Requisitos de Estabilidad para Grúas GB/T 36033-2018
La norma GB/T 36033-2018 «Grúas — Requisitos de estabilidad — Principios generales» es el estándar marco para la verificación de la estabilidad antivuelco de grúas. Esta norma establece los requisitos básicos de estabilidad, los principios de cálculo, las condiciones de carga y los criterios de aceptación para todo tipo de grúas, y es equivalente a la ISO 12210-1:2005 (MOD). Es aplicable a la verificación de estabilidad en el diseño de puentes grúa, grúas pórtico, grúas torre, grúas móviles y grúas de pórtico de base.
La norma GB/T 36033-2018 constituye el estándar general de requisitos de estabilidad para grúas y define los métodos de cálculo y las condiciones de verificación de la resistencia al vuelco para los distintos tipos de grúa. La estabilidad es el indicador central del diseño de seguridad de la máquina completa, ya que determina directamente la capacidad antivuelco de la grúa tanto en condiciones nominales como en condición fuera de servicio.
Principios básicos del cálculo de estabilidad
La norma GB/T 36033-2018 establece que el principio fundamental del cálculo de estabilidad se basa en la relación de equilibrio entre el momento de vuelco (Mvuelco) y el momento estabilizador (Mestab) bajo la acción de las distintas cargas. El criterio de seguridad frente al vuelco exige que la relación entre el momento estabilizador y el momento de vuelco —es decir, el coeficiente de estabilidad K— no sea inferior al factor de seguridad especificado. La fórmula de cálculo es K = Mestab / Mvuelco ≥ Kmin, donde Kmin es el coeficiente de estabilidad mínimo, que varía entre 1,25 y 1,5 según la condición de operación. El momento estabilizador se genera por el peso propio de la grúa (incluidos contrapeso y lastre) respecto al borde de vuelco, mientras que el momento de vuelco resulta de la carga de elevación, la carga de viento, la carga de inercia y la carga por pendiente, todas referidas al mismo borde. El cálculo debe considerar el estado de vuelco más desfavorable posible, es decir, la combinación de cargas más adversa y la dirección de vuelco más crítica. La norma distingue dos tipos de vuelco: el vuelco global de la máquina (giro completo alrededor del borde de vuelco) y la inestabilidad local (como el levantamiento de un estabilizador o la pérdida de estabilidad del mástil de torre). Para puentes grúa y grúas pórtico, se verifica principalmente la estabilidad antivuelco en la dirección de traslación del puente (a lo largo del carril) y en la dirección transversal (perpendicular al carril).
Condiciones de carga y combinaciones
La norma define los siguientes casos de carga de verificación de estabilidad: Caso 1 — condición de trabajo sin viento (operación normal): las cargas aplicadas incluyen el peso propio, la carga de elevación nominal y las cargas de inercia (fuerza de inercia vertical generada por el arranque/frenado del mecanismo de elevación y fuerza de inercia horizontal por el arranque/frenado del mecanismo de traslación). Coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,5. Caso 2 — condición de trabajo con viento (operación normal con viento): las cargas incluyen peso propio, carga de elevación nominal, cargas de inercia y carga de viento (presión de viento de operación de 250 Pa, correspondiente a viento de grado 7 con velocidad de 20 m/s). Coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,33. Caso 3 — condición fuera de servicio con viento (máxima carga de viento en estado de parada): las cargas incluyen peso propio y carga de viento en condición fuera de servicio (800 Pa para zonas interiores, equivalente a 36 m/s; 1500 Pa para zonas costeras, equivalente a 50 m/s). Coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,25. Caso 4 — condición de montaje/desmontaje: las cargas se determinan según el plan de montaje; coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,25. La norma también establece que, para grúas destinadas al izaje y transporte de metal fundido, el coeficiente de estabilidad en todos los casos debe incrementarse en un 10% adicional (es decir, multiplicarse por 1,1).
Determinación del borde de vuelco
La norma especifica en detalle el método para determinar el borde de vuelco en cada tipo de grúa: Puente grúa — el borde de vuelco es la línea de contacto entre la rueda del puente grúa y el carril. Para un puente grúa de cuatro apoyos (cuatro ruedas), el borde de vuelco es el eje de las ruedas del lado que se levanta (es decir, la línea que une las dos ruedas del mismo lado). Dado que el puente grúa está confinado por los carriles dentro de la nave industrial, en condiciones normales no se produce un vuelco global de la máquina; no obstante, los estudios indican que bajo cargas de viento extremas (por ejemplo, deformación del carril por colapso de la nave) o en caso de terremoto, el vuelco sigue siendo posible. El fabricante debe proporcionar al usuario los datos de estabilidad frente al viento. Grúa Pórtico — en la dirección de traslación, el borde de vuelco es la línea que une las ruedas de traslación de un lado del pórtico; en la dirección transversal, el borde de vuelco es la línea de conexión entre la barandilla de la pasarela de la viga principal y el estabilizador (el punto de apoyo del vuelco es la viga transversal inferior o la base del estabilizador). En las grúas pórtico de exterior, la carga de viento genera dos problemas de seguridad: el vuelco, controlado por el coeficiente de estabilidad, y el deslizamiento, controlado por la pinza de carril o el dispositivo de anclaje. Grúa Torre — el borde de vuelco es la línea que une el borde de la base de hormigón donde se asienta el mástil de torre o la línea de conexión de la base de los estabilizadores. La estabilidad de la grúa torre es el indicador central del diseño de seguridad, ya que su centro de gravedad elevado y su gran superficie expuesta al viento la convierten en el tipo de grúa más propenso a accidentes por vuelco. Kelude Industrias Pesadas cumple estrictamente la norma GB/T 36033 en la verificación de estabilidad del diseño de sus puentes grúa y grúas pórtico.
Medidas de resistencia al vuelco
La norma recomienda las siguientes medidas para mejorar la estabilidad de la grúa: Aumentar el peso propio — añadir contrapeso en la base o en la posición del contrapeso para incrementar el momento estabilizador. En las grúas torre, la correcta disposición del peso y la posición del lastre es el medio fundamental para garantizar la estabilidad. Reducir la superficie expuesta al viento — optimizar la forma estructural de la grúa (mediante diseños aerodinámicos o estructuras caladas) para disminuir la fuerza de la carga de viento. Ampliar la separación de los estabilizadores — en las grúas móviles, aumentar la luz transversal y longitudinal de los estabilizadores mejora significativamente el coeficiente de estabilidad transversal (un aumento del 10% en la luz de los estabilizadores puede incrementar el coeficiente de estabilidad en aproximadamente un 15%). Instalar dispositivos antivuelco — colocar ganchos antivuelco (dispositivos anti-desrielado) a ambos lados de la grúa sobre rieles, de modo que las ruedas no puedan desprenderse del carril ni siquiera bajo cargas de viento extremas. Reforzar la base — las dimensiones y la profundidad de la cimentación de la grúa torre deben calcularse según la capacidad portante del terreno, garantizando que la propia base no vuelque bajo el momento de vuelco. Precauciones en el uso diario — queda terminantemente prohibida la operación con sobrecarga; deben evitarse los arranques bruscos y las frenadas repentinas (las cargas de inercia aumentan el momento de vuelco); al finalizar el trabajo, la pluma debe orientarse en la dirección del viento y debe liberarse el freno de giro (permitiendo que la pluma gire libremente con el viento para reducir la carga de viento); ante una alerta temprana de vendaval, deben adoptarse medidas de anclaje preventivas.
| condiciones de operación | Kmin | Incluidos Carga | Objeto de verificación |
|---|---|---|---|
| Sin viento en servicio | 1.5 | Peso Propio+Nominal+Inercia | Seguridad en operación normal |
| Con viento en servicio | 1.33 | Peso Propio+Nominal+Inercia+carga de viento | Con viento en serviciocondiciones de operación Seguridad en operación normal |
| condición fuera de servicio | 1.25 | Peso Propio+Extremocarga de viento | Resistencia al viento máximo |
| montaje y desmontaje | 1.25 | Peso Propio+instalación Carga | Seguridad durante el montaje |
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es el principio básico de la verificación de la estabilidad de una grúa?
R: El principio fundamental de la estabilidad de una grúa es el equilibrio de momentos: el momento estabilizador (generado por el peso propio de la grúa) debe ser mayor que el momento de vuelco (producido por la carga suspendida y la carga de viento). El coeficiente de estabilidad se calcula como K = momento estabilizador ÷ momento de vuelco. Según la norma, en condición de trabajo se exige K ≥ 1,15, y en condición fuera de servicio K ≥ 1,25 (calculado con la velocidad máxima de viento de la región). Para grúas móviles, también deben considerarse las condiciones de apoyo de los estabilizadores y la capacidad de carga del terreno. La verificación debe realizarse con la combinación de cargas más desfavorable: capacidad de elevación máxima + alcance máximo + carga de viento en servicio.
P: ¿Qué factores afectan a la resistencia al vuelco de una grúa?
R: Los factores principales son: 1) el peso propio y la posición del centro de gravedad de la grúa — cuanto mayor sea el peso y más bajo el centro de gravedad, mayor será la estabilidad; 2) la capacidad de elevación y el alcance — a mayor carga y mayor alcance, mayor es el momento de vuelco; 3) la carga de viento — la presión del viento es proporcional al cuadrado de la velocidad, y en condiciones de viento fuerte puede representar entre el 30 % y el 50 % del momento de vuelco; 4) la inclinación de los carriles — tanto la pendiente longitudinal como la transversal reducen el momento estabilizador efectivo; 5) la capacidad de carga de la cimentación — el asentamiento o la deformación del terreno pueden provocar la inclinación de la grúa. La norma exige que todos estos factores se consideren adecuadamente en el cálculo de estabilidad.
P: ¿Qué requisitos especiales de estabilidad tiene una grúa torre?
R: Debido a su elevado centro de gravedad y su gran superficie expuesta al viento, la grúa torre exige requisitos de estabilidad más estrictos: 1) debe instalarse el lastre y el contrapeso según el Manual de Operación — la falta de lastre es la causa principal de vuelco en grúas torre; 2) en condición fuera de servicio, la pluma debe poder girar libremente (orientarse según el viento) para reducir la carga de viento; 3) en grúas torre sobre rieles, la cimentación de riel debe cumplir los requisitos de capacidad de carga, y la pendiente de colocación de las placas de reparto y los carriles debe ser ≤ 1/1000; 4) en grúas torre arriostradas, la separación entre cada Dispositivo de anclaje y la capacidad de carga de los puntos de anclaje deben cumplir los requisitos de diseño. Kelude Industrias Pesadas suministra el informe de cálculo de estabilidad completo con cada grúa torre de salida de fábrica.
P: ¿Cuáles son las señales de advertencia de una estabilidad insuficiente en una grúa?
R: Las señales de advertencia de estabilidad insuficiente incluyen: 1) inclinación anormal del conjunto de la grúa — debe detenerse la máquina e inspeccionar la Nivelación de la cimentación y los carriles; 2) despegue de las ruedas de rodadura (o estabilizadores) del suelo — es una señal directa de pérdida grave de estabilidad; 3) alarmas frecuentes del limitador de momento de carga — indica que las condiciones de operación se acercan o alcanzan el límite de estabilidad; 4) aumento notable de la oscilación del conjunto en condiciones de viento fuerte — debe orientarse la pluma en dirección del viento para reducir la carga de viento; 5) asentamiento o fisuración visible de la cimentación de riel — debe detenerse el trabajo inmediatamente y reforzar la base.
