Grúa pórtico: diseño y seguridad según norma
La norma GB/T 29560-2013 «Grúa pórtico» es la norma de producto para el diseño y fabricación de grúas pórtico giratorias. La norma especifica los parámetros de tipo, requisitos técnicos, dispositivos de seguridad y métodos de ensayo, abarcando la especificación técnica completa para grúas pórtico de uso general, incluidas las de terminal portuaria y central eléctrica.
La norma GB/T 29560-2013 es la norma de producto general para grúas pórtico, publicada e implementada en 2013. La grúa pórtico es una grúa de pluma giratoria bajo cuyo pórtico pueden circular vehículos ferroviarios o de carretera. Dispone de cuatro mecanismos de trabajo: elevación, cambio de alcance, giro y desplazamiento, y se utiliza ampliamente en operaciones de izaje en terminales portuarias, centrales eléctricas, astilleros y trabajos de instalación y construcción. En comparación con la norma específica para puertos GB/T 17495, esta norma tiene un alcance de cobertura más amplio y es aplicable al diseño, fabricación y aceptación de todas las grúas pórtico de uso general. Las grúas pórtico de Kelude Industrias Pesadas se diseñan y fabrican conforme a esta norma.
Clasificación por tipo y parámetros básicos
La norma clasifica las grúas pórtico en tres categorías según su aplicación y tipo estructural. La grúa pórtico de uso general — apta para operaciones de carga y descarga en terminales portuarias y patios de mercancías, con capacidad nominal de 5~100 t y radio de trabajo máximo de 25~45 m. La grúa pórtico para central eléctrica — destinada a la instalación y mantenimiento de equipos en centrales hidroeléctricas y térmicas, con capacidad de elevación de hasta 200 t o más y alcance relativamente menor. La grúa pórtico para astillero — utilizada para el izaje y ensamblaje de secciones del casco en grada, con gran capacidad de elevación (100~500 t) y gran altura de elevación (hasta 70 m o más). Según el tipo de corona de giro, la norma distingue dos configuraciones: de columna giratoria (la parte giratoria se apoya en el pórtico mediante una columna) y de plataforma giratoria (la parte giratoria se monta sobre una plataforma giratoria y se conecta al pórtico a través de la corona de giro). La configuración de columna giratoria es de estructura simple y gran capacidad de carga, adecuada para grúas pórtico de gran tamaño; la configuración de plataforma giratoria es de estructura compacta y centro de gravedad bajo, adecuada para grúas pórtico de tamaño pequeño y mediano.
En cuanto a los parámetros básicos, la norma especifica la serie de capacidades de elevación: 5 t, 10 t, 16 t, 25 t, 40 t, 63 t, 100 t, 160 t y 200 t, un total de 9 niveles. La serie de radio de trabajo máximo: 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m, 45 m y 50 m, un total de 7 niveles. Altura de elevación: generalmente 20~30 m para tipo portuario, 30~50 m para tipo central eléctrica y 50~70 m para tipo astillero. Parámetros de velocidad de los mecanismos: velocidad de elevación de 10~40 m/min (configuración de dos velocidades: baja velocidad para carga pesada, alta velocidad para carga ligera), velocidad de cambio de inclinación de 30~60 m/min, velocidad de giro de 1,0~2,0 r/min y velocidad de desplazamiento de 20~30 m/min. La clase de funcionamiento de toda la máquina no será inferior a A6, y la del mecanismo de elevación no será inferior a A7. La altura libre bajo el pórtico de la grúa debe satisfacer el requisito de gálibo de los vehículos que circulan por debajo: no menos de 5,5 m para vehículos ferroviarios y no menos de 4,5 m para vehículos de carretera. El ancho libre del pórtico debe cumplir el requisito del ancho del vehículo más la distancia de seguridad a ambos lados.
Requisitos de estructura metálica y mecanismos
La estructura metálica de la grúa pórtico está compuesta por el pórtico (patas del pórtico + viga transversal inferior), la plataforma giratoria, el pórtico en A, la pluma y la viga de reparto del contrapeso. La norma establece requisitos de resistencia y rigidez para el diseño de los componentes estructurales principales. El cálculo de resistencia del pórtico debe considerar simultáneamente las cargas verticales (presión debida al peso propio y a la carga de elevación) y las cargas horizontales (momento flector causado por la carga de viento y la fuerza centrífuga de giro). La pluma adopta generalmente sección de cajón o sección de celosía; para plumas de más de 30 m de longitud debe realizarse un análisis de estabilidad no lineal. La resistencia y rigidez del pórtico en A deben satisfacer el requisito de fuerza máxima del mecanismo de cambio de alcance. La plataforma giratoria debe tener suficiente rigidez torsional y precisión en la superficie de montaje. La estabilidad antivuelco de toda la grúa pórtico debe calcularse para tres condiciones de operación: condición de trabajo (carga nominal al alcance máximo + carga de viento), condición fuera de servicio (carga de viento máxima + peso propio) y condición de montaje/desmontaje. El coeficiente de estabilidad para estas tres condiciones no será inferior a 1,4, 1,5 y 1,3, respectivamente.
En cuanto a los mecanismos, la norma establece requisitos específicos para el mecanismo de elevación, el mecanismo de cambio de alcance, el mecanismo de giro y el mecanismo de desplazamiento. El mecanismo de elevación debe adoptar una configuración de freno doble (freno de servicio + freno de seguridad), con un par de frenado no inferior a 1,5 veces el par de elevación nominal. La relación entre el diámetro del tambor y el diámetro del cable de acero D/d no será inferior a 25 (para clase de funcionamiento A7 o superior). El mecanismo de cambio de alcance debe emplear preferentemente accionamiento por cremallera de elevación de pluma o hidráulico, con un factor de seguridad de resistencia de la cremallera no inferior a 5. El mecanismo de cambio de alcance debe estar equipado con dispositivos de amortiguación bidireccionales para desacelerar al final del recorrido. El mecanismo de giro utiliza un reductor planetario para accionar la corona de giro, cuya capacidad de carga se selecciona considerando conjuntamente el momento de vuelco al alcance máximo y la fuerza axial. El mecanismo de desplazamiento adopta accionamiento individual, con cada rueda motriz equipada con su propio freno. El dispositivo de seguridad antiviento debe utilizar una pinza de carril eléctrica interconectada con el anemómetro, que se activa automáticamente para sujetar el carril cuando se supera la velocidad de viento de trabajo.
Dispositivos de seguridad y requisitos eléctricos
La configuración de dispositivos de seguridad en la grúa pórtico es más completa que en un Puente grúa convencional, debido a que cuenta con más mecanismos de trabajo (cuatro mecanismos) y a que opera en entornos exigentes (Terminal Portuaria con vientos de alta velocidad). Los dispositivos de seguridad obligatorios incluyen: Limitador de Sobrecarga (con doble limitación por Capacidad de Elevación y por Alcance), Limitador de Altura de Elevación (doble configuración: mecánico y electrónico), final de carrera de descenso, limitador de variación de alcance (configurado por separado para Alcance máximo y Alcance mínimo), Limitador de giro (limita el número de vueltas para evitar el enrollamiento del cable), Anemómetro (alarma cuando la velocidad del viento supera los 16 m/s y apagado automático de la fuerza motriz cuando supera los 20 m/s), Sujeción de riel antiviento (Pinza de Carril Eléctrica interconectada con el anemómetro que se cierra automáticamente ante un corte de energía) y botón de parada de emergencia (ubicado en la Cabina del Operador, en la plataforma giratoria y a nivel del suelo). La norma especifica además que la grúa pórtico debe estar equipada con un Dispositivo Anticolisión para evitar el choque entre plumas cuando varias máquinas operan en la misma área.
En cuanto al sistema eléctrico, el método de suministro de energía de la grúa pórtico se realiza mediante alimentación por carrete de cable: el cable se extiende desde la caja de suministro eléctrico del muelle y el Enrollador de Cable lo recoge y despliega automáticamente conforme la grúa se desplaza. La velocidad de recogida del cable debe ser acorde con la velocidad de desplazamiento de la grúa para evitar que el cable se tense o se amontone. El Sistema de control eléctrico utiliza un PLC para el control lógico de los mecanismos y el Diagnóstico de Fallas. Los motores de cada mecanismo emplean Control de Velocidad por Frecuencia para lograr una regulación de velocidad suave y un control preciso. La Cabina del Operador debe estar equipada con aire acondicionado y calefacción para mantener una temperatura interior adecuada. La Aceleración vibratoria en la cabina no debe superar 0,5 m/s². El cuarto eléctrico debe disponer de un sistema de calefacción y deshumidificación para prevenir la Corrosión por niebla salina. El Grado de Protección (IP) de los componentes eléctricos exteriores no debe ser inferior a IP55. La Resistencia de puesta a tierra de la Protección de Puesta a Tierra de la grúa pórtico no debe ser superior a 4 Ω, y cada motor de mecanismo debe contar con Protección contra Cortocircuito y Protección contra Sobrecarga independientes. La norma especifica además que toda la máquina debe estar equipada con un sistema de Protección contra rayos, y la Resistencia de puesta a tierra del Pararrayos no debe superar los 10 Ω.
Métodos de ensayo y Prueba de Aceptación en Fábrica
La norma especifica los requisitos para el ensayo de rutina y la prueba de aceptación en sitio de la grúa pórtico. Antes de la entrega, se debe realizar una Prueba en Vacío unidad por unidad, donde cada mecanismo opera continuamente a velocidad nominal durante 1 hora sin ruidos anormales ni elevación de temperatura excesiva. En la Prueba de carga nominal (100% SWL), se eleva la carga nominal en cada alcance típico y se ejecutan las operaciones completas de Elevación / Izado, Descenso, cambio de alcance y giro, midiendo la deflexión en el extremo de la pluma principal y la distancia de deslizamiento del freno de cada mecanismo. En el Ensayo de Carga Dinámica, se eleva 1,1 veces la carga nominal y se ejecuta cada movimiento no menos de 5 veces a la velocidad máxima de los mecanismos, verificando que no haya deformación anormal en los componente estructural ni grietas en los Cordón de Soldadura. En el Ensayo de Carga Estática, se eleva 1,25 veces la carga nominal y se mantiene en la posición de Alcance máximo durante 10 minutos, midiendo la deformación permanente de la estructura. En el ensayo de estabilidad general, la máquina no debe presentar Vuelco al elevar 1,4 veces la carga nominal en el Alcance máximo. El juego del engranaje del rodamiento de giro del mecanismo de giro debe medirse y registrarse antes de la salida de fábrica como dato de referencia para inspecciones posteriores.
Métodos de ensayo y verificación en fábrica
La norma especifica los requisitos para el ensayo de rutina y la prueba de aceptación en sitio de la grúa pórtico. Antes de la entrega, se realiza una Prueba en Vacío unidad por unidad, con cada mecanismo operando a velocidad nominal durante 1 hora. En la Prueba de carga nominal (100% SWL), se eleva la carga nominal en cada alcance típico y se ejecutan las operaciones completas, midiendo la deflexión y la distancia de deslizamiento del freno. En el Ensayo de Carga Dinámica, se eleva 1,1 veces la carga nominal y cada mecanismo se acciona no menos de 5 veces. En el Ensayo de Carga Estática, se eleva 1,25 veces la carga nominal y se mantiene en el Alcance máximo durante 10 minutos. En el ensayo de estabilidad general, la máquina no debe presentar Vuelco al elevar 1,4 veces la carga nominal en el Alcance máximo. El juego del engranaje del rodamiento de giro se mide y registra antes de la salida de fábrica como referencia para inspecciones posteriores.
Tabla comparativa de parámetros de diseño de la grúa pórtico
La siguiente tabla comparativa presenta los parámetros clave de configuración del diseño de la grúa pórtico, para referencia del personal de selección y uso.
| Parámetro Denominación | requisitos técnicos | Norma de Aceptación | Instrucciones de aplicación |
|---|---|---|---|
| Capacidad de Elevación | Capacidad Nominal≥valor de cálculo | Prueba de carga1.25vecescarga estática | incluye Spreader (separador de elevación)Peso |
| radio de trabajo | máximo/Alcance mínimocumple conrequisitos de diseño | comparación de mediciones reales | incluye Rango de variación de alcance |
| Altura de Elevación | sobre carril/altura bajo carril cumple requisitos de proceso | verificación por medición real | incluyealtura del spreader |
| Clase de Funcionamiento | A5~A8según uso Frecuenciaselección | segúnnorma GB/T 3811verificación | altura Resistenciaselección de altura Grado |
| antiviento antideslizante | pinza de carril+dispositivo de anclajeaccionamiento combinado | fuerza de sujeción Prueba | velocidad del viento≥6gradoalerta temprana |
Preguntas frecuentes sobre grúas pórtico
P: ¿Cuál es la diferencia entre las normas GB/T 29560 y GB/T 17495 para grúas pórtico?
R: La norma GB/T 29560 es la norma general para grúas pórtico y cubre todos los tipos: puertos, centrales eléctricas, astilleros, etc. La norma GB/T 17495 es la norma específica para grúas pórtico portuarias y se centra en los requisitos especiales de las operaciones en terminales portuarias. La norma general establece la base y la norma específica la complementa.
P: ¿Por qué no se permite la operación de pluma bajo carga en una grúa pórtico?
R: Durante la operación de pluma bajo carga, la variación del ángulo de pluma altera la relación entre el radio de trabajo y el momento de carga, lo que puede provocar sobrecarga o vuelco. La norma exige que la operación de pluma se realice en vacío o con carga ligera (no superior al 70% de la Capacidad Nominal).
P: ¿Cuáles son los requisitos de ajuste del limitador de giro en una grúa pórtico?
R: El limitador de giro debe restringir el ángulo de giro a no más de 1,5~2,5 vueltas para evitar el enrollamiento excesivo del cable. Tras la activación del final de carrera, debe permitir el giro inverso para el rearme. En grúas pórtico con alimentación mediante anillo colector central, no es necesario instalar limitador de giro, pero el anillo colector debe someterse a inspección periódica.
P: ¿Qué elementos de inspección periódica requiere una grúa pórtico?
R: Inspección mensual de los dispositivos de seguridad y frenos de los mecanismos; inspección trimestral de los cordones de soldadura de la estructura metálica y del engranaje de la corona de giro; e inspección integral anual que incluye prueba de carga, detección de defectos en la estructura y calibración de precisión del limitador de momento de carga.
