Grúa (máquina)

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Una grúa es una máquina que se utiliza para mover materiales tanto vertical como horizontalmente, utilizando un sistema de pluma , polipasto , cables de acero o cadenas y poleas para levantar y reubicar objetos pesados ​​dentro del alcance de su pluma. El dispositivo utiliza una o más máquinas simples , como la palanca y la polea , para crear una ventaja mecánica para hacer su trabajo. Las grúas se emplean comúnmente en el transporte para la carga y descarga de mercancías, en la construcción para el movimiento de materiales y en la fabricación para el montaje de equipos pesados .

La primera grúa conocida fue el shaduf , un dispositivo para levantar agua que se inventó en la antigua Mesopotamia (actual Irak) y que luego apareció en la tecnología del antiguo Egipto . Las grúas de construcción aparecieron más tarde en la antigua Grecia , donde eran impulsadas por hombres o animales (como burros) y se usaban para la construcción de edificios. Más tarde, en el Imperio Romano , se desarrollaron grúas más grandes, que empleaban ruedas humanas , lo que permitía levantar pesos más pesados. En la Alta Edad Media , se introdujeron las grúas portuarias para cargar y descargar barcos y ayudar en su construcción; algunas se construían en torres de piedra para mayor resistencia y estabilidad. Las primeras grúas se construyeron con madera, pero el hierro fundido , el hierro y el acero tomaron el relevo con la llegada de la Revolución Industrial .

Durante muchos siglos, la energía se obtenía mediante el esfuerzo físico de hombres o animales, aunque los polipastos de los molinos de agua y de viento podían accionarse mediante la energía natural aprovechada. La primera energía mecánica la proporcionaron las máquinas de vapor ; la primera grúa de vapor se introdujo en el siglo XVIII o XIX, y muchas de ellas siguieron utilizándose hasta finales del siglo XX. ^[1] Las grúas modernas suelen utilizar motores de combustión interna o motores eléctricos y sistemas hidráulicos para proporcionar una capacidad de elevación mucho mayor que la que era posible anteriormente, aunque todavía se utilizan grúas manuales cuando la provisión de energía no sería económica.

Existen muchos tipos diferentes de grúas, cada una adaptada a un uso específico. Los tamaños varían desde las grúas pluma más pequeñas, que se utilizan en el interior de talleres, hasta las grúas torre más altas, que se utilizan para construir edificios altos. Las minigrúas también se utilizan para construir edificios altos, para facilitar las construcciones al llegar a espacios reducidos. Las grúas flotantes grandes se utilizan generalmente para construir plataformas petrolíferas y rescatar barcos hundidos. ^{[ cita requerida ]}

Algunas máquinas elevadoras no se ajustan estrictamente a la definición anterior de grúa, pero generalmente se conocen como grúas, como las grúas apiladoras y las grúas cargadoras.

Las grullas recibieron ese nombre por su parecido con el cuello largo del ave (cf. griego antiguo : γερανός , francés: grue ). ^[2]

El primer tipo de máquina grúa fue el shadouf , que tenía un mecanismo de palanca y se utilizaba para levantar agua para riego . ^{[3] [4] [5]} Fue inventado en Mesopotamia (Irak moderno) alrededor del año 3000 a. C. ^{[3] [4]} El shadouf apareció posteriormente en la tecnología del antiguo Egipto alrededor del año 2000 a. C. ^{[5] [6]}

Los antiguos griegos desarrollaron una grúa para levantar cargas pesadas a finales del siglo VI a. C. ^[7] El registro arqueológico muestra que, a más tardar en el año 515 a. C., comienzan a aparecer en los bloques de piedra de los templos griegos cortes distintivos de tenazas de elevación y de hierros de Lewis . Dado que estos agujeros indican el uso de un dispositivo de elevación y que se encuentran por encima del centro de gravedad del bloque o en pares equidistantes de un punto sobre el centro de gravedad, los arqueólogos los consideran la prueba positiva necesaria para la existencia de la grúa. ^[7]

La introducción del torno y el polipasto de poleas pronto condujo a una sustitución generalizada de las rampas como principal medio de movimiento vertical. Durante los siguientes 200 años, las obras de construcción griegas presenciaron una marcada reducción en los pesos manejados, ya que la nueva técnica de elevación hizo que el uso de varias piedras más pequeñas fuera más práctico que el de pocas piedras más grandes. En contraste con el período arcaico con su patrón de tamaños de bloques cada vez mayores, los templos griegos de la era clásica como el Partenón invariablemente presentaban bloques de piedra que pesaban menos de 15 a 20 toneladas métricas. Además, la práctica de erigir grandes columnas monolíticas fue prácticamente abandonada a favor del uso de varios tambores de columna. ^[8]

Aunque las circunstancias exactas del cambio de la tecnología de rampa a la de grúa siguen sin estar claras, se ha argumentado que las volátiles condiciones sociales y políticas de Grecia eran más adecuadas para el empleo de pequeños equipos de construcción profesionales que de grandes grupos de mano de obra no calificada, lo que hacía que la grúa fuera preferible en la polis griega a la rampa, que requería más mano de obra, y que había sido la norma en las sociedades autocráticas de Egipto o Asiria . ^[8]

La primera evidencia literaria inequívoca de la existencia del sistema de poleas compuestas aparece en los Problemas mecánicos ( Mech . 18, 853a32–853b13) atribuidos a Aristóteles (384–322 a. C.), pero quizás compuestos en una fecha ligeramente posterior. Casi al mismo tiempo, los tamaños de los bloques en los templos griegos comenzaron a coincidir nuevamente con sus predecesores arcaicos, lo que indica que la polea compuesta más sofisticada debe haber llegado a los sitios de construcción griegos para entonces. ^[9]

El apogeo de la grúa en la antigüedad llegó durante el Imperio Romano , cuando la actividad de construcción se disparó y los edificios alcanzaron dimensiones enormes. Los romanos adoptaron la grúa griega y la desarrollaron aún más. Hay mucha información disponible sobre sus técnicas de elevación, gracias a los extensos relatos de los ingenieros Vitruvio ( De Architectura 10.2, 1–10) y Herón de Alejandría ( Mechanica 3.2–5). También hay dos relieves supervivientes de grúas romanas de rueda de rodadura , siendo la lápida de Haterii de finales del siglo I d. C. especialmente detallada.

La grúa romana más sencilla, el trispastos , estaba formada por un brazo de una sola viga, un torno , una cuerda y un bloque con tres poleas. Teniendo así una ventaja mecánica de 3:1, se ha calculado que un solo hombre que manejara el torno podía levantar 150 kg (330 lb) (3 poleas x 50 kg o 110 lb = 150), suponiendo que 50 kg (110 lb) representan el esfuerzo máximo que un hombre puede ejercer durante un período de tiempo más largo. Los tipos de grúa más pesados ​​presentaban cinco poleas ( pentaspastos ) o, en el caso de la más grande, un conjunto de tres por cinco poleas ( Polyspastos ) y venían con dos, tres o cuatro mástiles, dependiendo de la carga máxima. El polyspastos , cuando era accionado por cuatro hombres a ambos lados del torno, podía levantar fácilmente 3000 kg (6600 lb) (3 cuerdas x 5 poleas x 4 hombres x 50 kg o 110 lb = 3000 kg o 6600 lb). Si el torno se reemplazaba por una rueda dentada, la carga máxima podía duplicarse a 6000 kg (13 000 lb) con solo la mitad de la tripulación, ya que la rueda dentada posee una ventaja mecánica mucho mayor debido a su mayor diámetro. Esto significaba que, en comparación con la construcción de las antiguas pirámides egipcias , donde se necesitaban unos 50 hombres para mover un bloque de piedra de 2,5 toneladas ^{[ ¿qué? ] por la rampa (50 kg (110 lb) por persona), la capacidad de elevación del} polyspastos romano resultó ser 60 veces mayor (3000 kg o 6600 lb por persona). ^[10]

Sin embargo, numerosos edificios romanos existentes que presentan bloques de piedra mucho más pesados ​​que los manejados por el polyspastos indican que la capacidad de elevación general de los romanos iba mucho más allá de la de una sola grúa. En el templo de Júpiter en Baalbek , por ejemplo, los bloques del arquitrabe pesan hasta 60 toneladas cada uno, y un bloque de cornisa de esquina incluso más de 100 toneladas, todos ellos elevados a una altura de aproximadamente 19 m (62,3 pies). ^[9] En Roma , el bloque del capitel de la Columna de Trajano pesa 53,3 toneladas, que tuvieron que ser elevados a una altura de aproximadamente 34 m (111,5 pies) (ver construcción de la Columna de Trajano ). ^[11]

Se supone que los ingenieros romanos levantaron estos pesos extraordinarios mediante dos medidas (ver la imagen a continuación para una técnica renacentista comparable): primero, como sugirió Heron, se instaló una torre elevadora, cuyos cuatro mástiles estaban dispuestos en forma de cuadrángulo con lados paralelos, no muy diferente de una torre de asedio , pero con la columna en el medio de la estructura ( Mechanica 3.5). ^[12] En segundo lugar, se colocaron una multitud de cabrestantes en el suelo alrededor de la torre, ya que, aunque tenían una relación de palanca menor que las ruedas de tracción, los cabrestantes podían instalarse en mayor número y ser accionados por más hombres (y, además, por animales de tiro). ^[13] Este uso de múltiples cabrestantes también lo describe Ammiano Marcelino (17.4.15) en relación con el levantamiento del obelisco Lateranense en el Circo Máximo (c. 357 d. C.). La capacidad máxima de elevación de un solo cabrestante se puede establecer por el número de agujeros de hierro Lewis perforados en el monolito. En el caso de los bloques de arquitrabe de Baalbek, que pesan entre 55 y 60 toneladas, los ocho agujeros existentes sugieren una tolerancia de 7,5 toneladas por hierro Lewis, es decir por cabrestante. ^[14] Levantar pesos tan pesados ​​en una acción concertada requirió una gran cantidad de coordinación entre los grupos de trabajo que aplicaban la fuerza a los cabrestantes.

Durante la Alta Edad Media , la grúa de rueda dentada se reintrodujo a gran escala después de que la tecnología hubiera caído en desuso en Europa occidental con la desaparición del Imperio Romano de Occidente . ^[16] La primera referencia a una rueda dentada ( magna rota ) reaparece en la literatura de archivo en Francia alrededor de 1225, ^[17] seguida de una representación iluminada en un manuscrito de origen probablemente también francés que data de 1240. ^[18] En la navegación, los primeros usos de grúas portuarias están documentados para Utrecht en 1244, Amberes en 1263, Brujas en 1288 y Hamburgo en 1291, ^[19] mientras que en Inglaterra la rueda dentada no está registrada antes de 1331. ^[20]

En general, el transporte vertical podía realizarse con grúas de forma más segura y económica que con los métodos tradicionales. Las áreas de aplicación típicas eran los puertos, las minas y, en particular, las obras de construcción en las que la grúa de rueda dentada desempeñaba un papel fundamental en la construcción de las elevadas catedrales góticas . Sin embargo, tanto las fuentes de archivo como las imágenes de la época sugieren que las máquinas recién introducidas, como las ruedas dentadas o las carretillas , no reemplazaron por completo los métodos más intensivos en mano de obra, como las escaleras , los peones y las carretillas de mano . Más bien, la maquinaria antigua y la nueva continuaron coexistiendo en las obras de construcción medievales ^[21] y los puertos. ^[19]

Además de las ruedas dentadas, las representaciones medievales también muestran grúas accionadas manualmente mediante molinetes con radios radiales , manivelas y, en el siglo XV, también mediante molinetes con forma de rueda de barco . Para suavizar las irregularidades del impulso y superar los "puntos muertos" en el proceso de elevación, se sabe que los volantes de inercia se utilizaban ya en 1123. ^[22]

No se ha registrado el proceso exacto por el que se reintrodujo la grúa de rueda de rodadura, ^[17] aunque su regreso a las obras de construcción sin duda debe considerarse en estrecha relación con el auge simultáneo de la arquitectura gótica. La reaparición de la grúa de rueda de rodadura puede haber sido el resultado de un desarrollo tecnológico del molinete a partir del cual evolucionó estructural y mecánicamente la rueda de rodadura. Alternativamente, la rueda de rodadura medieval puede representar una reinvención deliberada de su contraparte romana extraída del De architectura de Vitruvio , que estaba disponible en muchas bibliotecas monásticas. Su reintroducción puede haber estado inspirada, también, por la observación de las cualidades de ahorro de trabajo de la rueda hidráulica , con la que las primeras ruedas de rodadura compartían muchas similitudes estructurales. ^[20]

La rueda de andar medieval era una gran rueda de madera que giraba alrededor de un eje central con una banda de rodadura lo suficientemente ancha para que dos trabajadores caminaran uno al lado del otro. Mientras que la rueda anterior con "brazo de compás" tenía radios introducidos directamente en el eje central, el tipo más avanzado de "brazo de pinza" presentaba brazos dispuestos como cuerdas en la llanta de la rueda, ^[23] lo que daba la posibilidad de utilizar un eje más delgado y, por lo tanto, proporcionar una mayor ventaja mecánica. ^[24]

Contrariamente a la creencia popular, las grúas en las obras de construcción medievales no se colocaban sobre los andamios extremadamente ligeros que se utilizaban en la época ni sobre las delgadas paredes de las iglesias góticas, que eran incapaces de soportar el peso de la máquina de elevación y de la carga. Más bien, las grúas se colocaban en las etapas iniciales de la construcción sobre el suelo, a menudo dentro del edificio. Cuando se completaba un nuevo piso y las enormes vigas de amarre del techo conectaban las paredes, la grúa se desmontaba y se volvía a montar sobre las vigas del techo, desde donde se movía de un tramo a otro durante la construcción de las bóvedas. ^[25] De este modo, la grúa "crecía" y "vagaba" con el edificio, con el resultado de que hoy en día todas las grúas de construcción existentes en Inglaterra se encuentran en las torres de las iglesias, por encima de las bóvedas y por debajo del techo, donde permanecían después de la construcción del edificio para llevar material para las reparaciones a lo alto. ^[26]

Con menor frecuencia, las iluminaciones medievales también muestran grúas montadas en el exterior de las paredes con el soporte de la máquina asegurado a vigas . ^[27]

A diferencia de las grúas modernas, las grúas y los montacargas medievales, al igual que sus homólogos en Grecia y Roma ^[28]  , eran principalmente capaces de realizar una elevación vertical, y no se utilizaban para mover cargas a una distancia considerable en sentido horizontal. ^[25] En consecuencia, el trabajo de elevación en el lugar de trabajo se organizaba de una manera diferente a la actual. En la construcción de edificios, por ejemplo, se supone que la grúa levantaba los bloques de piedra desde abajo directamente a su lugar, ^[25] o desde un lugar opuesto al centro de la pared desde donde podía entregar los bloques para dos equipos que trabajaban en cada extremo de la pared. ^[28] Además, el maestro de la grúa, que generalmente daba órdenes a los trabajadores de la rueda de tracción desde fuera de la grúa, podía manipular el movimiento lateralmente mediante una pequeña cuerda atada a la carga. ^[29] Las grúas giratorias que permitían una rotación de la carga y, por lo tanto, eran particularmente adecuadas para el trabajo en el muelle aparecieron ya en 1340. ^[30] Mientras que los bloques de sillar se levantaban directamente mediante eslingas, pinzas de Lewis o del diablo (en alemán Teufelskralle ), otros objetos se colocaban antes en contenedores como paletas , cestas , cajas de madera o barriles . ^[31]

Cabe destacar que las grúas medievales rara vez contaban con trinquetes o frenos para evitar que la carga se moviera hacia atrás. ^[32] Esta curiosa ausencia se explica por la alta fuerza de fricción ejercida por las ruedas de rodadura medievales que normalmente impedían que la rueda acelerara sin control. ^[29]

Según el "estado actual de los conocimientos" desconocido en la antigüedad, las grúas portuarias estacionarias se consideran un nuevo desarrollo de la Edad Media. ^[19] La grúa portuaria típica era una estructura pivotante equipada con ruedas de doble rodadura. Estas grúas se colocaban en los muelles para la carga y descarga de mercancías, donde reemplazaban o complementaban los métodos de elevación más antiguos, como los balancines , los cabrestantes y los patios . ^[19]

Se pueden identificar dos tipos diferentes de grúas portuarias con una distribución geográfica variable: mientras que las grúas pórtico, que pivotaban sobre un eje vertical central, se encontraban comúnmente en la costa flamenca y holandesa, los puertos alemanes marítimos e interiores generalmente presentaban grúas torre donde el molinete y las ruedas de tracción estaban situados en una torre sólida con solo el brazo de la pluma y el techo girando. ^[15] Las grúas de muelle no se adoptaron en la región mediterránea y los puertos italianos altamente desarrollados donde las autoridades continuaron confiando en el método más intensivo en mano de obra de descargar mercancías por rampas más allá de la Edad Media. ^[33]

A diferencia de las grúas de construcción, en las que la velocidad de trabajo estaba determinada por el progreso relativamente lento de los albañiles, las grúas portuarias solían contar con ruedas dobles para acelerar la carga. Las dos ruedas, cuyo diámetro se estima en 4 m o más, se fijaban a cada lado del eje y giraban juntas. ^[19] Su capacidad era de 2 a 3 toneladas, lo que aparentemente correspondía al tamaño habitual de la carga marítima. ^[19] Hoy en día, según una encuesta, todavía existen quince grúas portuarias de ruedas de la época preindustrial en toda Europa. ^[34] Algunas grúas portuarias estaban especializadas en el montaje de mástiles en barcos de vela de nueva construcción, como en Gdansk , Colonia y Bremen . ^[15] Además de estas grúas estacionarias, las grúas flotantes , que podían desplegarse de forma flexible en toda la cuenca del puerto, comenzaron a utilizarse en el siglo XIV. ^[15]

Un casco de aparejo (o casco de cizalla) se utilizaba en la construcción y reparación de barcos como una grúa flotante en la época de los barcos de vela , principalmente para colocar los mástiles inferiores de un barco en construcción o reparación. Los brazos, conocidos como aparejos, se sujetaban a la base de los mástiles inferiores o vigas de un casco, sostenidas desde la parte superior de esos mástiles. Los bloques y aparejos se utilizaban entonces en tareas tales como colocar o quitar los mástiles inferiores del buque en construcción o reparación. Estos mástiles inferiores eran las vigas individuales más grandes y macizas a bordo de un barco, y erigirlos sin la ayuda de un casco de aparejo o un aparejo de mástil en tierra era extremadamente difícil. ^[35]

El concepto de cascos arrolladores se originó en la Marina Real Británica en la década de 1690 y persistió en Gran Bretaña hasta principios del siglo XIX. La mayoría de los cascos arrolladores eran buques de guerra fuera de servicio; el Chatham , construido en 1694, fue el primero de los tres únicos buques construidos para ese fin. ^[36] Hubo al menos seis cascos arrolladores en servicio en Gran Bretaña en cualquier momento durante la década de 1700. El concepto se extendió a Francia en la década de 1740 con la puesta en servicio de un casco arrollador en el puerto de Rochefort. ^[37]

En 1586, el arquitecto renacentista Domenico Fontana utilizó con gran eficacia una torre elevadora similar a la de los antiguos romanos para trasladar el obelisco del Vaticano, que pesaba 361 toneladas, a Roma. ^[38] De su informe se desprende que la coordinación de la elevación entre los distintos equipos de tracción requería una considerable cantidad de concentración y disciplina, ya que, si la fuerza no se aplicaba de manera uniforme, la tensión excesiva sobre las cuerdas las haría romperse. ^[39]

En este período también se utilizaron grúas en el ámbito doméstico. La grúa de chimenea se utilizaba para balancear ollas y teteras sobre el fuego y la altura se ajustaba mediante un trasmallo . ^[40]

• Ejemplos de grúas modernas tempranas
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  Erección del obelisco del Vaticano en 1586 mediante una torre elevadora
• 
  Fotografía de 1868 de una grúa del siglo XV en la torre sur inacabada de la Catedral de Colonia.
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  Grúa para chimenea

Con el inicio de la Revolución Industrial, se instalaron las primeras grúas modernas en los puertos para cargar mercancías. En 1838, el industrial y hombre de negocios William Armstrong diseñó una grúa hidráulica impulsada por agua . Su diseño utilizaba un ariete en un cilindro cerrado que era empujado hacia abajo por un fluido presurizado que entraba en el cilindro y una válvula regulaba la cantidad de fluido que entraba en relación con la carga de la grúa. ^[41] Este mecanismo, el jigger hidráulico , tiraba de una cadena para levantar la carga.

En 1845 se puso en marcha un plan para proporcionar agua entubada desde depósitos distantes a los hogares de Newcastle . Armstrong participó en este plan y propuso a la Newcastle Corporation que el exceso de presión del agua en la parte baja de la ciudad podría usarse para impulsar una de sus grúas hidráulicas para la carga de carbón en barcazas en el Quayside . Afirmó que su invento haría el trabajo más rápido y de manera más económica que las grúas convencionales. La corporación aceptó su sugerencia y el experimento resultó tan exitoso que se instalaron tres grúas hidráulicas más en el Quayside. ^[42]

El éxito de su grúa hidráulica llevó a Armstrong a establecer la fábrica Elswick en Newcastle , para producir su maquinaria hidráulica para grúas y puentes en 1847. Su compañía pronto recibió pedidos de grúas hidráulicas de Edinburgh and Northern Railways y de Liverpool Docks , así como de maquinaria hidráulica para compuertas de muelles en Grimsby . La compañía se expandió de una fuerza laboral de 300 y una producción anual de 45 grúas en 1850, a casi 4000 trabajadores que producían más de 100 grúas por año a principios de la década de 1860. ^[42]

Armstrong pasó las siguientes décadas mejorando constantemente el diseño de sus grúas; su innovación más significativa fue el acumulador hidráulico . Cuando no había presión de agua disponible en el lugar para el uso de grúas hidráulicas, Armstrong solía construir torres de agua altas para proporcionar un suministro de agua a presión. Sin embargo, cuando suministraba grúas para su uso en New Holland en el estuario de Humber , no podía hacerlo, porque los cimientos estaban compuestos de arena. Finalmente, produjo el acumulador hidráulico, un cilindro de hierro fundido equipado con un émbolo que soportaba un peso muy pesado. El émbolo se elevaba lentamente, atrayendo agua, hasta que la fuerza descendente del peso era suficiente para forzar el agua debajo de él hacia tuberías a gran presión. Esta invención permitió forzar cantidades mucho mayores de agua a través de tuberías a una presión constante, aumentando así considerablemente la capacidad de carga de la grúa. ^[43]

Una de sus grúas, puesta en servicio por la Marina italiana en 1883 y en uso hasta mediados de la década de 1950, todavía se encuentra en pie en Venecia , donde ahora se encuentra en mal estado de conservación. ^[44]

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Hay tres consideraciones principales en el diseño de grúas. En primer lugar, la grúa debe ser capaz de levantar el peso de la carga; en segundo lugar, la grúa no debe volcarse; en tercer lugar, la grúa no debe fallar estructuralmente.

• Ejemplos de principios mecánicos
• Una grúa torre puede "balancear" su pluma hacia la izquierda y hacia la derecha, "mover" su carro (o viajero) hacia adentro y hacia afuera, y levantar y bajar su carga.
• 
  Grúa averiada en Astillero Sermetal, ex Ishikawajima do Brasil – Rio de Janeiro , provocada por falta de mantenimiento y mal uso del equipo
• 
  Las grúas pueden montar muchos accesorios diferentes, como ganchos, bloques , barras separadoras y líneas de "estrangulamiento", según la carga (izquierda). Las grúas pueden controlarse a distancia desde el suelo, lo que permite un control mucho más preciso, a expensas de la vista desde arriba de la grúa (derecha).

Para lograr la estabilidad, la suma de todos los momentos sobre la base de la grúa debe ser cercana a cero para que la grúa no se vuelque. ^[45] En la práctica, la magnitud de la carga que se permite levantar (llamada "carga nominal" en los EE. UU.) es un valor menor que la carga que hará que la grúa se vuelque, lo que proporciona un margen de seguridad.

Según las normas de los Estados Unidos para grúas móviles, la carga nominal limitada por estabilidad para una grúa sobre orugas es el 75 % de la carga de vuelco. La carga nominal limitada por estabilidad para una grúa móvil apoyada sobre estabilizadores es el 85 % de la carga de vuelco. Estos requisitos, junto con otros aspectos relacionados con la seguridad del diseño de grúas, están establecidos por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos en el volumen ASME B30.5-2018 Grúas móviles y locomotoras .

Las normas para las grúas instaladas en barcos o plataformas marinas son algo más estrictas debido a la carga dinámica que soporta la grúa debido al movimiento del buque. Además, se debe tener en cuenta la estabilidad del buque o la plataforma.

En el caso de las grúas fijas montadas sobre pedestal o poste central, el momento producido por la pluma, el brazo y la carga se ve resistido por la base del pedestal o el poste central. La tensión dentro de la base debe ser menor que la tensión de fluencia del material o la grúa fallará.

El factor de elevación dinámico (DLF), también conocido como factor dinámico de diseño, es un parámetro crítico en el diseño y el funcionamiento de la grúa. Representa los efectos dinámicos que pueden aumentar la carga sobre la estructura y los componentes de una grúa durante las operaciones de elevación. Estos efectos incluyen:

• Aceleración y desaceleración de elevación de la carga, que es un factor significativo;
• Movimiento de la grúa, como giro o inclinación;
• Balanceo de carga;
• Fuerzas del viento que actúan sobre la grúa, la carga y el aparejo; y
• Error del operador u otros eventos inesperados.

El DLF para un nuevo diseño de grúa se puede determinar con cálculos analíticos y modelos matemáticos siguiendo las especificaciones de diseño pertinentes . Si están disponibles, se pueden utilizar datos de pruebas anteriores de tipos de grúas similares para estimar el DLF. También se pueden utilizar métodos más sofisticados, como el análisis de elementos finitos u otras técnicas de simulación, para modelar el comportamiento de la grúa en diversas condiciones de carga, según lo considere apropiado el diseñador o la autoridad certificadora. Para verificar el DLF real, se pueden realizar pruebas de carga de control en la grúa completa utilizando instrumentación como células de carga , acelerómetros y medidores de tensión . Este proceso suele ser parte de la aprobación de tipo de la grúa .

En el caso de las operaciones de elevación en alta mar, en las que la grúa o el objeto elevado se encuentran en un buque flotante, la DLF es mayor que en las operaciones de elevación en tierra debido al movimiento adicional causado por la acción de las olas. ^[46] Este movimiento introduce fuerzas de aceleración adicionales y requiere mayores velocidades de elevación y descenso para minimizar el riesgo de colisiones repetidas cuando la carga está cerca de la cubierta. Además, la DLF aumenta aún más cuando se elevan objetos que están bajo el agua o que pasan por la zona de salpicaduras. ^[47] Las velocidades del viento también tienden a ser más altas que en tierra.

Aunque los valores de DLF reales se determinan mediante pruebas de grúas en condiciones operativas representativas, las especificaciones de diseño se pueden utilizar como guía. Los valores varían según la especificación, que refleja el tipo de grúa y su uso. A continuación, se muestran algunos valores típicos de ejemplo:

• Las grúas pluma suelen tener un DLF más bajo ( ) en comparación con las grúas pórtico móviles ( ) porque son más rígidas; ^{[46] [48]}${\textstyle \psi \approx 1.3}$${\displaystyle \psi \approx 1.6}$
• En el caso de las grúas de cuchara, el DLF puede aumentar entre un 20% y un 30%, lo que refleja las cargas de impacto causadas por la liberación del material elevado; ^[46] y
• El DLF generalmente disminuye a medida que aumenta la masa del objeto elevado, ya que las grúas tienden a operar a velocidades más bajas con cargas más pesadas para garantizar la seguridad y la estabilidad. En el caso de las elevaciones en alta mar, el DLF generalmente disminuye de 1,3 a 100 toneladas a 1,1 a 2500 toneladas. ^[49]

Los métodos para determinar el DLF varían según las distintas especificaciones de las grúas. Las siguientes fórmulas son ejemplos de una especificación. ^[46]

La carga de trabajo (carga suspendida) es el peso total que una grúa está diseñada para levantar de manera segura en condiciones normales de funcionamiento. Es ^[46]

${\displaystyle W=g\cdot (m_{wll}+m_{a})}$

dónde

${\textstyle W}$es la carga de trabajo,

${\textstyle g}$es la aceleración de la gravedad,

${\textstyle m_{wll}}$es la masa máxima elevada, que también se denomina límite de carga de trabajo de la grúa (WLL) o carga de trabajo segura (SWL), y

${\textstyle m_{a}}$ es la masa de los aparatos de elevación o partes de la grúa que se mueven con la masa elevada.

Luego, el DLF se utiliza como multiplicador para determinar la fuerza aplicada a la estructura y los componentes de la grúa ^[46].

${\displaystyle F_{d}=\psi \ \cdot W}$

dónde

${\textstyle F_{d}}$es la fuerza del diseño, y

${\textstyle \psi }$ es el DLF.

El DLF se puede calcular entonces utilizando ^[46]

${\displaystyle \psi =1+V_{R}\cdot {\sqrt {C/(W\cdot g)}}}$

dónde

${\textstyle V_{R}}$es la velocidad relativa entre el objeto levantado y el gancho en el momento de la recogida, y

${\textstyle C}$ es la rigidez del sistema de grúa en el gancho.

La velocidad relativa depende de los requisitos operativos de la grúa y la rigidez del sistema en el gancho se puede determinar mediante cálculo o pruebas de deflexión de carga.

Los tipos de grúas descritos en esta sección se clasifican según su área de aplicación principal:

• Construcción
  • Montado en camión
  • Cargador
  • Telescópico
  • Terreno accidentado
  • Todo terreno
  • Tractor
  • Recoger y llevar
  • Baraja de transporte
  • Manipulador telescópico
  • Configuración de bloque
  • Torre
  • Grúa trepadora

• Manipulación de carga
  • Apilador retráctil
  • Elevador lateral
  • Transportador de pórtico

• Industrial
  • Anillo
  • tiburón martillo
  • Nivelación de vuelo
  • Arriba
  • Portal
  • Foque
  • Manipulación de cargas a granel
  • Apilador

• Marina
  • Flotante
  • Cubierta
• Otros tipos
  • Ferrocarril
  • Aéreo

La configuración más básica de una grúa montada en un camión es la de un "camión pluma" o "cargador de camiones", que cuenta con una grúa telescópica giratoria montada en la parte trasera sobre un chasis de camión comercial. ^{[50] [51]}

Las grúas para camiones, más grandes y de mayor resistencia, construidas especialmente para este fin, se construyen en dos partes: el soporte, a menudo llamado inferior , y el componente de elevación, que incluye la pluma, llamado superior . Estos se acoplan entre sí a través de una plataforma giratoria, lo que permite que la superior se balancee de un lado a otro. Estas grúas hidráulicas para camiones modernas suelen ser máquinas de un solo motor, con el mismo motor que impulsa el tren de aterrizaje y la grúa. La superior suele estar impulsada por un sistema hidráulico que pasa por la plataforma giratoria desde la bomba montada en la inferior. En los diseños de modelos más antiguos de grúas hidráulicas para camiones, había dos motores. Uno en la inferior empujaba la grúa por la carretera y hacía funcionar una bomba hidráulica para los estabilizadores y los gatos. El de la superior hacía funcionar la superior a través de una bomba hidráulica propia. Muchos operadores más antiguos prefieren el sistema de dos motores debido a las fugas en los sellos de la plataforma giratoria de las grúas de diseño más nuevo y envejecido. Hiab inventó la primera grúa hidráulica montada en camión del mundo en 1947. ^[52] El nombre, Hiab, proviene de la abreviatura comúnmente utilizada de Hydrauliska Industri AB, una empresa fundada en Hudiksvall, Suecia en 1944 por Eric Sundin, un fabricante de esquís que vio una forma de utilizar el motor de un camión para impulsar grúas cargadoras mediante el uso de hidráulica.

Generalmente, estas grúas pueden viajar por carreteras, lo que elimina la necesidad de equipo especial para transportar la grúa a menos que existan restricciones de peso u otras restricciones de tamaño, como las leyes locales. Si este es el caso, la mayoría de las grúas más grandes están equipadas con remolques especiales para ayudar a distribuir la carga sobre más ejes o pueden desmontarse para cumplir con los requisitos. Un ejemplo son los contrapesos. A menudo, una grúa será seguida por otro camión que transporta los contrapesos que se quitan para el viaje. Además, algunas grúas pueden quitar toda la parte superior. Sin embargo, esto generalmente solo es un problema en una grúa grande y se hace principalmente con una grúa convencional como una Link-Belt HC-238. Cuando se trabaja en el lugar de trabajo, los estabilizadores se extienden horizontalmente desde el chasis y luego verticalmente para nivelar y estabilizar la grúa mientras está estacionaria y se eleva . Muchas grúas para camiones tienen capacidad de desplazamiento lento (unas pocas millas por hora) mientras suspenden una carga. Se debe tener mucho cuidado de no balancear la carga lateralmente respecto de la dirección de desplazamiento, ya que la mayor parte de la estabilidad antivuelco se basa en la rigidez de la suspensión del chasis. La mayoría de las grúas de este tipo también tienen contrapesos móviles para estabilizar más allá de lo que proporcionan los estabilizadores. Las cargas suspendidas directamente hacia atrás son las más estables, ya que la mayor parte del peso de la grúa actúa como contrapeso. Los operadores de grúas utilizan gráficos calculados en fábrica (o salvaguardias electrónicas ) para determinar las cargas máximas seguras para el trabajo estacionario (con estabilizadores), así como las cargas (sobre caucho) y las velocidades de desplazamiento.

Las grúas sobre camión tienen una capacidad de elevación que va desde aproximadamente 14,5 toneladas cortas (12,9 toneladas largas ; 13,2  t ) hasta aproximadamente 2240 toneladas cortas (2000 toneladas largas; 2032 t). ^{[53] [54]} Aunque la mayoría solo gira unos 180 grados, las grúas montadas sobre camión más caras pueden girar 360 grados completos.

• Ejemplos de grúas montadas sobre camión
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  Grúa para automóviles de las tropas ferroviarias de Rusia
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  Grúa montada en camión construyendo un puente
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  Una grúa montada en camión en configuración de viaje por carretera

Una grúa de carga (también llamada grúa articulada ) es un brazo articulado accionado hidráulicamente que se instala en un camión o remolque y se utiliza para cargar o descargar la carga del vehículo. Las numerosas secciones articuladas se pueden plegar en un espacio pequeño cuando la grúa no está en uso. Una o más de las secciones pueden ser telescópicas . A menudo, la grúa tendrá un grado de automatización y podrá descargar o almacenarse por sí sola sin la instrucción de un operador.

A diferencia de la mayoría de las grúas, el operador debe moverse alrededor del vehículo para poder ver su carga; por lo tanto, las grúas modernas pueden estar equipadas con un sistema de control portátil cableado o conectado por radio para complementar las palancas de control hidráulico montadas en la grúa.

En el Reino Unido y Canadá, este tipo de grúa se conoce a menudo coloquialmente como " Hiab ", en parte porque este fabricante inventó la grúa cargadora y fue el primero en llegar al mercado del Reino Unido, y en parte porque el nombre distintivo se mostraba de forma destacada en el brazo de la pluma. ^[55]

Una grúa con ruedas es una grúa de carga montada sobre un chasis con ruedas. Este chasis puede desplazarse sobre el remolque. Como la grúa puede desplazarse sobre el remolque, puede ser una grúa ligera, por lo que el remolque puede transportar más mercancías.

Una grúa telescópica tiene una pluma que consta de una serie de tubos colocados uno dentro del otro. Un cilindro hidráulico u otro mecanismo accionado extiende o retrae los tubos para aumentar o disminuir la longitud total de la pluma. Este tipo de plumas se utilizan a menudo para proyectos de construcción de corta duración, trabajos de rescate, elevación de embarcaciones dentro y fuera del agua, etc. La relativa compacidad de las plumas telescópicas las hace adaptables a muchas aplicaciones móviles.

Aunque no todas las grúas telescópicas son grúas móviles, muchas de ellas están montadas en camiones.

Una grúa torre telescópica tiene un mástil telescópico y, a menudo, una superestructura (pluma) en la parte superior para que funcione como una grúa torre. Algunas grúas torre telescópicas también tienen una pluma telescópica.

Una grúa para terrenos difíciles tiene una pluma montada sobre un tren de aterrizaje sobre cuatro neumáticos de caucho que está diseñado para operaciones de recogida y transporte fuera de carretera . Se utilizan estabilizadores para nivelar y estabilizar la grúa para su elevación. ^[56]

Estas grúas telescópicas son máquinas con un solo motor, con el mismo motor que impulsa el tren de aterrizaje y la grúa, de manera similar a una grúa sobre orugas. El motor suele estar montado en el tren de aterrizaje en lugar de en la parte superior, como en el caso de las grúas sobre orugas. La mayoría tiene tracción en las 4 ruedas y dirección en las 4 ruedas para atravesar terrenos más estrechos y resbaladizos que una grúa sobre camión estándar, con menos preparación del sitio.

Una grúa todoterreno es un híbrido que combina la maniobrabilidad en carretera de una grúa montada en camión y la maniobrabilidad en el lugar de trabajo de una grúa para terrenos difíciles. Puede desplazarse a gran velocidad en vías públicas y maniobrar en terrenos difíciles en el lugar de trabajo utilizando la dirección en las cuatro ruedas y la dirección tipo cangrejo.

Los AT tienen entre 2 y 12 ejes y están diseñados para levantar cargas de hasta 2000 toneladas (2205 toneladas cortas ; 1968 toneladas largas ). ^[57]

Artículo principal: Grúa sobre orugas con pluma de celosía

Una grúa sobre orugas tiene su pluma montada sobre un tren de rodaje equipado con un conjunto de orugas que proporcionan estabilidad y movilidad. Las grúas sobre orugas tienen una capacidad de elevación que va desde aproximadamente 40 a 4000 toneladas largas (44,8 a 4480,0 toneladas cortas; 40,6 a 4064,2 t), como se ve en la grúa sobre orugas XGC88000 . ^[58]

La principal ventaja de una grúa sobre orugas es su fácil movilidad y uso, ya que la grúa puede operar en sitios con mejoras mínimas y es estable sobre sus orugas sin estabilizadores. Las orugas anchas distribuyen el peso sobre una gran superficie y son mucho mejores que las ruedas para atravesar terreno blando sin hundirse. Una grúa sobre orugas también puede desplazarse con una carga. Su principal desventaja es su peso, lo que hace que sea difícil y costoso de transportar. Por lo general, una grúa sobre orugas grande debe desmontarse al menos en la pluma y la cabina y trasladarse en camiones, vagones de ferrocarril o barcos a su siguiente ubicación. ^[59]

Una grúa pick and carry es similar a una grúa móvil en el sentido de que está diseñada para circular por vías públicas; sin embargo, las grúas pick and carry no tienen patas estabilizadoras ni estabilizadores y están diseñadas para levantar la carga y llevarla a su destino, dentro de un radio pequeño, para luego poder conducir hasta el siguiente trabajo. Las grúas pick and carry son populares en Australia, donde se encuentran grandes distancias entre los lugares de trabajo. Un fabricante popular en Australia fue Franna, que luego fue comprado por Terex, y ahora todas las grúas pick and carry se denominan comúnmente "Frannas", aunque puedan ser fabricadas por otros fabricantes. Casi todas las empresas de grúas medianas y grandes en Australia tienen al menos una y muchas empresas tienen flotas de estas grúas. El rango de capacidad es de entre 10 y 40 t (9,8 y 39,4 toneladas largas; 11 y 44 toneladas cortas) como elevación máxima, aunque esto es mucho menor a medida que la carga se aleja de la parte delantera de la grúa. Las grúas de carga y descarga han desplazado el trabajo que normalmente se realiza con grúas de camión más pequeñas, ya que el tiempo de preparación es mucho más rápido. Muchos patios de fabricación de acero también utilizan grúas de carga y descarga, ya que pueden "caminar" con las secciones de acero fabricadas y colocarlas donde se requiera con relativa facilidad.

Una grúa de plataforma de carga es una pequeña grúa de 4 ruedas con un brazo giratorio de 360 ​​grados colocado justo en el centro y una cabina de operador ubicada en un extremo debajo de este brazo. La sección trasera alberga el motor y el área sobre las ruedas es una plataforma plana. La plataforma de carga, un invento muy estadounidense, puede levantar una carga en un espacio reducido y luego cargarla en el espacio de la plataforma alrededor de la cabina o el motor y, posteriormente, trasladarla a otro sitio. El principio de la plataforma de carga es la versión estadounidense de la grúa de recogida y transporte y ambos permiten que la carga sea trasladada por la grúa en distancias cortas.

Los manipuladores telescópicos son carretillas elevadoras similares a las que tienen un conjunto de horquillas montadas en un brazo telescópico extensible como una grúa. Los primeros manipuladores telescópicos solo elevaban en una dirección y no giraban; ^[60] sin embargo, varios de los fabricantes han diseñado manipuladores telescópicos que giran 360 grados a través de una plataforma giratoria y estas máquinas parecen casi idénticas a la grúa todoterreno. Estos nuevos modelos de manipuladores/grúas telescópicos de 360 ​​grados tienen estabilizadores que se deben bajar antes de levantar; sin embargo, su diseño se ha simplificado para que se puedan desplegar más rápidamente. Estas máquinas se utilizan a menudo para manipular palés de ladrillos e instalar cerchas de armazón en muchas obras nuevas y han erosionado gran parte del trabajo de las grúas telescópicas para camiones pequeñas. Muchas de las fuerzas armadas del mundo han comprado manipuladores telescópicos y algunos de estos son los tipos totalmente giratorios mucho más caros. Su capacidad todoterreno y su versatilidad en el sitio para descargar pallets usando horquillas o levantar como una grúa los convierten en una valiosa pieza de maquinaria.

Una grúa para colocar bloques es un tipo de grúa. Se utilizaba para instalar los grandes bloques de piedra que se utilizaban para construir rompeolas , diques y muelles de piedra .

Las grúas torre son una forma moderna de grúa de equilibrio que consta de las mismas partes básicas. Fijadas al suelo sobre una losa de hormigón (y a veces unidas a los lados de las estructuras), las grúas torre suelen ofrecer la mejor combinación de altura y capacidad de elevación y se utilizan en la construcción de edificios altos. La base se une al mástil, que le da altura a la grúa. Además, el mástil se une a la unidad de giro (engranaje y motor) que permite que la grúa gire. En la parte superior de la unidad de giro hay tres partes principales que son: la pluma horizontal larga (brazo de trabajo), la contrapluma más corta y la cabina del operador.

La optimización de la ubicación de las grúas torre en las obras de construcción tiene un efecto importante en los costos de transporte de materiales de un proyecto, ^[61] pero los operadores de las obras deben asegurarse de evaluar dónde la pluma sobrevolará la propiedad de otros propietarios e inquilinos a medida que gira sobre el sitio. Según la ley inglesa, un propietario de un terreno también es dueño del espacio aéreo sobre su propiedad y los desarrolladores deberán acordar los términos con los propietarios de las propiedades adyacentes antes de sobrevolar su terreno. ^[62]

El brazo largo horizontal es la parte de la grúa que lleva la carga. El contrabrazo lleva un contrapeso, normalmente de bloques de hormigón, mientras que el brazo suspende la carga hacia y desde el centro de la grúa. El operador de la grúa se sienta en una cabina en la parte superior de la torre o controla la grúa mediante un control remoto por radio desde el suelo. En el primer caso, la cabina del operador suele estar situada en la parte superior de la torre, unida a la plataforma giratoria, pero puede estar montada en el brazo o en la parte inferior de la torre. El gancho de elevación lo acciona el operador de la grúa mediante motores eléctricos para manipular cables de acero a través de un sistema de poleas. El gancho se encuentra en el brazo largo horizontal para levantar la carga, que también contiene su motor.

Para enganchar y desenganchar las cargas, el operador suele trabajar en colaboración con un señalizador (conocido como "dogger", "rigger" o "swamper"). Normalmente están en contacto por radio y siempre utilizan señales manuales. El rigger o dogger dirige el programa de elevaciones de la grúa y es responsable de la seguridad del aparejo y de las cargas.

Las grúas torre pueden alcanzar una altura bajo gancho de más de 100 metros. ^[63]

• Ejemplos de grúas torre
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  Grúa torre en la cima del Mont Blanc
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  Cabina de grúa torre
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  Grúa torre con pluma abatible
• Una grúa torre gira sobre su eje antes de bajar el gancho de elevación.

Las grúas torre se utilizan ampliamente en la construcción y en otras industrias para elevar y mover materiales. Existen muchos tipos de grúas torre. Aunque son diferentes en cuanto a su tipo, las partes principales son las mismas, como se indica a continuación:

• Mástil : torre de soporte principal de la grúa. Está formada por secciones de acero reforzadas que se conectan entre sí durante la instalación.
• Unidad de giro : la unidad de giro se encuentra en la parte superior del mástil. Es el motor que permite que la grúa gire.
• Cabina de operación : en la mayoría de las grúas torre, la cabina de operación se encuentra justo encima de la unidad de giro. Contiene los controles de operación, el sistema indicador de movimiento de carga (LMI), la báscula, el anemómetro, etc.
• Pluma : la pluma, o brazo operativo, se extiende horizontalmente desde la grúa. Una pluma "abatible" puede moverse hacia arriba y hacia abajo; una pluma fija tiene un carro rodante que corre a lo largo de la parte inferior para mover cargas horizontalmente.
• Contrapluma : contiene los contrapesos, el motor de elevación, el tambor de elevación y la electrónica. ^[64]
• Cabrestante de elevación : el conjunto del cabrestante de elevación consta del cabrestante de elevación (motor, caja de cambios, tambor de elevación, cable de elevación y frenos), el controlador del motor de elevación y los componentes de soporte, como la plataforma. Muchas grúas torre tienen transmisiones con dos o más velocidades.
• Gancho : el gancho se utiliza para conectar el material a la grúa, suspendido del cable de elevación ya sea en la punta (en las grúas de pluma abatible) o enrutado a través del carro (en las grúas de cabeza de martillo).
• Pesos : Se montan contrapesos de hormigón grandes y móviles hacia la parte trasera de la contracubierta, para compensar el peso de las mercancías elevadas y mantener el centro de gravedad sobre la torre de soporte. ^[65]

Una grúa torre generalmente se ensambla mediante una grúa telescópica (móvil) de mayor alcance (ver también "grúa autoerigible" a continuación) y en el caso de grúas torre que se han levantado durante la construcción de rascacielos muy altos, a menudo se levantará una grúa más pequeña (o derrick ) hasta el techo de la torre terminada para desmontar la grúa torre después, lo que puede ser más difícil que la instalación. ^[66]

Las grúas torre se pueden operar mediante control remoto, eliminando la necesidad de que el operador de la grúa se siente en una cabina encima de la grúa.

Cada modelo y estilo distintivo de grúa torre tiene un diagrama de elevación predeterminado que se puede aplicar a cualquier radio disponible, según su configuración. De manera similar a una grúa móvil, una grúa torre puede levantar un objeto de una masa mucho mayor más cerca de su centro de rotación que en su radio máximo. Un operador manipula varias palancas y pedales para controlar cada función de la grúa.

Cuando se utiliza una grúa torre cerca de edificios, carreteras, líneas eléctricas u otras grúas torre, se utiliza un sistema anticolisión para grúas torre . Este sistema de asistencia al operador reduce el riesgo de que se produzca una interacción peligrosa entre una grúa torre y otra estructura.

En algunos países, como Francia, los sistemas anticolisión para grúas torre son obligatorios. ^[67]

Las grúas torre autoerigibles, que generalmente son un tipo de grúas torre operadas por un operario a pie, se transportan como una sola unidad y pueden ser ensambladas por un técnico calificado sin la ayuda de una grúa móvil más grande. Son grúas con giro inferior que se apoyan sobre estabilizadores, no tienen contrapluma, tienen sus contrapesos y lastre en la base del mástil, no pueden trepar por sí solas, tienen una capacidad reducida en comparación con las grúas torre estándar y rara vez tienen cabina para el operador.

En algunos casos, las grúas torre autoerigibles más pequeñas pueden tener ejes instalados permanentemente en la sección de la torre para facilitar la maniobra de la grúa en el lugar.

Las grúas torre también pueden utilizar un bastidor hidráulico para elevarse y añadir nuevas secciones a la torre sin necesidad de otras grúas adicionales que las ayuden más allá de la etapa de ensamblaje inicial. De esta manera, pueden crecer hasta casi cualquier altura necesaria para construir los rascacielos más altos cuando se las ata a un edificio a medida que este se eleva. La altura máxima sin soporte de una grúa torre es de alrededor de 80 m. ^[68] Para ver un video de una grúa que crece más, consulte "Crane Building Itself" en YouTube. ^[69]

Para ver otra animación de una grúa de este tipo en uso, consulte "SAS Tower Construction Simulation" en YouTube. ^[70] Aquí, la grúa se utiliza para erigir un andamio que, a su vez, contiene un pórtico para levantar secciones de la torre de un puente.

Muchas grúas torre están diseñadas para "saltar" en etapas, elevándose efectivamente al siguiente nivel. Un ejemplo especial de grúa trepadora fue presentado por Lagerwey Wind y Enercon ^{[ Este párrafo necesita cita(s) ]} para construir una torre de turbina eólica , donde en lugar de erigir una grúa grande, una grúa trepadora más pequeña puede elevarse con la construcción de la estructura, levantar la carcasa del generador hasta su parte superior, agregar las palas del rotor y luego descender.

Un reach stacker es un vehículo que se utiliza para manipular contenedores de carga intermodal en terminales pequeñas o puertos de tamaño mediano. Los reach stackers son capaces de transportar un contenedor a distancias cortas con gran rapidez y apilarlos en varias filas en función de su acceso.

Una grúa de elevación lateral es un camión o semirremolque para carretera , capaz de elevar y transportar contenedores que cumplen con las normas ISO . La elevación de contenedores se realiza con polipastos paralelos similares a grúas, que pueden levantar un contenedor desde el suelo o desde un vehículo ferroviario .

Un elevador de viaje (también llamado grúa pórtico para barcos o grúa para barcos) es una grúa con dos paneles laterales rectangulares unidos por una única viga que se extiende en la parte superior de un extremo. La grúa es móvil con cuatro grupos de ruedas orientables, una en cada esquina. Estas grúas permiten sacar del agua barcos con mástiles o superestructuras altas y transportarlos por muelles o puertos deportivos. ^[71] No debe confundirse con un dispositivo mecánico utilizado para transferir una embarcación entre dos niveles de agua, que también se llama elevador de barcos .

Un Straddle Carrier mueve y apila contenedores intermodales .

Las grúas de anillo son unas de las grúas terrestres más grandes y pesadas jamás diseñadas. Una vía en forma de anillo sostiene la superestructura principal, lo que permite soportar cargas extremadamente pesadas (hasta miles de toneladas).

La grúa de cabeza de martillo o voladizo gigante es una grúa de pluma fija que consiste en una torre reforzada con acero sobre la que gira un gran voladizo doble horizontal ; la parte delantera de este voladizo o pluma lleva el carro elevador, la pluma se extiende hacia atrás para formar un soporte para la maquinaria y contrarrestar el peso. Además de los movimientos de elevación y giro, se proporciona un movimiento llamado "de estantería", por el cual el carro elevador, con la carga suspendida, se puede mover hacia adentro y hacia afuera a lo largo del brazo sin alterar el nivel de la carga. Este movimiento horizontal de la carga es una característica destacada del diseño posterior de grúas. ^[72] Estas grúas se construyen generalmente en tamaños grandes y pueden levantar hasta 350 toneladas. ^[73]

El diseño de Hammerkran evolucionó primero en Alemania alrededor del cambio de siglo XIX y fue adoptado y desarrollado para su uso en astilleros británicos para apoyar el programa de construcción de acorazados de 1904 a 1914. La capacidad de la grúa Hammerkran para levantar pesos pesados ​​fue útil para instalar piezas grandes de acorazados como placas de blindaje y cañones . Grúas gigantes en voladizo también fueron instaladas en astilleros navales en Japón y en los Estados Unidos . El gobierno británico también instaló una grúa en voladizo gigante en la Base Naval de Singapur (1938) y más tarde una copia de la grúa fue instalada en Garden Island Naval Dockyard en Sydney (1951). Estas grúas proporcionaron soporte de reparación para la flota de batalla que operaba lejos de Gran Bretaña .

En el Imperio británico, la firma de ingeniería Sir William Arrol & Co. fue el principal fabricante de grúas gigantes en voladizo; la compañía construyó un total de catorce. De las sesenta que se construyeron en el mundo, quedan pocas: siete en Inglaterra y Escocia de las aproximadamente quince que hay en todo el mundo. ^[74]

El Titan Clydebank es una de las cuatro grúas escocesas del río Clyde y se conserva como atracción turística.

Normalmente, una grúa con un brazo articulado tenderá a hacer que su gancho también se mueva hacia arriba y hacia abajo a medida que el brazo se mueve (o se inclina ). Una grúa con inclinación horizontal es una grúa de este diseño común, pero con un mecanismo adicional para mantener el gancho al mismo nivel cuando el brazo se inclina hacia adentro o hacia afuera.

Una grúa aérea , también conocida como grúa puente, es un tipo de grúa en el que el mecanismo de gancho y línea corre a lo largo de una viga horizontal que a su vez corre a lo largo de dos rieles ampliamente separados. A menudo se encuentra en un edificio de fábrica largo y corre a lo largo de rieles a lo largo de las dos paredes largas del edificio. Es similar a una grúa pórtico . Las grúas aéreas generalmente constan de una construcción de una sola viga o de una doble viga. Estas se pueden construir utilizando vigas de acero típicas o un tipo de viga cajón más complejo. En la imagen de la derecha se muestra una grúa de viga cajón de un solo puente con el polipasto y el sistema operados con un control colgante. Los puentes de doble viga son más típicos cuando se necesitan sistemas de mayor capacidad de 10 toneladas ^{[ ¿cuál? ]} y más. La ventaja de la configuración de tipo viga cajón da como resultado un sistema que tiene un peso muerto menor pero una integridad general del sistema más fuerte. También se incluiría un polipasto para levantar los artículos, el puente, que se extiende por el área cubierta por la grúa, y un carro para moverse a lo largo del puente.

El uso más común de las grúas puente se da en la industria del acero . En cada paso del proceso de fabricación, hasta que sale de una fábrica como producto terminado, el acero es manipulado por una grúa puente. Las materias primas se vierten en un horno mediante una grúa, el acero caliente se almacena para enfriarse mediante una grúa puente, las bobinas terminadas se elevan y se cargan en camiones y trenes mediante una grúa puente, y el fabricante o estampador utiliza una grúa puente para manipular el acero en su fábrica. La industria automotriz utiliza grúas puente para manipular materias primas. Las grúas para estaciones de trabajo más pequeñas manejan cargas más livianas en un área de trabajo, como una fresadora CNC o una sierra.

Casi todas las fábricas de papel utilizan puentes grúa para el mantenimiento regular que requiere la retirada de rodillos de prensa pesados ​​y otros equipos. Los puentes grúa se utilizan en la construcción inicial de las máquinas de papel porque facilitan la instalación de los pesados ​​tambores de hierro fundido para el secado del papel y otros equipos de gran tamaño, algunos de los cuales pesan hasta 70 toneladas.

En muchos casos, el costo de un puente grúa se puede compensar en gran medida con los ahorros que supone no tener que alquilar grúas móviles en la construcción de una instalación que utiliza muchos equipos de proceso pesado.

Esta grúa puente eléctrica es el tipo más común de grúa puente y se encuentra en muchas fábricas. Estas grúas se operan eléctricamente mediante un control remoto por radio o infrarrojos o desde una cabina del operador conectada a la grúa.

Una grúa pórtico tiene un polipasto en una caseta de máquinas fija o en un carro que se desplaza horizontalmente a lo largo de raíles, normalmente montados sobre una sola viga (monoviga) o dos vigas (biviga). El bastidor de la grúa se apoya sobre un sistema de pórtico con vigas y ruedas igualadas que se desplazan sobre el raíl del pórtico, normalmente perpendiculares a la dirección de desplazamiento del carro. Estas grúas vienen en todos los tamaños, y algunas pueden mover cargas muy pesadas, en particular los ejemplos extremadamente grandes utilizados en astilleros o instalaciones industriales. Una versión especial es la grúa portacontenedores (o grúa "Portainer", llamada así por el primer fabricante), diseñada para cargar y descargar contenedores transportados por barco en un puerto.

La mayoría de las grúas para contenedores son de este tipo.

Una grúa pluma es un tipo de grúa (que no debe confundirse con una grúa equipada con un brazo para extender su pluma principal) en la que un elemento horizontal ( pluma o brazo ) que sostiene un polipasto móvil se fija a una pared o a un pilar montado en el suelo. Las grúas pluma se utilizan en instalaciones industriales y en vehículos militares. El brazo puede oscilar en un arco para proporcionar un movimiento lateral adicional o puede estar fijo. Se instalaron grúas similares, a menudo conocidas simplemente como polipastos, en el piso superior de los edificios de almacenamiento para permitir que las mercancías se elevaran a todos los pisos.

Las grúas para manipulación de cargas a granel están diseñadas desde el principio para transportar una cuchara o un balde, en lugar de utilizar un gancho y una eslinga. Se utilizan para cargas a granel, como carbón, minerales, chatarra, etc.

Grúa con mecanismo de tipo montacargas utilizada en almacenes automatizados (controlados por ordenador) (conocidos como sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación (AS/RS)). La grúa se mueve sobre una pista en un pasillo del almacén. La horquilla se puede elevar o bajar a cualquiera de los niveles de un estante de almacenamiento y se puede extender dentro del estante para almacenar y recuperar el producto. En algunos casos, el producto puede ser tan grande como un automóvil . Las grúas apiladoras se utilizan a menudo en los grandes almacenes frigoríficos de los fabricantes de alimentos congelados. Esta automatización evita que los conductores de carretillas elevadoras tengan que trabajar a temperaturas bajo cero todos los días.

Las grúas flotantes se utilizan principalmente en la construcción de puentes y puertos , pero también se utilizan para la carga y descarga ocasional de cargas especialmente pesadas o incómodas en y desde barcos. Algunas grúas flotantes están montadas en pontones , otras son barcazas grúa especializadas con una capacidad de elevación que supera las 10.000 toneladas cortas (8.929 toneladas largas ; 9.072  t ) y se han utilizado para transportar secciones completas de puentes. Las grúas flotantes también se han utilizado para rescatar barcos hundidos .

Los buques grúa se utilizan a menudo en la construcción en alta mar . Las grúas giratorias más grandes se pueden encontrar en SSCV Sleipnir , que tiene dos grúas con una capacidad de 10.000 toneladas (11.023 toneladas cortas ; 9.842 toneladas largas ) cada una. Durante 50 años, la grúa más grande de este tipo fue " Herman el Alemán " en el Astillero Naval de Long Beach , una de las tres construidas por la Alemania nazi y capturadas en la guerra. La grúa fue vendida al Canal de Panamá en 1996, donde ahora se la conoce como Titán . ^[75]

Las grúas de cubierta, también conocidas como grúas de a bordo o de carga, ^[76] se encuentran en barcos y embarcaciones y se utilizan para operaciones de carga donde no hay instalaciones de descarga en tierra disponibles, para elevar y bajar cargas (como dragas para mariscos y redes de pesca) al agua y para la descarga y recuperación de embarcaciones pequeñas. La mayoría son diésel-hidráulicas o electrohidráulicas, y admiten una interfaz de control cada vez más automatizada. ^[77]

Una grúa ferroviaria tiene ruedas con bridas para su uso en ferrocarriles.

La forma más sencilla es una grúa montada sobre una plataforma . Existen dispositivos más potentes construidos especialmente para este fin. Se utilizan distintos tipos de grúas para trabajos de mantenimiento , operaciones de recuperación y carga de mercancías en patios de carga e instalaciones de manipulación de chatarra.

Las grúas aéreas o "grúas del cielo" suelen ser helicópteros diseñados para levantar grandes cargas. Los helicópteros pueden viajar y elevar cargas en zonas a las que es difícil llegar con grúas convencionales. Las grúas de helicóptero se utilizan con mayor frecuencia para elevar cargas en centros comerciales y edificios de gran altura. Pueden levantar cualquier cosa que esté dentro de su capacidad de elevación, como unidades de aire acondicionado, automóviles, barcos, piscinas, etc. También realizan tareas de socorro tras desastres naturales para la limpieza y, durante los incendios forestales, pueden transportar enormes cubos de agua para extinguir los incendios.

Algunas grúas aéreas, en su mayoría conceptos, también han utilizado aeronaves más ligeras que el aire, como dirigibles .

La vida útil de las grúas existentes fabricadas con estructuras metálicas soldadas puede prolongarse a menudo durante muchos años mediante un tratamiento posterior de las soldaduras. Durante el desarrollo de las grúas, el nivel de carga (carga de elevación) puede aumentarse significativamente teniendo en cuenta las recomendaciones de IIW, lo que conduce en la mayoría de los casos a un aumento de la carga de elevación admisible y, por lo tanto, a un aumento de la eficiencia. ^[78]

La definición generalmente aceptada de grúa es la de una máquina que levanta y mueve objetos pesados ​​mediante cuerdas o cables suspendidos de un brazo móvil. Por lo tanto, una máquina de elevación que no utiliza cables o que solo proporciona un movimiento vertical y no horizontal no puede llamarse estrictamente "grúa".

Los tipos de máquinas elevadoras tipo grúa incluyen:

Los tipos técnicamente más avanzados de estas máquinas elevadoras a menudo se conocen como "grúas", independientemente de la definición oficial del término.

• Finnieston Crane , también conocida como Stobcross Crane
  • Ejemplo de grúa "cabeza de martillo" (voladizo) catalogada como de categoría A en los antiguos muelles de Glasgow , construida por la empresa William Arrol.
  • 50 m (164 pies) de altura, 175 toneladas (172 toneladas largas; 193 toneladas cortas) de capacidad, construido en 1926
• Taisún
  • Grúa de doble puente en Yantai , China .
  • Capacidad de 20.000 toneladas (22.046 toneladas cortas; 19.684 toneladas largas), récord mundial
  • 133 m (436 pies) de alto, 120 m (394 pies) de envergadura, altura de elevación 80 m (262 pies)
• Grúa Kockums
  • Grúa de astillero anteriormente en Kockums , Suecia .
  • 138 m (453 pies) de alto, 1.500 toneladas (1.500 toneladas largas; 1.700 toneladas cortas) de capacidad, desde entonces trasladado a Ulsan , Corea del Sur
• Sansón y Goliat (grullas)
  • Dos grúas pórtico en el astillero Harland & Wolff en Belfast construidas por Krupp
  • Goliat mide 96 m (315 pies) de altura, Sansón mide 106 m (348 pies)
  • Envergadura de 140 m (459 pies), altura de elevación de 70 m (230 pies), capacidad de 840 toneladas (830 toneladas largas; 930 toneladas cortas) cada una, 1.600 toneladas (1.600 toneladas largas; 1.800 toneladas cortas) combinadas
• Ferrocarril con grúa rompeolas
  • grúa de vapor autopropulsada que antiguamente recorría la longitud del rompeolas de Douglas .
  • circulaba por vías de ancho de vía de 10 pies ( 3048 mm ), las más anchas de las Islas Británicas.
• Liebherr TCC 78000 ^[79]
  • Grúa pórtico de servicio pesado utilizada para elevación de cargas pesadas en Rostock , Alemania .
  • Capacidad de 1.600 toneladas (1.570 toneladas largas; 1.760 toneladas cortas), altura de elevación de 112 m (367 pies)

Los operadores de grúa son trabajadores calificados y operadores de equipos pesados .

Las habilidades clave que se necesitan para un operador de grúa incluyen:

• Una comprensión de cómo utilizar y mantener máquinas y herramientas.
• Buenas habilidades de trabajo en equipo.
• Atención a los detalles
• Buena conciencia espacial.
• Paciencia y capacidad de mantener la calma en situaciones estresantes ^[80]

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La serie de especificaciones ISO 4306 establece el vocabulario para grúas: ^[81]

• Parte 1: General
• Parte 2: Grúas móviles
• Parte 3: Grúas torre
• Parte 4: Grúas pluma
• Parte 5: Grúas puente y pórtico

• Orzaje
• Giro
• Elevación

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Grúas (máquinas) .

Wikisource tiene el texto original relacionado con este artículo:

Descripción de una grúa nueva y segura, que tiene cuatro poderes diferentes; inventada por el Sr. James Ferguson, FRS

Historia de las grúas

• Coulton, JJ (1974), "Elevación en la arquitectura griega temprana", The Journal of Hellenic Studies , 94 : 1–19, doi :10.2307/630416, JSTOR  630416, S2CID  162973494
• Dienel, Hans-Liudger; Meighörner, Wolfgang (1997), "Der Tretradkran", Publicación del Deutsches Museum (Serie Technikgeschichte) (2ª ed.), Múnich
• Lancaster, Lynne (1999), "La construcción de la columna de Trajano", American Journal of Archaeology , 103 (3): 419–439, doi :10.2307/506969, JSTOR  506969, S2CID  192986322
• Matheus, Michael (1996), "Mittelalterliche Hafenkräne", en Lindgren, Uta (ed.), Europäische Technik im Mittelalter. 800 bis 1400. Tradición e innovación (4ª ed.), Berlín: Gebr. Mann Verlag, págs. 345–348, ISBN 3-7861-1748-9
• Matthies, Andrea (1992), "Ruedas de andar medievales. Visiones de los artistas sobre la construcción de edificios", Tecnología y cultura , 33 (3): 510–547, doi :10.2307/3106635, JSTOR  3106635, S2CID  113201185
• O'Connor, Colin (1993), Puentes romanos , Cambridge University Press, págs. 47-51, ISBN 0-521-39326-4
•  Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público :  Pitt, Walter (1911). "Grúas". En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol. 7 (11.ª ed.). Cambridge University Press. págs. 368–372.