicio Pw: La fuerza máxima del viento que debe soportar una grúa de exterior durante su funcionamiento. La fuente también menciona las cargas de hielo, nieve y temperatura.

3. Cargas especiales

Las cargas especiales son aquellas que se producen en condiciones excepcionales cuando la grúa no está funcionando con normalidad o está fuera de servicio. Principalmente incluyen los siguientes tipos:

• Carga de colisión Pc: Carga generada cuando dos grúas adyacentes en el mismo riel chocan, o cuando una grúa choca con un tope al final del riel.
• Carga de vuelco horizontal Psl: Por ejemplo, en una grúa apiladora, un objeto o dispositivo de manipulación de carga que se mueve dentro de un bastidor guía de elevación rígido, o el extremo inferior de dicho bastidor, puede chocar con un obstáculo y generar una fuerza horizontal que tiende a volcar la grúa o el carro.
• Carga sísmica PE: Una carga producida por un terremoto que actúa sobre una grúa de tipo polipasto.
• Carga de viento fuera de servicio: La fuerza máxima del viento que la grúa puede soportar cuando está fuera de servicio, medida en Newtons (N).

En situaciones específicas, pueden producirse otras cargas, como por ejemplo las cargas de proceso. Carga de fatiga Se trata de una carga alterna cíclica que experimenta la estructura durante el funcionamiento repetido de la grúa y que afecta a la vida útil del equipo.

Términos de indicadores de rendimiento

• Resistencia, incluyendo la verificación de la resistencia a la fatiga: La capacidad de un elemento para evitar fallas bajo fuerzas externas. La resistencia incluye la resistencia a la tracción y a la compresión, la resistencia a la flexión, la resistencia al corte y la resistencia a la compresión o aplastamiento.
• Rigidez: Capacidad para limitar la deformación de los elementos bajo fuerzas externas. Incluye la rigidez estática en las direcciones vertical y horizontal, así como la rigidez dinámica relacionada con el uso.
• Estabilidad: La capacidad de resistir la pérdida de estabilidad ante fuerzas externas. Incluye la capacidad general de resistencia al vuelco, la estabilidad global de los miembros y la estabilidad local.
• Factor de seguridad: El margen de seguridad reservado en el diseño, definido aquí como la relación entre la capacidad de carga estructural y la carga real, debe cumplir con los requisitos del código aplicable.
• Tensión admisible: El valor máximo de tensión que el código aplicable permite que soporte el material estructural.

Resumen

Estos términos son básicos y se utilizan con frecuencia en el diseño de grúas. Sirven de base para la elaboración de planos, el cálculo de parámetros, las discusiones sobre propuestas técnicas y el estudio más profundo del diseño estructural y la aplicación de la normativa.

Cindy

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Soy Cindy, tengo 10 años de experiencia laboral en la industria de las grúas y he acumulado una gran cantidad de conocimientos profesionales. He elegido grúas satisfactorias para más de 500 clientes. Si tiene alguna necesidad o pregunta sobre grúas, no dude en ponerse en contacto conmigo. ¡Usaré mi experiencia y mi experiencia práctica para ayudarlo a resolver el problema!