grúa archivos - El blog de Víctor Yepes

Grúa pluma en voladizo

Las grúas pluma en voladizo (o grúas bandera) son equipos de elevación empleados en los puertos para manipular cargas en el entorno del muelle con precisión y rapidez. Su rasgo distintivo es una pluma rígida o semirrígida que sobresale en voladizo desde una estructura de soporte, de modo que la carga puede situarse fuera del eje principal de la máquina sin necesidad de apoyos intermedios. Esta configuración permite trabajar sobre el buque, el muelle o las zonas de transferencia próximas, manteniendo un campo de acción bien definido y una buena capacidad de control del movimiento de la carga.

Desde el punto de vista funcional, estas grúas combinan las operaciones de izado con el giro de la estructura y, en muchos casos, con el abatimiento de la pluma, lo que amplía su radio de trabajo y mejora su adaptabilidad a distintas maniobras. En el ámbito portuario, resultan especialmente útiles para la carga y descarga de mercancías generales, equipos pesados, componentes industriales y, según la configuración, también de contenedores o graneles, mediante los útiles adecuados. Su empleo es frecuente allí donde se necesita una máquina robusta, de operación repetitiva y con elevada precisión de posicionamiento.

Una de sus principales ventajas es su versatilidad. La pluma en voladizo permite salvar obstáculos y alcanzar puntos de trabajo situados fuera de la estructura principal, lo que facilita la transferencia de cargas entre el buque y el muelle o entre distintos medios de transporte. Además, su diseño favorece una maniobra relativamente sencilla, con buena visibilidad durante la operación y un control eficaz del recorrido de la carga. Por ello, constituyen una solución muy extendida en muelles, astilleros y terminales de manipulación donde la productividad y la seguridad operativa son factores decisivos.

No obstante, su aplicación también presenta limitaciones. El alcance, la capacidad de carga y la altura útil dependen directamente de la geometría de la pluma, del sistema de contrapeso y de la estructura de apoyo. Por ello, su diseño debe adaptarse cuidadosamente al tipo de mercancía, a las condiciones de servicio y a la configuración del puerto. En conjunto, las grúas pluma en voladizo representan una solución clásica y eficaz en la ingeniería portuaria, especialmente cuando se requiere combinar alcance, precisión y robustez en operaciones de elevación sobre el muelle.

Grúa pluma en voladizo a la izquierda y grúa pórtico a la derecha en el Club Náutico de Moraira. Imagen: V. Yepes

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Grúas portacontenedores de ménsula abatible: grúas STS

Grúa portacontenedores, en el Puerto de Cádiz, España. Imagen: V. Yepes

Las grúas portacontenedores de ménsula abatible son aparatos de grandes dimensiones instalados en zonas portuarias y diseñados específicamente para cargar y descargar buques portacontenedores. En la terminología del sector también se conocen como grúas pórtico de muelle o grúas STS, siglas de Ship-to-Shore. Pueden presentar la forma de un simple pórtico o incorporar una ménsula abatible en el lado del agua. Esta ménsula se eleva cuando la grúa no está en servicio para liberar el gálibo del buque. Desde el punto de vista estructural, suelen incorporar un pórtico o una celosía con carro de translación. Sus mecanismos de elevación están preparados para soportar ciclos de trabajo intensivos. Su altura puede alcanzar varias decenas de metros, en función del buque y de la terminal a los que presta servicio.

Su funcionamiento sigue un ciclo de precisión que se repite con cada contenedor. Para posicionarse, la grúa se desplaza sobre los rieles del muelle mediante su carro de translación. Así se alinea con la bahía del buque en la que debe trabajar. A continuación, desciende desde la grúa un cabezal especial llamado spreader. Este cabezal se engancha automáticamente a las esquinas del contenedor, ya sea de 20 o de 40 pies. Una vez sujeto el contenedor, la grúa lo iza desde la bodega del buque. Después, lo traslada horizontalmente a lo largo de la ménsula, por encima del muelle. Finalmente, baja el contenedor con cuidado y lo deposita sobre un vehículo de transporte interno, como una straddle carrier o un camión chasis. Todo este ciclo lo realiza un operador especializado desde una cabina situada a gran altura. Desde allí dispone de una vista panorámica de toda la operación.

El dimensionamiento de cada grúa depende del rango de buques que debe atender. También depende del alcance requerido, conocido como outreach, y de la altura de paso necesaria sobre la cubierta del buque. Por ello, el proyecto de cada grúa STS es siempre específico para la terminal en la que va a operar. En su explotación destacan tres aspectos especialmente relevantes. El primero es la resistencia de la grúa al viento cuando permanece inactiva. El segundo es la fatiga de los elementos estructurales. El tercero es la compatibilidad geométrica de la grúa con el buque, con el sistema de guiado y con el patio de contenedores.

Los buques portacontenedores aumentan progresivamente de tamaño, por lo que crece la demanda de grúas capaces de operar con los buques ultragrandes actuales. En consecuencia, los puertos invierten en equipos con mayor alcance y mayor capacidad de elevación. Un ejemplo representativo de las dimensiones que alcanzan las grúas modernas de este tipo son las grúas Megamax que Liebherr suministró a la terminal Maher. Esta terminal se encuentra en el puerto de Nueva York y Nueva Jersey. Estas grúas tienen un alcance de 69,5 metros y una altura de elevación sobre el raíl de 53,34 metros. Liebherr describe sus grúas STS como equipos personalizados para cada terminal. Ofrece alcances de tipo Megamax superiores a 53 metros y capacidades de elevación de hasta 120 toneladas, en configuraciones simples, dobles o tándem. Además, incorporan sistemas auxiliares como la automatización parcial, el sistema anticolisión y el posicionamiento preciso del spreader.

Datos técnicos de una grúa portacontenedores de ménsula abatible.

Os dejo unos vídeos de estas grúas portuarias. Espero que os sean interesantes.

Abatimiento controlado de la STS Grúa 907 en APM Terminals Barcelona

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Grúas pórtico transtainer: RTG, RMG y el sistema spreader

Grúa pórtico sobre neumáticos RTG. https://www.daleeeel.com/en/article/9599/konecranes-puts-the-battery-in-big-container-handling-machines

Las grúas portacontenedores transtainer son grúas pórtico de un solo vano que se desplazan sobre neumáticos o sobre carriles. Se emplean para la manipulación de contenedores y otras mercancías. Un carro de traslación recorre la viga principal de la grúa. El nombre transtainer proviene de una marca registrada por el fabricante estadounidense Paceco para sus primeras grúas pórtico sobre neumáticos. Estas grúas se fabricaron en colaboración con la empresa japonesa Mitsui a finales de los años sesenta. Con el tiempo, el término se generalizó en el sector portuario para referirse a este tipo de grúas empleadas en la zona de almacenamiento de contenedores.

En la terminología habitual se distinguen dos tipos. Las grúas pórtico sobre neumáticos se denominan RTG, siglas en inglés de Rubber Tyred Gantry. Las grúas pórtico sobre carriles se denominan RMG, siglas de Rail Mounted Gantry. Ambas son muy utilizadas en las zonas de almacenamiento de las terminales, donde organizan y apilan los contenedores en bloques de almacenamiento. Las RTG ofrecen mayor flexibilidad de movimiento y no requieren una inversión inicial en infraestructura de vías. Por ello, son habituales cuando se prioriza la adaptabilidad de la zona de almacenamiento de los contenedores. Las RMG, en cambio, presentan mayor eficiencia energética y mayor precisión en operaciones automatizadas. Cuando una grúa RMG está completamente automatizada, se denomina ARMG, siglas de Automated Rail-Mounted Gantry. También se conoce como grúa apiladora automática (ASC). Estos sistemas automatizados son frecuentes en las zonas de almacenamiento por su buena integración con la automatización. En la práctica, además, las RTG modernas incorporan cada vez más la electrificación parcial o total, la asistencia inteligente y funciones de guiado automático. Todo ello permite reducir el consumo y mejorar la productividad. Así, junto a los modelos diésel convencionales, ya existen RTG híbridas con baterías de litio y RTG eléctricas conectadas a la red eléctrica. Incluso ya hay prototipos propulsados por pila de combustible de hidrógeno.

Grúa pórtico montada sobre raíles RMG. https://www.voittocrane.com/es/blog/grua-rtg-frente-a-grua-rmg-comprenda-las-diferencias-entre-ambas

El contenedor tiene forma de paralelepípedo rectangular. Por ello, a la grúa pórtico se le añade un dispositivo con el mismo contorno que la cara superior de la grúa. Este dispositivo, denominado spreader, se acopla al contenedor por sus cuatro esquinas. En sentido técnico estricto, los elementos de las esquinas del spreader no son ganchos, sino cierres giratorios, también llamados twist-locks. Estos cierres engranan con las cantoneras normalizadas del contenedor, también llamadas herrajes de esquina, y permiten su elevación de forma segura. Las cantoneras y los twist-locks están normalizados según la norma ISO 1161, lo que garantiza que cualquier spreader compatible pueda acoplarse a cualquier contenedor ISO. Esto es así con independencia del fabricante o del país de origen. El acoplamiento puede ser automático o semiautomático, lo que mejora la seguridad y reduce los tiempos de operación. En los spreaders modernos, el cierre de las cuatro esquinas suele ir acompañado de sistemas de interbloqueo. Estos sistemas impiden un cierre indebido cuando el equipo no está correctamente asentado sobre el contenedor. Curiosamente, el propio twist-lock es una invención anterior a estas grúas, desarrollada en los años cincuenta por el ingeniero estadounidense Keith Tantlinger. Tantlinger cedió libremente su patente, lo que permitió la estandarización mundial del transporte en contenedores.

Spreader y detalle del mecanismo de fijación (twist-lock). https://www.europages.es/empresas/italia/bari%20y%20apulia/construccion-de-gruas.htm

Os dejo unos vídeos ilustrativos de este tipo de grúa.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Grúas torre de pluma basculante

Grúa POTAIN de un solo vano y pluma abatible.

Las grúas torre de pluma basculante o abatible se caracterizan por disponer de una pluma que puede pasar de una posición horizontal a otra prácticamente vertical. Gracias a este sistema, el alcance se regula variando la inclinación de la pluma, sin necesidad de un carro de traslación que distribuya la carga. Se definen como grúas de pluma orientable, con el soporte giratorio de la pluma montado en la parte superior de una torre vertical. En estas grúas, la distribución de la carga se consigue variando el ángulo de la pluma, a diferencia de otras configuraciones de grúa torre.

Su principal ventaja es que, en posición elevada, la pluma no sobrevuela zonas ajenas a la obra, como viviendas, centros educativos u otros edificios cercanos. Por ello, son una solución especialmente adecuada en entornos urbanos densos, en obras sometidas a restricciones de servidumbre aérea o en emplazamientos donde no se permite que la pluma sobrevoce las parcelas colindantes. Esta característica las hace frecuentes en actuaciones de rehabilitación y en obras interiores de manzana. También resultan habituales en solares cuya geometría o cuyos accesos están muy condicionados.

Desde el punto de vista operativo, estas grúas exigen sistemas de control más complejos que los de las grúas torre convencionales de pluma horizontal. La razón es que deben coordinar simultáneamente el izado y el abatimiento de la pluma. Esa coordinación es necesaria para mantener la estabilidad del conjunto y evitar oscilaciones peligrosas de la carga durante las maniobras. Además, el diagrama de cargas depende de la inclinación de la pluma y de la configuración concreta de montaje, por lo que el operador debe trabajar siempre dentro de los límites establecidos por el fabricante.

Características de grúas con flecha inclinable POTAIN modelos MR.

Su diseño, instalación y utilización quedan sometidos a la normativa aplicable a las grúas torre, tanto para obras como para otras aplicaciones, que exige documentación técnica, proyecto de instalación, inspecciones previas y posteriores al montaje y revisiones periódicas durante el servicio. La aplicación de la normativa vigente en materia de seguridad resulta especialmente relevante para el control de la estabilidad y la evaluación de cargas. También resulta relevante para los dispositivos de seguridad que incorpora la grúa.

En conjunto, las grúas torre de pluma basculante combinan una elevada adaptabilidad a espacios restringidos con una gran capacidad para evitar interferencias fuera de la obra, aunque, a cambio, requieren una explotación más cuidadosa, una supervisión técnica rigurosa y una planificación precisa de las maniobras.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Ecuación de un cable suspendido sometido a su propio peso: La catenaria

En el ámbito de la construcción, los cables constituyen un elemento de gran importancia. Baste recordar su uso en grúas, blondines, venteado de estructuras, etc. Los cables se consideran, en la práctica, como sólidos prismáticos cuya rigidez a flexión, torsión y cortadura es despreciable. Tampoco trabajan a compresión, por lo que son elementos que solo resisten esfuerzos de tracción.

Cuando un cable se encuentra suspendido entre dos puntos y solo está sometido a su propio peso, adopta una curva llamada catenaria. No obstante, la forma de la curva adoptada dependerá del tipo de cargas que actúen sobre el cable.

Os paso a continuación la demostración de la ecuación de la catenaria. Este tema era un clásico de la asignatura Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras, aunque en muchos planes de estudios actuales se aborda en asignaturas relacionadas con el cálculo de estructuras.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Grúa araña

Las grúas araña (spider crane) constituyen máquinas muy compactas que, en los modelos actuales, ofrecen gran capacidad y alcance. Se trata de una solución de gran interés cuando el acceso a un recinto es restringido o el espacio de trabajo es limitado. Las más pequeñas tienen 600 mm de ancho y un peso de 1.050 kg, con potencias de carta desde 0,9 hasta 7,5 toneladas. Su accionamiento puede ser con gasolina, diésel o con funcionamiento eléctrico. También presentan accesorios específicos para la manipulación de cristales y ventosas especiales para su sujeción.

Os dejo a continuación un vídeo de una grúa araña Octopus, de 23 metros de alcance vertical.

Aquí otros vídeos de cómo se monta una grúa araña.

Os dejo un catálogo de este tipo de máquinas para que os sirva de referencia en cuanto a características y prestaciones, en este caso se trata de la empresa Transgruma.

Pincha aquí para descargar

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Elevación correcta (o accidentada) de una viga artesa

Las grúas son máquinas que realizan movimientos de giro o traslación, con aparejos auxiliares formados por ganchos o cables que facilitan la elevación de las cargas. La maniobra para ajustar grandes cargas con tolerancias mínimas requiere de experiencia y técnica, sin las cuales, la instalación por ejemplo de grandes vigas prefabricadas sería realmente difícil.

En primer lugar os dejo un vídeo donde ocurre un grave incidente en la colocación de una viga artesa.

Grúas Rigar nos ofrece un vídeo interesante donde se puede ver cómo se eleva, correctamente, una viga artesa de 120 toneladas. Espero que os guste.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Montaje de puente prefabricado en la carretera Betxí-Borriol

La prefabricación en elementos de puentes comenzó en España a principios de los años 50, con los primeros tableros de vigas prefabricadas pretensadas. Hoy en día existen soluciones prefabricadas para casi todas las tipologías de puentes de hormigón, aunque habitualmente solo se prefabrica el tablero.

A continuación, os dejo un vídeo de Grúas Rigar donde se puede ver el montaje de un puente en la carretera Betxí-Borriol. Resulta interesante ver el grado de precisión y maestría necesario para encajar las grandes piezas. Espero que os guste.

Grúa de puerto giratoria «pico de pato»

EEstas grúas, conocidas popularmente como grúas de tipo «pico de pato» por la forma característica de su pluma, mantienen la cota de la carga mediante un sistema de articulaciones que hace que la pluma actúe como un mecanismo de paralelogramo articulado. El desplazamiento del pórtico y el giro de la superestructura son similares a los de las giratorias de cable compensado.

El mecanismo que mantiene la cota de la carga es automático, por lo que no es necesario actuar sobre el cable de elevación. El movimiento de cambio de alcance, al igual que el resto de movimientos que caracterizan este modelo de grúa, se realiza mediante manipuladores progresivos y electroválvulas proporcionales. La cabina de control se sitúa en la parte frontal de la superestructura, lo que mejora la visibilidad del operador sobre la carga y la zona de trabajo. Este diseño, basado en mecanismos de tipo biela-manivela o de paralelogramo articulado, es ampliamente utilizado por su fiabilidad mecánica.

El giro se consigue mediante un grupo moto-reductor fijado en el lateral del castillete y una corona dentada fija en la parte superior del pivote. Este dispositivo permite un giro de 360° controlado mediante la botonera de mando. Este mecanismo, además de hacer girar la superestructura de la grúa, debe controlar el momento de vuelco debido a la excentricidad de la carga y al peso propio.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

La grúa motorizada más grande del mundo

https://www.diariomotor.com/2011/04/29/liebherr-ltm-11200-9-1-la-grua-motorizada-mas-grande-del-mundo/

La «Liebherr LTM 11200-9.1» es la grúa motorizada más grande del mundo y la única fabricada hasta la fecha. Este tipo de grúas se utilizan en la construcción, generalmente en grandes obras civiles, como la construcción de viaductos, la reparación de rascacielos o el mantenimiento de aerogeneradores. Existen varios tipos de grúa móvil, desde la T3, que tiene una altura de solo 55 m, hasta la T7, que alcanza los 100 m de altura y puede llegar, con extensiones, hasta los 130 m. No obstante, cuenta con un brazo accesorio (YVEN2) para la T3 que aumenta su altura hasta los 196 m. El contrapeso que lleva la base móvil en estos casos es de hasta 200 t, además de cuatro brazos estabilizadores hidráulicos de 14 m de longitud. Esta base móvil puede cargar por sí sola los brazos extensibles o se pueden llevar en camiones de transporte especial. La base móvil tiene 9 ejes, todos ellos directrices y dotados de una suspensión neumática de alta resistencia. A continuación, os voy a dejar un vídeo donde se puede apreciar la magnitud de las cifras que hemos comentado. Espero que os guste.

https://www.youtube.com/watch?v=6hEyXSlDYCQ

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.