Interpretación de la norma GB/T 36033-2018 «Grúas. Requisitos de estabilidad. Disposiciones generales»

La norma GB/T 36033-2018 es una norma general sobre los requisitos de estabilidad de las grúas, que establece los métodos de cálculo y las condiciones de verificación de la estabilidad frente al vuelco de todo tipo de grúas. La estabilidad de las grúas es un indicador fundamental para el diseño seguro de la máquina en su conjunto y está directamente relacionada con la capacidad de resistencia al vuelco de la grúa, tanto en condiciones de trabajo nominales como en estado de reposo.

Principios básicos del cálculo de la estabilidad

La norma GB/T 36033-2018 establece que el principio básico para el cálculo de la estabilidad de las grúas es la relación de equilibrio entre el momento de vuelco (Mvuelco) y el momento de estabilidad (Mestabilidad) a los que se ve sometida la grúa bajo la acción de diversas cargas. El criterio de seguridad de la estabilidad es el siguiente: la relación entre el momento de estabilidad y el momento de vuelco (es decir, el coeficiente de estabilidad K) no debe ser inferior al coeficiente de seguridad establecido. La fórmula para calcular el coeficiente de estabilidad es K = Mestabilidad / Mvuelco ≥ Kmin (donde Kmin es el coeficiente de estabilidad mínimo, cuyo valor oscila entre 1,25 y 1,5 en función de las distintas condiciones de trabajo). El momento de estabilidad es generado por el peso propio de la grúa (incluidos el contrapeso y el lastre) sobre el lado de vuelco, mientras que el momento de vuelco es generado por la carga de elevación, la carga del viento, la carga inercial y la carga de pendiente sobre el lado de vuelco. En el cálculo se debe considerar la situación de vuelco más grave posible de la grúa, es decir, la combinación de cargas más desfavorable y la dirección de vuelco más desfavorable. La norma clasifica el vuelco de las grúas en dos tipos: vuelco total (la grúa gira en su conjunto alrededor del lado de vuelco) e inestabilidad parcial (como la elevación de un lado de los patines o la inestabilidad de la torre, entre otros). En el caso de las grúas de puente y de pórtico, se comprueba principalmente la estabilidad frente al vuelco en la dirección de desplazamiento del carro (a lo largo de la vía) y la estabilidad frente al vuelco transversal del carro (perpendicular a la vía).

Condiciones de carga y combinaciones

La norma establece las siguientes condiciones de cálculo de estabilidad: Condición 1 — Estado de funcionamiento sin viento (condiciones normales de trabajo): las cargas aplicadas incluyen el peso propio, la carga nominal de elevación y las cargas inerciales (fuerzas inerciales verticales generadas por el arranque y el frenado del mecanismo de elevación, y fuerzas inerciales horizontales generadas por el arranque y el frenado del mecanismo de desplazamiento). Coeficiente mínimo de estabilidad Kmin = 1,5. Condición de trabajo n.º 2: estado de funcionamiento con viento (funcionamiento normal en condiciones de viento): las cargas aplicadas incluyen el peso propio, la carga nominal de elevación, las cargas inerciales y las cargas de viento (la presión del viento en estado de funcionamiento se toma como 250 Pa, lo que corresponde a una velocidad del viento de 20 m/s, nivel 7). Coeficiente mínimo de estabilidad Kmin = 1,33. Condición de trabajo 3 — Presencia de viento en estado de inactividad (soporte de la carga máxima del viento con la grúa parada): las cargas aplicadas incluyen el peso propio y la carga del viento en estado de inactividad (en zonas del interior, se toma una presión del viento de 800 Pa, correspondiente a una velocidad del viento de 36 m/s; en zonas costeras, se toma una presión del viento de 1500 Pa, correspondiente a una velocidad del viento de 50 m/s). El coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,25. Condición de trabajo 4 — Estado de montaje y desmontaje: las cargas aplicadas se determinan según el plan de montaje; el coeficiente de estabilidad mínimo Kmin = 1,25. La norma establece además que, en el caso de las grúas destinadas al transporte de metal fundido, los coeficientes de estabilidad para todas las condiciones de trabajo deben incrementarse en un 10% (es decir, multiplicarse por un coeficiente de 1,1) con respecto a los valores anteriores.

Determinación del borde de vuelco

La norma especifica detalladamente los métodos para determinar la línea de vuelco de los distintos tipos de grúas: en el caso de las grúas puente, la línea de vuelco es la línea de contacto entre las ruedas del carro y el carril. Para las grúas puente con cuatro puntos de apoyo (cuatro ruedas), la línea de vuelco es el eje de las ruedas del lado que se eleva (es decir, la línea que une las dos ruedas delanteras y traseras del mismo lado). Dado que las grúas de puente están limitadas por los carriles dentro de la nave industrial, por lo general no se produce el vuelco de la máquina completa; sin embargo, los estudios indican que sigue existiendo la posibilidad de vuelco bajo cargas de viento extremas (como el desplazamiento de los carriles provocado por el derrumbe de la nave) o bajo la acción de un terremoto, por lo que los fabricantes deben proporcionar a los usuarios datos sobre la estabilidad frente al viento. Grúas de pórtico: en la dirección de desplazamiento del carro, la línea de vuelco es la línea que une las ruedas de desplazamiento de un lado del pórtico; en sentido transversal, la línea de vuelco es la línea que une la barandilla de la plataforma de trabajo con el pie de apoyo de un lado de la viga principal (el punto de vuelco es la viga transversal inferior o la parte inferior del pie de apoyo). En las grúas pórtico para exteriores, la acción de las cargas de viento plantea dos problemas de seguridad: la resistencia al vuelco y la resistencia al deslizamiento; el vuelco se controla mediante el coeficiente de estabilidad, mientras que el deslizamiento se controla mediante pinzas de fijación a los raíles o dispositivos de anclaje. Grúas de torre: el borde de vuelco es la línea que une el borde de la base de hormigón que conecta la parte inferior del cuerpo de la torre con los cimientos o la parte inferior de las patas de apoyo. La estabilidad de las grúas de torre es un indicador fundamental del diseño de seguridad, ya que, debido a su elevado centro de gravedad y a su gran superficie expuesta al viento, son el tipo de grúa más propenso a sufrir accidentes por vuelco. Krud Heavy Industry aplica rigurosamente la norma GB/T 36033 en el cálculo de estabilidad de sus grúas de pórtico y de puente.

Medidas contra el vuelco

Medidas recomendadas por las normas para mejorar la estabilidad de las grúas: aumentar el peso propio —añadir contrapesos en la base de la grúa o en la posición del contrapeso para aumentar el par de estabilidad—. En el caso de las grúas de torre, establecer de forma adecuada el peso y la ubicación de los contrapesos es una medida fundamental para garantizar la estabilidad. Reducir la superficie expuesta al viento: optimizar la forma exterior de la grúa (utilizando estructuras aerodinámicas o caladas) para reducir la fuerza de las cargas del viento. Aumentar la distancia entre los estabilizadores: en el caso de las grúas móviles, aumentar la distancia entre los estabilizadores tanto en sentido transversal como longitudinal puede mejorar significativamente el coeficiente de estabilidad transversal (un aumento de la envergadura de las patas de 10% puede incrementar el coeficiente de estabilidad en aproximadamente 15%). Instalar dispositivos antivuelco: colocar ganchos antivuelco (dispositivos antidesviación) a ambos lados de la grúa sobre raíles, de modo que las ruedas no se salgan de los raíles ni siquiera bajo cargas de viento extremas. Reforzar los cimientos: las dimensiones y la profundidad de los cimientos de las grúas de torre deben calcularse en función de la capacidad de carga del terreno, para garantizar que los propios cimientos no vuelquen bajo la acción del momento de vuelco. Precauciones durante el uso diario: está estrictamente prohibido trabajar con sobrecarga; durante el funcionamiento, evítese el arranque brusco y el frenado repentino (las cargas inerciales aumentan el momento de vuelco); una vez finalizado el trabajo, girar la pluma en dirección al viento y soltar el freno de giro (para que la pluma gire libremente con el viento y se reduzcan las cargas del viento); ante un aviso de tormenta, se deben tomar medidas de anclaje con antelación.

Preguntas frecuentes