Cómo elegir final de carrera para grúas: tipos y normativa
La norma ISO 4301 / FEM 1.001, «Reglamento de diseño de grúas», exige que todos los mecanismos de elevación y traslación dispongan de finales de carrera como última barrera mecánica de protección en la seguridad de la grúa. Este artículo detalla los parámetros de selección y las especificaciones de instalación y puesta en marcha de los cuatro tipos de finales de carrera: tipo pesa, rotativo, de proximidad y fotoeléctrico.
El final de carrera (interruptor de posición) es un componente crítico en el sistema de seguridad de la grúa, y su fiabilidad incide directamente en la seguridad operativa del equipo. Según el anuncio n.º 57 de 2020 de la Administración de Supervisión del Mercado, las grúas puente y pórtico con capacidad de elevación ≥3t están sujetas a la supervisión de equipos especiales; la selección, instalación e inspección periódica de los finales de carrera deben cumplir los requisitos de las normas obligatorias. A continuación se analizan sistemáticamente cuatro aspectos: principios de tipo, comparación de parámetros, especificaciones de instalación y métodos de puesta en marcha.
Tipos de finales de carrera y principio de funcionamiento
Los finales de carrera para grúas se clasifican según el modo de activación en dos grandes grupos: de contacto y sin contacto, con cuatro tipos principales, cada uno con diferentes condiciones de aplicación y grados de precisión.
Final de carrera tipo pesa (serie LX10) — cuando el gancho asciende hasta la posición límite, empuja la pesa; la desviación de esta acciona el microinterruptor interno, que abre el contacto y corta el circuito de elevación. De estructura sencilla y bajo coste (aprox. 80~150 CNY/unidad), pero con una repetibilidad de solo ±3 mm; adecuado para el límite superior de elevación estándar en aplicaciones que no requieren alta precisión.
Final de carrera rotativo (serie LX7) — el engranaje del eje de salida del reductor engrana con el engranaje de entrada del limitador, convirtiendo el desplazamiento lineal en ángulo de rotación para activar los contactos. Repetibilidad de ±1°, grado de protección IP65; adecuado para la protección de doble límite en los mecanismos de traslación del carro puente y del carro. Precio: aprox. 200~350 CNY/unidad.
Final de carrera de proximidad (serie NJK, inductivo) — detecta la posición del tope metálico mediante el efecto de corrientes de Foucault; sin contacto mecánico, tiempo de respuesta rápido (<5 ms), distancia de detección ajustable de 5~15 mm, grado de protección IP67 y vida útil superior a 5 millones de ciclos. Ideal para posicionamiento preciso en aplicaciones de accionamiento frecuente. Precio: aprox. 60~120 CNY/unidad.
Final de carrera fotoeléctrico (serie E3F, de barrera o reflexión difusa) — emite un haz infrarrojo que, al ser interrumpido, genera la señal de salida; distancia de detección de hasta 20 m y tiempo de respuesta <2 ms. Adecuado para el enclavamiento anticolisión entre dos puentes grúa en talleres de gran luz. Requiere mantenimiento de limpieza de las lentes: en talleres de fundición con alta concentración de polvo se recomienda limpiarlas una vez al mes. Precio: aprox. 150~300 CNY/unidad.
Comparativa de parámetros de los cuatro finales de carrera
A continuación se presenta una comparativa transversal según seis criterios: modo de activación, precisión, protección, vida útil, coste y ámbito de aplicación:
| Dimensión de Comparación | tipo de contrapeso LX10 | Rotacióntipo de contrapeso LX7 | tipo de proximidad NJK | tipo fotoeléctrico E3F |
|---|---|---|---|---|
| modo de activación | Maquinariacolisión(desviación del contrapeso) | Engranajetransmisión(Ánguloconversión) | corriente de Foucault inductiva(sin contacto) | haz infrarrojo(sin contacto) |
| repetibilidad | ±3mm | ±1°(aproximadamente0.5mm) | ±0.1mm | ±2mm |
| Grado de Protección (IP) | IP54 | IP65 | IP67 | IP66 |
| Maquinariavida útil | 1,000,000 ciclos | 2,000,000 ciclos | ≥5,000,000 ciclos | ≥3,000,000 ciclos |
| Tiempo de respuesta | aproximadamente20ms | aproximadamente15ms | <5ms | <2ms |
| costo por unidad | 80~150EUR | 200~350EUR | 60~120EUR | 150~300EUR |
| Ámbito de aplicación | Elevaciónlímite superior | grandeCarrolímite doble | Posicionamiento preciso,operación frecuente | grandeLuz / VanoantichoqueEnclavamiento |
| puntos clave de mantenimiento | verificar la flexibilidad del contrapeso en cada turno | cada seis mesesLubricaciónEngranaje | verificar la holgura de instalación mensualmente | limpiar las lentes mensualmente |
Ubicación de montaje y normas de cableado
La ubicación de montaje de los finales de carrera influye directamente en la eficacia de la protección. Las distancias de instalación y los métodos de cableado de cada tipo de limitador están sujetos a requisitos normativos específicos.
Requisitos de instalación del final de carrera de elevación superior — El limitador tipo pesa debe instalarse en el polipasto o en la estructura del carro, con la cadena/cable de la pesa suspendido por encima de la posición límite del gancho. Al activarse, el borde exterior del polipasto del gancho debe mantener un margen de al menos 3 vueltas de cable de acero respecto al extremo del tambor (según la norma ISO 4301, apartado 5.1.3). El recorrido vertical de la pesa debe ser ≥150 mm para garantizar una activación y un rearme fiables.
Requisitos de instalación de los finales de carrera de traslación del carro puente y del carro — Los finales de carrera rotativos o de proximidad se instalan en el testero del carro puente o en el extremo de la estructura del carro, y el tope correspondiente se fija en el tope final del carril. Al activarse, la distancia entre el final de carrera y el tope del carril debe ser ≥50 mm (dejando margen para la compresión del amortiguador). La altura del tope debe cubrir todo el recorrido de la superficie de detección del final de carrera.
Normas de cableado — El final de carrera debe conectarse directamente en serie con el contactor principal del mecanismo correspondiente o con el circuito de la bobina de control del relé (circuito de seguridad). No debe conectarse únicamente a la entrada del PLC para una evaluación por software. El contacto normalmente cerrado (NC) del final de carrera permanece cerrado en condiciones normales y se abre al activarse, implementando el principio de seguridad de "parada por pérdida de tensión". La distancia mínima entre el cable de señal y el cable de alimentación debe ser ≥200 mm, protegidos mediante tubo metálico o manguera metálica, con puesta a tierra en ambos extremos.
Procedimiento de puesta en marcha y criterios de aceptación
Tras la instalación, cada final de carrera debe ajustarse individualmente siguiendo el proceso de cuatro pasos que se describe a continuación, registrando los datos correspondientes:
Paso 1: Prueba de activación estática — Accione manualmente el mecanismo a baja velocidad hasta la posición límite y mida la desviación entre la posición de activación real y la posición teórica utilizando una galga de espesores o un Sensor de Distancia Láser. La desviación de activación del límite de elevación superior debe ser ≤5 mm, y la de los límites de traslación del carro puente y del carro debe ser ≤10 mm. Registre las coordenadas de activación de cada final de carrera.
Paso 2: Prueba dinámica de repetibilidad — Realice 5 ciclos a velocidad nominal, midiendo la consistencia de la posición de parada real en cada llegada a la posición límite. La desviación de posición en activaciones repetidas en la misma dirección debe ser ≤3 mm (o ≤1°). Si la desviación supera el valor admisible, verifique si el tope está flojo o si el soporte del final de carrera está deformado.
Paso 3: Verificación del enclavamiento del circuito de seguridad — Con el final de carrera activado, verifique que el mecanismo de elevación o traslación correspondiente no pueda continuar operando en la dirección peligrosa (solo puede retroceder en dirección contraria). Utilice un multímetro para comprobar el estado de desconexión del circuito de control y confirme que los contactos del final de carrera han interrumpido efectivamente la bobina del contactor.
Paso 4: Archivo del registro de aceptación — Registre el modelo de cada final de carrera, las coordenadas de ubicación, la desviación de activación, la repetibilidad, la fecha de prueba y la firma del técnico en el Registro de puesta en marcha de dispositivos de seguridad de grúas, que se conservará como documentación de la Prueba de Aceptación en Fábrica exigida por el reglamento TSG 51-2023.
Ficha rápida de parámetros clave
Normativa aplicable y requisitos de inspección
El diseño, la selección y la inspección de los finales de carrera para grúas están sujetos a diversas normas nacionales y reglamentos técnicos de seguridad. Los principales son los siguientes:
ISO 4301 — Norma de diseño de grúas — El apartado 5.1.3 establece que el mecanismo de elevación debe estar equipado con un fin de carrera de posición límite superior, y el apartado 5.2.4 exige que el mecanismo de traslación disponga de un fin de carrera de traslación. El limitador debe cortar automáticamente la fuente de alimentación y, tras el rearme, el mecanismo solo debe poder operar en la dirección segura. Esta es la base de diseño fundamental para la selección del final de carrera.
ISO 12480 — Reglamento de seguridad para aparatos de elevación — El apartado 9.2 exige que todos los finales de carrera mantengan su funcionalidad durante el uso y que se realice una prueba funcional en vacío antes de cada turno de trabajo. El apartado 12.3.2 establece el período de inspección de los finales de carrera: cada 12 meses en entornos industriales convencionales, cada 6 meses en entornos de alta temperatura, alta humedad o corrosivos, y cada 6 meses para grúas de servicio continuo de nivel A7~A8.
Norma de dispositivos de protección contra sobrecarga para aparatos de elevación — Aunque se centra principalmente en el Limitador de Sobrecarga, su apartado 4.2.4, que exige un error combinado de ≤±5%, también se aplica a los sistemas de limitación inteligentes con función de detección de carga. Para los sistemas que utilizan PLC para evaluar la señal del limitador, el período de adquisición de la señal debe ser ≤20 ms para garantizar la respuesta en tiempo real.
En aplicaciones de ingeniería práctica, la selección del final de carrera también debe considerar factores como la Clase de Funcionamiento, la Temperatura Ambiente (-25~+70℃), la concentración de polvo y la intensidad de vibración. Para condiciones de alta temperatura como en el Puente Grúa Metalúrgico, el nivel de Resistencia a la temperatura del final de carrera no debe ser inferior a clase H (180℃), y el cable debe utilizar una cubierta de silicona Resistente a Alta Temperatura.
Lecturas relacionadas: ISO 4301 — Norma de diseño de grúas · ISO 12480 — Reglamento de seguridad para aparatos de elevación · ISO 4306 — Dispositivos de protección contra sobrecarga en grúas · Diseño del circuito de enclavamiento de contactores para inversión de giro en grúas
Preguntas frecuentes sobre finales de carrera en grúas
P: ¿Qué requisitos específicos establece la norma ISO 4301 sobre la ubicación del final de carrera de elevación?
R: La norma exige que el mecanismo de elevación disponga de un fin de carrera de posición límite superior. Al activarse, la polea del gancho debe mantener un margen mínimo de 3 vueltas de cable de acero en el tambor. Tras la desconexión, el mecanismo de elevación solo puede operar en sentido de descenso, quedando bloqueada la elevación. En tambores de doble acanaladura, la diferencia de vueltas de cable entre ambos lados no debe superar 1 vuelta. Este requisito aplica a todos los polipastos eléctricos y mecanismos de elevación de puentes grúa, grúas pórtico y grúas de pluma, siendo un punto obligatorio en el Ensayo de Tipo según el reglamento TSG 51-2023.
P: ¿Cómo elegir entre un limitador de contrapeso y un final de carrera rotativo? Ventajas, desventajas y tonelaje aplicable
R: El limitador de contrapeso (serie LX10) destaca por su simplicidad y bajo coste (80~150 CNY ≈ 10~19 EUR), pero su repetibilidad es de ±3 mm y la cadena del contrapeso puede oscilar en entornos ventosos o de alta temperatura, provocando activaciones intempestivas. Es adecuado como fin de carrera de elevación en polipastos ligeros de hasta 5 t. El final de carrera rotativo (serie LX7) convierte el desplazamiento lineal en ángulo mediante un engranaje, ofreciendo una repetibilidad de ±1° y protección IP65. Resulta idóneo para doble límite (carro y puente) en puentes grúa de más de 16 t, aunque su precio es más elevado (200~350 CNY ≈ 26~45 EUR) y requiere acoplamiento al eje de salida del reductor. Para mecanismos de elevación con ciclos de trabajo intensos (grado A6 o superior), se recomienda una configuración redundante con final de carrera rotativo y sensor de proximidad.
P: ¿Cómo diagnosticar un sensor de proximidad que no activa o se dispara sin causa? Tres causas comunes y sus soluciones
R: La primera causa es una distancia de montaje excesiva (superior al 80% de la distancia de detección nominal). Debe medirse con galga y ajustarse al 50~70% de la distancia nominal. La segunda es el material del tope: los sensores inductivos solo responden a metales ferromagnéticos. Un tope de acero inoxidable o aluminio reduce drásticamente la distancia de detección o impide la activación; debe sustituirse por un tope de acero Q235. La tercera es la interferencia electromagnética: si el cable de señal del sensor discurre a menos de 200 mm del cable de salida del variador de frecuencia, los armónicos de alta frecuencia se acoplan a la señal y provocan disparos espurios. La solución es blindar el cable de señal con tubo metálico y conectarlo a tierra en un solo extremo. Secuencia de diagnóstico: verificar primero la distancia, después el material del tope y por último el cableado.
P: ¿Cuántos años dura un final de carrera? ¿Cuándo debe sustituirse antes de tiempo? Criterios de reemplazo
R: Los finales de carrera mecánicos (limitador de contrapeso y rotativo) tienen una vida útil de diseño de 1 a 2 millones de ciclos, lo que equivale aproximadamente a 5~8 años en una grúa de grado A5. Los sensores de proximidad y fotoeléctricos, al no sufrir desgaste mecánico, alcanzan los 5 y 3 millones de ciclos respectivamente, unos 8~12 años. Debe procederse al reemplazo inmediato si se da cualquiera de estas condiciones: ① resistencia de contacto superior a 50 mΩ (medida con microóhmetro); ② grietas en la carcasa o fallo del sellado de protección (junta endurecida o desprendida); ③ repetibilidad que supere el doble del valor nominal (p. ej., desviación real > ±6 mm en el limitador de contrapeso); ④ fuerza de actuación superior a 1,5 veces el valor nominal (medida con medidor de tensión). En entornos corrosivos como plantas metalúrgicas o químicas, se recomienda reducir el intervalo de reemplazo en un 50%.
