Grúa

Antecedentes

Una grúa es una máquina que es capaz de subir y bajar objetos pesados ​​y moverlos horizontalmente. Las grúas se distinguen de los polipastos, que pueden levantar objetos pero que no pueden moverlos hacia los lados. Las grúas también se distinguen de los transportadores, que levantan y mueven materiales a granel, como granos y carbón, en un proceso continuo. La palabra grulla se toma del hecho de que estas máquinas tienen una forma similar a la del pájaro alto y de cuello largo del mismo nombre.

Los seres humanos han utilizado una amplia variedad de dispositivos para levantar objetos pesados ​​desde la antigüedad. Una de las primeras versiones de la grúa que se desarrolló fue el shaduf, que se utilizó por primera vez para mover agua en Egipto hace unos cuatro mil años. El shaduf consiste en una viga pivotante larga balanceada sobre un soporte vertical. Se adjunta un peso pesado a un extremo de la viga y un cubo al otro. El usuario tira del balde hacia el suministro de agua, lo llena y luego permite que el peso tire del balde hacia arriba. A continuación, se gira la viga a la posición deseada y se vacía el balde. El shaduf todavía se usa en áreas rurales de Egipto e India.

Ya en el siglo I, se construyeron grúas impulsadas por seres humanos o animales que operaban una cinta de correr o una rueda grande. Estas primeras grúas consistían en una larga viga de madera, conocida como pluma, conectada a una base giratoria. La rueda o cinta de correr accionaba un tambor, alrededor del cual se enrollaba una cuerda. La cuerda estaba conectada a una polea en la parte superior de la pluma y a un gancho que levantaba el peso.

Un desarrollo importante en el diseño de grúas se produjo durante la Edad Media, cuando se añadió a la pluma un brazo horizontal conocido como plumín. El brazo estaba unido a la pluma de una manera que le permitía pivotar, lo que permitía un mayor rango de movimiento. En el siglo XVI, las grúas se construyeron con dos cintas de correr, una a cada lado de una carcasa giratoria que contenía la pluma.

Las grúas continuaron dependiendo de la energía humana o animal hasta mediados del siglo XIX, cuando se desarrollaron las máquinas de vapor. A finales del siglo XIX, los motores de combustión interna y los motores eléctricos se utilizaron para impulsar las grúas. En ese momento, se utilizó acero en lugar de madera para construir la mayoría de las grúas.

Durante la primera mitad del siglo XX, las grúas europeas y americanas se desarrollaron de diferentes formas. En Europa, donde la mayoría de las grúas se usaban en ciudades con calles estrechas, las grúas tendían a construirse en forma de torres altas y delgadas, con la pluma y el operador en la parte superior de la torre. Debido a que el funcionamiento silencioso era importante en las ciudades abarrotadas, estas grúas torre generalmente funcionaban con motores eléctricos cuando estaban ampliamente disponibles.

En los Estados Unidos, las grúas se usaban a menudo en lugares alejados de las áreas residenciales. Las grúas solían construirse con la pluma conectada a un carro, que se podía mover fácilmente de un lugar a otro. Estas grúas móviles tendían a funcionar con motores de combustión interna. Durante la década de 1950, la disponibilidad de aceros más fuertes, combinada con una mayor demanda de edificios más altos, condujo al desarrollo de grúas con plumas muy largas unidas a camiones pequeños o sobre orugas con orugas. Las grúas móviles y las grúas torre de muchos tipos diferentes se utilizan ampliamente en las obras de construcción de todo el mundo.

Materias primas

La sustancia más importante que se utiliza para fabricar grúas es el acero. El acero es una aleación de hierro y una pequeña cantidad de carbono. Para estructuras que no requieren una resistencia muy alta, se utiliza una forma común de acero conocida como acero al carbono. Por definición, el acero al carbono contiene menos del 2% de elementos distintos del hierro y el carbono. El acero al carbono existe en una amplia variedad de formas. El factor más importante para determinar las propiedades del acero al carbono es la cantidad de carbono presente, que varía desde menos del 0,015% hasta más del 0,5%.

Para estructuras que requieren una gran resistencia, particularmente en grúas diseñadas para levantar objetos muy pesados, se utilizan una variedad de sustancias conocidas como aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA). Los aceros HSLA contienen niveles relativamente bajos de carbono, típicamente alrededor del 0.05%. También contienen una pequeña cantidad de uno o más elementos que añaden fuerza. Estos elementos incluyen cromo, níquel, molibdeno, vanadio, titanio y niobio. Además de ser fuertes, los aceros HSLA son resistentes a la corrosión atmosférica y se adaptan mejor a la soldadura que los aceros al carbono.

Dependiendo del diseño exacto de la grúa, se puede utilizar una amplia variedad de otros materiales en la fabricación. El caucho natural o sintético se utiliza para fabricar neumáticos para grúas móviles. Ciertos componentes estructurales pueden fabricarse a partir de varios metales, como bronce y aluminio. Los componentes eléctricos pueden incluir cobre para cables y elementos semiconductores como silicio o germanio para circuitos electrónicos. Otros materiales que pueden usarse incluyen cerámica y plásticos resistentes.

Diseño

Existen muy pocas máquinas con una variedad de diseños tan amplia como las grúas. Antes de que se construya la grúa, el fabricante debe considerar el sitio donde se utilizará y el peso que deberá levantar. Además, las grúas a menudo se modifican para adaptarse a las necesidades del usuario. Por estas razones, no es una exageración decir que no hay dos grúas exactamente iguales.

Las grúas que se utilizan para fines industriales generalmente están diseñadas para permanecer permanentemente en un solo lugar. Estas grúas suelen realizar tareas repetitivas que pueden automatizarse. Un tipo importante de grúa industrial es la grúa puente. Viajando sobre vías unidas a dos vigas horizontales, conocidas como puente, un carro permite el movimiento del puente grúa. Por lo general, el puente en sí se puede mover a lo largo de un par de rieles paralelos, lo que permite que la grúa alcance un área rectangular grande. También se puede diseñar un puente grúa de modo que un extremo del puente esté soportado por un pivote central mientras que el otro extremo se mueva sobre un riel circular, lo que permite alcanzar un área grande y redonda.

Una grúa puente es una especie de puente grúa en el que los rieles se encuentran muy por encima del suelo. Por lo general, sostenida desde el techo de un edificio, una grúa puente tiene la ventaja de no causar obstrucciones en el área de trabajo.

Las grúas que se utilizan en la construcción a menudo realizan una variedad de tareas y deben ser controladas por operadores altamente capacitados. Las grúas de construcción se dividen en grúas móviles y grúas torre. Las grúas móviles se montan en camiones o sobre orugas para desplazarse de un lugar a otro. Una grúa articulada es una grúa móvil en la que hay una articulación entre dos secciones de la pluma, lo que le permite moverse de forma similar a un nudillo en un dedo humano. Las grúas articuladas se utilizan generalmente para levantar objetos ubicados a una distancia relativamente corta, pero con un amplio rango de movimiento. Una grúa telescópica es una grúa móvil en la que dos o más secciones de la pluma pueden extenderse y retraerse, cambiando la longitud de la pluma. Las grúas telescópicas son menos versátiles que las grúas articuladas, pero generalmente pueden levantar objetos más pesados ​​ubicados a una mayor distancia.

Las grúas torre se utilizan en la construcción de edificios altos. Se instalan cuando comienza la construcción y se desmantelan cuando se completa el edificio. Una grúa torre externa está instalada fuera del edificio. A medida que el edificio aumenta en altura, la grúa se eleva levantando la parte superior de la grúa y agregando una nueva sección de torre debajo de ella. Una grúa torre interna está instalada dentro del Una grúa móvil. edificio. A medida que el edificio aumenta de altura, la grúa se eleva elevando la base de la grúa a un nivel más alto dentro del edificio.

El
proceso de fabricación

Fabricación de componentes de acero

• 1 El acero fundido se fabrica fundiendo mineral de hierro y coque (una sustancia rica en carbono que se produce cuando el carbón se calienta en ausencia de aire) en un horno, y luego se elimina la mayor parte del carbono inyectando oxígeno en el líquido. Luego, el acero fundido se vierte en moldes de hierro grandes de paredes gruesas, donde se enfría y se convierte en lingotes.
• 2 Para formar productos planos como placas y hojas, o productos largos como barras y varillas, se forman lingotes entre grandes rodillos bajo una enorme presión. Los tubos huecos, como los que se utilizan para formar los brazos enrejados de las grúas grandes, se pueden fabricar doblando láminas de acero y soldando los lados largos. También se pueden fabricar perforando varillas de acero con un cono de acero giratorio.

  Una grúa torre externa.

• 3 Los cables que se utilizan para levantar pesas están hechos de alambres de acero. Para hacer alambre, el acero se enrolla primero en una varilla larga. A continuación, se pasa la varilla a través de una serie de troqueles que reducen su diámetro al tamaño deseado. Luego, se trenzan varios alambres para formar un cable.
• 4 Steel llega al fabricante de la grúa y es inspeccionado. Se almacena en un almacén hasta que se necesite. Los muchos componentes diferentes que luego se ensamblarán en grúas se fabrican utilizando una variedad de equipos para trabajar metales. Se utilizan tornos, taladros y otras máquinas de precisión para dar forma al acero según sea necesario.

Montaje de la grúa

• 5 Se arma una grúa a partir de los componentes necesarios. A medida que la grúa se mueve a lo largo de la línea de montaje, los componentes de acero se sueldan o atornillan en su lugar. Los procedimientos exactos seguidos durante este proceso varían según el tipo de grúa que se ensambla. En el caso de una grúa móvil, los componentes se ensamblan luego en un camión o oruga estandarizado del tipo apropiado.
• 6 La grúa ensamblada se prueba y se envía. Dependiendo del tamaño y tipo de grúa, se puede dividir en subsecciones para ensamblar en el sitio. También puede enviarse entero en camiones grandes especiales.

Control de calidad

La seguridad es el factor más importante a considerar durante la fabricación de grúas. El acero utilizado para fabricar la grúa se inspecciona para Una grúa torre interna. asegúrese de que no tenga fallas estructurales que debiliten la grúa. También se inspeccionan las uniones de soldaduras y pernos.

El gobierno de los Estados Unidos establece regulaciones específicas a través de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional que limitan el peso que una grúa específica puede levantar. La Asociación de Fabricantes de Grúas de América establece sus propios estándares de seguridad que superan los exigidos por el gobierno. Los dispositivos especiales dentro de la grúa evitan que el usuario intente levantar un peso más pesado que el permitido.

Una grúa completa se prueba primero sin peso para garantizar que todos sus componentes funcionen correctamente. Luego se prueba con un peso para garantizar que la grúa pueda levantar objetos pesados ​​sin perder estabilidad.

La seguridad depende en última instancia del uso adecuado de la grúa. Los operadores de grúas deben estar especialmente capacitados, deben pasar pruebas específicas y deben ser examinados para detectar cualquier problema visual o físico. La grúa debe inspeccionarse en cada turno de trabajo, con una inspección más minuciosa del motor y el aparato de elevación mensualmente. Los operadores de grúas deben estar al tanto de los cambios en el entorno para evitar accidentes. Por ejemplo, las grúas no deben usarse en condiciones de mucho viento.

El futuro

Los fabricantes de grúas buscan constantemente nuevas formas de incorporar nuevas tecnologías a sus productos. Las grúas del futuro tendrán mayor seguridad y versatilidad con computadoras y pantallas de video que permitirán a los operadores mover objetos pesados ​​con mayor precisión.

Los signos del futuro se pueden ver en una grúa inusual desarrollada recientemente por James S. Albus, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland. El Robot Ambiental de Impulsión Independiente de la Plataforma Stewart (SPIDER) no se parece en nada a una grúa ordinaria. En cambio, la ARAÑA tiene la forma de un octaedro (un sólido en forma de diamante que consta de ocho triángulos unidos en forma de dos pirámides de cuatro lados). Seis poleas sostienen seis cables desde el nivel superior del SPIDER. Los cables manipulan el nivel inferior del SPIDER, que está conectado a herramientas o dispositivos de agarre. Los seis cables se pueden operar juntos o de forma independiente, lo que permite mover el nivel inferior en todas las direcciones. El SPIDER puede levantar objetos pesados ​​a menos de 0.04 pulgadas (1 mm) de la ubicación deseada y mantenerlos dentro de la mitad de un grado del ángulo deseado. El SPIDER puede levantar hasta seis veces su propio peso.