Norma GB/T 26558-2011 para diseño y aceptación de grúa de mástil
La norma GB/T 26558-2011 «Grúa de mástil» es la norma de producto que especifica el diseño y la fabricación de las grúas de mástil. También conocida como pluma auxiliar o pórtico en A, la grúa de mástil es un tipo de grúa de pluma fija, utilizada con frecuencia en operaciones de izaje de equipos pesados y trabajos de instalación en construcción. La norma especifica la clasificación, el cálculo de diseño, la fabricación e instalación y el método de ensayo de estas grúas.
La norma GB/T 26558-2011 es la norma de producto específica para la grúa de mástil (también denominada grúa de mástil o pluma auxiliar), publicada y puesta en vigor en 2011. La grúa de mástil es un tipo de grúa de pluma fija compuesta por un mástil (columna principal), una pluma (brazo de elevación), cables de retención (vientos) y un mecanismo de elevación. El mástil se fija a la base mediante los cables de retención, y la operación de izaje se realiza mediante el giro y el cambio de alcance de la pluma. La grúa de mástil se caracteriza por su estructura simple, gran capacidad de carga y bajo costo, siendo especialmente adecuada para el izaje de equipos pesados, trabajos de instalación en centrales eléctricas, construcción de plantas petroquímicas y otras operaciones de izaje de cargas pesadas. Kelude Industrias Pesadas puede diseñar y fabricar grúas de mástil no estándar según los requisitos del proyecto.
Clasificación y estructura de la grúa de mástil
La norma clasifica las grúas de mástil en tres tipos según su tipo estructural. El tipo de mástil simple (mástil independiente) — un sistema de suspensión formado por un mástil principal y cables de retención; la pluma se articula en la base del mástil y el ángulo de la pluma se modifica mediante el cable de abatimiento. Es la configuración más sencilla, con una capacidad de elevación máxima generalmente no superior a 100t. El tipo de mástil en A — dos mástiles dispuestos en forma de A, ofrecen una estabilidad superior al tipo de mástil simple y permiten reducir el número de cables de retención; es adecuado para capacidades de elevación de 100 a 500t. El tipo de mástil con pluma abatible — tanto el mástil como la pluma pueden cambiar su alcance de forma independiente, lo que proporciona la mayor flexibilidad operativa. Los parámetros estructurales principales de la grúa de mástil incluyen la altura del mástil (generalmente de 10 a 50 m), la longitud de la pluma (de 10 a 40 m), la capacidad de elevación máxima (de 50 a 500t) y el alcance máximo de trabajo (de 10 a 30 m). El mástil y la pluma se fabrican normalmente con acero estructural de alta resistencia y baja aleación Q345B o Q420B; los cordones principales pueden ser de tubo de acero sin costura o de sección combinada de acero angular.
El sistema de cables de retención es un componente de seguridad crítico y exclusivo de la grúa de mástil. La norma especifica el número, el diámetro y los requisitos de anclaje de los cables de retención. En la parte superior del mástil deben instalarse no menos de 6 cables de retención (distribuidos uniformemente alrededor de la circunferencia), y el ángulo de los cables con respecto al suelo debe estar comprendido entre 30° y 60°. Los cables de retención deben ser de cable de acero, con un factor de seguridad no inferior a 3.5, y la fijación de extremo de cable debe realizarse mediante grapas para cable o terminales prensados de aleación. La precarga de los cables de retención debe ser tal que el mástil permanezca vertical en condición de vacío; el valor de la precarga se determina mediante el cálculo de diseño. Cada cable de retención debe estar equipado con un tensor de husillo o un tensor de mariposa independiente para ajustar la tensión. El anclaje al suelo de los cables de retención debe realizarse mediante bloques de hormigón o cimentaciones con pilotes de tubo de acero; la resistencia al arrancamiento del anclaje no debe ser inferior a 2 veces la fuerza máxima de trabajo del cable de retención. La norma también exige que la cimentación de soporte de la base del mástil tenga la capacidad de carga y la resistencia al deslizamiento suficientes, y que el diseño de la cimentación sea verificado y confirmado por un ingeniero civil cualificado.
Requisitos de cálculo de diseño
El cálculo de diseño de la grúa de mástil es más complejo que el de una grúa convencional, ya que su condición de estructura estáticamente determinada hace que los esfuerzos internos de cada componente sean muy sensibles a la tensión de los cables de retención y a la posición de la carga suspendida. La norma exige que el cálculo de diseño incluya el análisis de cargas: carga permanente, carga de elevación, carga de viento (calculada por separado en condición de trabajo y fuera de servicio), carga de inercia y precarga de los cables de retención. La combinación de cargas se realiza según los principios de la norma ISO 4301 / FEM 1.001 y la norma GB/T 22437, pero la particularidad de la grúa de mástil radica en que la deformación elástica de los cables de retención afecta a la distribución de esfuerzos en el conjunto de la estructura, por lo que debe realizarse un análisis de no linealidad geométrica. El cálculo de estabilidad del mástil incluye la estabilidad general (considerando el efecto de flexo-compresión) y la estabilidad local (el coeficiente de estabilidad de cada componente no debe ser inferior a los valores especificados).
La norma también especifica el coeficiente de estabilidad antivuelco de la grúa de mástil: no inferior a 1.5 en condición de trabajo (calculado según la combinación de cargas más desfavorable) y no inferior a 1.8 fuera de servicio (considerando la carga de viento máxima). El coeficiente de estabilidad al deslizamiento horizontal de la base del mástil no debe ser inferior a 1.5. El factor de seguridad al arrancamiento del anclaje de los cables de retención no debe ser inferior a 2.0. Dado que las grúas de mástil se montan generalmente en obra para un uso único o para múltiples montajes y desmontajes, la norma permite, en condiciones específicas, el diseño mediante el método de tensiones admisibles, con factores de seguridad que pueden reducirse, pero sin ser inferiores al 90% de los valores especificados en la norma ISO 4301 / FEM 1.001. Tras la fabricación, deben realizarse la prueba de funcionamiento en vacío y la prueba de carga nominal (100% SWL) para verificar la corrección del cálculo de diseño. La documentación de diseño debe incluir el informe de cálculo estructural del mástil y de la pluma, el esquema de disposición del sistema de cables de retención, los parámetros de carga de la cimentación y la descripción del plan de instalación.
Requisitos de montaje y pruebas de carga
El montaje y desmontaje de la grúa de mástil constituyen operaciones de alto riesgo, por lo que la norma establece requisitos estrictos al respecto. Antes del montaje, debe elaborarse un plan detallado que requiera la aprobación del responsable técnico. El área de instalación debe estar nivelada y compactada, y no podrá iniciarse el montaje hasta que la resistencia del hormigón de la cimentación alcance el 100% de su valor de cálculo. La elevación del mástil puede realizarse mediante el método de izaje completo o por deslizamiento; durante el proceso, deben disponerse cables de retención y soportes auxiliares para evitar el vuelco del mástil. La instalación de los cables de retención se realizará comenzando por los del lado de sotavento y continuando con los de barlovento, ajustando la tensión inicial de cada cable de forma individual según los requisitos de diseño. El montaje de la pluma solo podrá iniciarse una vez que el mástil esté erecto y fijado. Tras finalizar el montaje, debe realizarse una inspección exhaustiva para verificar la firmeza y fiabilidad de todas las conexiones, así como el correcto funcionamiento de todos los mecanismos.
La prueba de carga constituye el medio definitivo para verificar el comportamiento seguro de la grúa de mástil. Las cargas de prueba se dividen en: Prueba en Vacío: todos los mecanismos deben funcionar a velocidad nominal durante un mínimo de 30 minutos. Prueba de carga nominal (100% SWL): debe elevarse la carga nominal en cada uno de los radios de trabajo representativos para comprobar los frenos y la función de cambio de alcance de todos los mecanismos. Ensayo de Carga Dinámica: deben realizarse al menos 5 ciclos de elevación, descenso y operación de pluma con una carga equivalente a 1,1 veces la carga nominal. Ensayo de Carga Estática: debe mantenerse suspendida una carga equivalente a 1,25 veces la carga nominal durante 10 minutos, registrando las variaciones de perpendicularidad del mástil y las variaciones de tensión de los cables de retención. El desplazamiento horizontal del extremo superior del mástil no deberá superar 1/100 de la altura del mástil. Finalizada la prueba, debe emitirse un Informe de Prueba que documente todos los datos registrados. El Manual de Operación de la grúa de mástil debe especificar la Capacidad de elevación máxima, la curva carga-alcance correspondiente, el método y la periodicidad del ajuste de tensión de los cables de retención, así como los elementos de la Inspección Periódica y sus criterios de evaluación.
Requisitos de uso seguro de la grúa de mástil
La norma establece requisitos claros para la operación segura de la grúa de mástil. Antes de su puesta en servicio, debe elaborarse un Plan de Izaje detallado y unos Procedimientos de Operación Segura. El Plan de Izaje deberá contar con la aprobación del responsable técnico y ser presentado a todo el personal implicado mediante una Reunión Técnica Previa. Debe delimitarse una zona de seguridad en el área de trabajo, quedando prohibido el acceso a personal ajeno a la operación. El operador y el señalero / operador a cargo deben mantener comunicación permanente, y las Señales de Mando deben ser uniformes e inequívocas. La norma especifica que los mecanismos de elevación y cambio de alcance no deben operarse simultáneamente. La operación de pluma debe realizarse en vacío o con carga ligera; cuando se requiera operar bajo carga, esta no deberá superar el 70% de la Capacidad Nominal. Durante el izaje, el movimiento debe ser uniforme y estable, quedando terminantemente prohibidas las paradas de emergencia y los arranques bruscos. Una vez que la carga se haya despegado del suelo, debe detenerse la maniobra para verificar la fiabilidad del freno y el equilibrio de la carga antes de continuar la elevación. No se permitirá realizar operaciones de izaje con vientos de fuerza superior a 6, lluvia intensa, niebla densa o iluminación nocturna insuficiente. Durante la operación, debe designarse personal específico para supervisar las variaciones de tensión de los cables de retención y la estabilidad del Anclaje al Suelo; ante cualquier anomalía, deberá detenerse la operación de inmediato.
Tabla comparativa de parámetros de diseño de la grúa de mástil
La siguiente tabla comparativa presenta los parámetros clave de configuración de la grúa de mástil, para referencia del personal de selección y uso.
| Parámetro Elemento | requisitos técnicos | base de diseño | Descripción |
|---|---|---|---|
| Capacidad Nominal | ≤diseño Capacidad de Elevación | norma GB/T 3811 | Incluyeaccesorios de izaje y eslingas Peso |
| mástil Longitud | Segúnaltura de elevación+margen de seguridad | cálculo de estabilidad | esbeltez≤120 |
| cable de retención Cantidad | Viento principal del cable≥4Unidad | Cálculo de estabilidad | Disposición simétrica |
| Baseensayo de tipo | Articulación/Fijación | análisis de fuerzas | Cumpleresistencia al vuelco |
| cabrestantecapacidad de enrollamiento | ≥Máximo Elevación / Izado Longitud×3 | margen de seguridad | Cable de Aceronúmero de capas de arrollamiento≤4 |
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre una grúa de mástil y una grúa tipo torre?
R: La grúa de mástil se fija al suelo o a la estructura del edificio mediante cables de retención. Su estructura es sencilla y su coste es reducido, pero la instalación resulta compleja y el ángulo de giro está limitado. La grúa tipo torre, en cambio, puede trabajar de forma independiente o anclada al mástil de torre, ofrece un giro de 360° y permite la escalada y adición de secciones. Es más versátil, aunque su coste es mayor.
P: ¿Cómo se debe inspeccionar y ajustar la tensión de los cables de retención?
R: La tensión de los cables de retención debe comprobarse antes de cada operación de izaje, utilizando un tensiómetro o el método de vibración de cuerda. Si la desviación de tensión supera el ±10% del valor de cálculo, debe ajustarse mediante el tornillo de regulación. La tensión de los cables de retención en un mismo nivel debe ser uniforme, y la diferencia máxima entre ellos no debe exceder el 15% del valor medio.
P: ¿Qué precauciones deben tenerse en cuenta al utilizar una grúa de mástil?
R: Queda terminantemente prohibida la sobrecarga y cualquier operación distinta al cambio de alcance bajo carga. Con vientos de fuerza 6 o superior, las operaciones deben detenerse. Si la desviación de verticalidad del mástil supera H/200, se debe pausar el trabajo para realizar una inspección. Los cables de retención no deben entrar en contacto con bordes afilados de la estructura del edificio; si fuera necesario, se deben instalar protectores.
P: ¿Es obligatoria la inspección periódica de las grúas de mástil?
R: La grúa de mástil está clasificada como aparato de elevación dentro de la categoría de equipos especiales. Una grúa de mástil recién instalada debe superar la inspección de supervisión antes de ponerse en servicio. Tras cada montaje y desmontaje debe realizarse una inspección y ensayo generales completos. Durante el periodo de servicio, las inspecciones se llevan a cabo conforme a la norma ISO 4306 en sus partes aplicables.
