Clasificación de grúas y sistemas de carga: Puente, Pórtico y más
Punto clave Diferencias en el sistema estructural de los cuatro tipos de grúas: puente grúa (flexión y cortante en la viga principal, testeros, ruedas, viga carrilera de la grúa, ménsula y columna; carga por rueda de 30~300 kN/rueda), grúa pórtico (flexión y cortante en la viga principal + compresión y flexión en los estabilizadores, cimentación; carga por rueda de 50~400 kN/rueda, resistencia al vuelco K≥1,3), grúa de brazo (voladizo M=Q×L, combinación de tracción y flexión en los pernos de anclaje de la columna; el suelo debe soportar ≥200 kPa) y grúa suspendida (tracción pura en cables de acero/cadenas, colgantes, cercha y columna; puntos de suspensión de 5~50 kN). La selección debe determinarse en función de las condiciones del edificio, la capacidad de elevación y las condiciones de trabajo.
Las grúas se clasifican por su estructura en cuatro categorías: puente grúa, grúa pórtico, grúa de brazo y grúa suspendida. Kelude Industrias Pesadas cubre las tres primeras categorías, con capacidades de elevación desde 0,25 t hasta 100 t, ofreciendo un servicio integral de diseño de selección y suministro de equipos. Cada tipología presenta un sistema estructural completamente distinto, lo que condiciona directamente el diseño de la nave industrial, el proyecto de cimentación y la selección del propio equipo. Este artículo analiza desde la perspectiva de la mecánica estructural los modelos de cálculo, las rutas de transmisión de cargas y los parámetros de diseño clave de los cuatro tipos, con el fin de ayudar a los técnicos a tomar decisiones fundamentadas en la fase de planificación del proyecto.
Para los conceptos básicos y la nomenclatura de las grúas, consulte diferencia entre puente grúa y grúa. Para los parámetros específicos de selección de puentes grúa, consulte puente grúa eléctrico de viga única Tipo LD y puente grúa con polipasto eléctrico Tipo LH. Para la selección de grúas pórtico, consulte guía de parámetros, precios y selección de grúas pórtico por modelo.
Rutas de transmisión de cargas y recomendaciones de selección de los cuatro tipos de grúas
Sistema estructural del puente grúa
La viga principal del puente grúa se apoya en los testeros en ambos extremos. La ruta de transmisión de cargas es: carga de elevación → flexión de la viga principal (momento flector máximo en el centro del vano) → testeros → ruedas → viga carrilera de la grúa → ménsula → columna → cimentación. El modelo de cálculo considera la viga principal sometida a momento flector vertical (M=qL²/8+φQL/4) y cortante, mientras que los testeros soportan cortante vertical y momento flector horizontal. La carga por rueda Pmáx es el parámetro de entrada crítico para el diseño de la nave: en el Tipo LD de viga única, aproximadamente 30~50 kN/rueda; en el Tipo QD de doble viga, aproximadamente 100~300 kN/rueda. El puente grúa requiere que la nave disponga de ménsulas y viga carrilera, lo que supone la mayor obra civil, pero para instalaciones existentes la inversión adicional es mínima.
Sistema estructural de la grúa pórtico
En la grúa pórtico, la viga principal se apoya en el terreno a través de los estabilizadores. La ruta de transmisión de cargas es: carga de elevación → flexión de la viga principal → estabilizadores (elementos a compresión y flexión combinadas) → ruedas → carril → cimentación de hormigón → terreno. El estabilizador se modela como un elemento sometido a compresión excéntrica (recibe la reacción vertical de la viga principal + fuerzas de inercia horizontales + momento flector por viento), siendo el componente central del diseño estructural de la grúa pórtico. La estabilidad global debe verificarse con K≥1,3 en condiciones de trabajo y K≥1,5 en condiciones de no trabajo. La grúa pórtico no requiere estructura portante de la nave; solo necesita la cimentación del carril (cimentación corrida de hormigón de aproximadamente 200~400 €/m), siendo idónea para instalaciones sin nave o en exteriores.
Sistema estructural de la grúa de brazo
La grúa de brazo (voladizo) se fija al suelo de la nave mediante pernos de anclaje en la base de la columna, con el brazo extendido horizontalmente desde la columna. El momento flector máximo se localiza en la base de la columna: M=Q×L+Gbrazo×L/2. El modelo de cálculo corresponde a una viga en voladizo con extremo empotrado: los pernos de anclaje soportan la combinación de tracción y flexión, y la placa base soporta compresión y flexión. La grúa de brazo no genera carga por rueda ni requiere carril; las cargas se transmiten directamente al suelo de la nave, que debe tener una capacidad portante ≥200 kPa. Dado que el momento flector del voladizo aumenta linealmente con Q y L, el rango económico de capacidad es de 0,25~5 t, con longitudes de brazo de 3~8 m.
Sistema estructural de la grúa suspendida
En la grúa suspendida, el riel de viga I se fija mediante colgantes (espaciados aproximadamente 1,5~3 m) al cordón inferior de la cercha o a la viga de cubierta de la nave. El polipasto eléctrico se desplaza por el ala inferior de la viga I. La ruta de transmisión de cargas es: carga de elevación → flexión del riel de viga I → colgantes → cercha → columna → cimentación. El modelo de cálculo corresponde a una viga continua multipunto o viga simplemente apoyada (según la distribución de los puntos de suspensión), donde los cables de acero/cadenas trabajan en tracción pura. El carril suspendido utiliza componentes estándar del sistema KBK (para cargas ligeras manuales de 0,1~2 t) o rieles de viga I específicos (para cargas pesadas eléctricas de hasta 10 t). Todas las cargas se transmiten a las columnas a través de la cercha, por lo que la estructura de cubierta debe tener una capacidad portante suficiente, reservando márgenes en la fase de diseño.
Comparativa de selección de los cuatro tipos
| Elemento de comparación | Puente grúa | Pórtico | Pluma | Suspendido |
|---|---|---|---|---|
| Esfuerzo principal | Flexión y cortante | Flexión y cortante+Compresión | Flexión/Torsión | Tracción pura |
| Carga Transmisión a | Nave industrial Columna | Cimentación superficial | Nave industrial Solera | Estructura de cercha |
| Carga por rueda/Reacción | 30~300kN/Rueda | 50~400kN/Rueda | Anclaje50~200kN | Punto de izado5~50kN |
| Requiere Nave industrial Coordinación con | Ménsula+viga carrilera de la grúa | Solo cimentación superficial | Empotramiento de Cimentación | Refuerzo de cercha |
| Típico Capacidad de Elevación | 1~500t | 5~100t | 0.25~5t | 0.1~10t |
| Ocupación en suelo | Solo Carril Inferior | Carril Franja de cimentación | Columna Base | Sin ocupación |
| Costo de obra civil | Máximo(Incluye Nave industrial) | Medio(Carril Cimentación superficial) | Mínimo(Perno de Anclaje) | Mínimo(Refuerzo de cercha) |
Normas recomendadas
• ISO 12480-5:2012《Grúas — Utilización segura — Parte 5: Puentes grúa y grúas pórtico》
• ISO 9374-5:1991《Grúas — Información que debe suministrarse — Parte 5: Puentes grúa y grúas pórtico》
• ISO 12488-5:2012《Grúas — Tolerancias — Parte 5: Puentes grúa y grúas pórtico》
Preguntas frecuentes sobre grúas industriales
P: ¿Se puede instalar un puente grúa sin nave industrial?
R: No. El puente grúa requiere columnas y ménsulas en la nave para soportar la viga carrilera. Kelude ofrece alternativas según las condiciones del sitio, como grúa pórtico o grúa especial para exteriores. Sin estructura portante en la nave no es posible la instalación. Cuando no se dispone de nave, la opción recomendada es la grúa pórtico (con estabilizadores y carril en el suelo), o bien integrar la viga carrilera en el diseño de obra civil si se proyecta una nave nueva.
P: ¿Por qué las grúas de brazo voladizo solo se fabrican en capacidades reducidas?
R: El voladizo trabaja como una viga en ménsula; el momento flector M=Q×L (capacidad × alcance) aumenta linealmente con ambas variables. El momento excesivo en la base de la columna obliga a incrementar drásticamente la sección de la caja y la especificación de los pernos de anclaje. Para un voladizo de 5t/8m, la columna ya requiere una sección de 400×400 mm y 8 pernos M36; capacidades superiores dejan de ser económicamente viables. Para más de 5t se recomienda grúa pórtico o puente grúa.
P: ¿Cómo se determina la carga en los puntos de suspensión de una grúa suspendida?
R: Cada punto de suspensión soporta una carga concentrada P=(Q+Gcarril)/n (siendo n el número de puntos de suspensión), a la que se añade el factor de carga dinámica de elevación φ₂=1.1. La verificación de la cercha debe considerar simultáneamente: la tracción vertical en los puntos de suspensión, la fuerza horizontal de frenado del carril (aprox. 0.1P) y la carga de viento (en exteriores). Si la cercha de la nave no fue diseñada originalmente para soportar cargas suspendidas, es necesario realizar una revisión estructural y, si procede, reforzar el cordón inferior de la cercha.
P: ¿Qué opción resulta más económica en obra civil: puente grúa o grúa pórtico?
R: Si ya existe una nave, el puente grúa es la opción más económica (solo requiere reforzar la viga carrilera, aproximadamente 10.000–50.000 €). En el caso de construir una nave nueva que necesite grúa, la inversión total de puente grúa + nave supera a la de grúa pórtico + cobertizo ligero. La grúa pórtico requiere una cimentación para el carril (zapata corrida de hormigón de unos 200–400 €/m, incluyendo pernos de anclaje y elementos embebidos); para una luz de 30 m, con 60 m lineales entre ambos lados, el coste de cimentación oscila entre 12.000 y 24.000 €.
