Tower crane ( Ing. Tower crane , French Grue à tour ) es una grúa giratoria de tipo pluma con una flecha fija en la parte superior de una torre ubicada verticalmente [1] . En el parque de máquinas de grúas móviles, su participación es de alrededor del 18% [2] .
El primer prototipo de grúa torre de tipo moderno apareció en 1913 : la grúa, creada por Julius Wolf, tenía una plataforma giratoria ubicada en la parte superior de la torre. Quince años más tarde, en 1928, se diseñó y construyó la primera grúa torre con pluma de viga, y en 1952 con pluma de elevación [3] .
Las grúas torre comenzaron a utilizarse en las obras de construcción del país en los años de los primeros planes quinquenales. Las primeras grúas torre soviéticas se fabricaron en 1936 . Antes de la Gran Guerra Patriótica, la flota de grúas torre en la URSS era de unas 200 unidades, y su producción anual en esos años era de varias decenas [4] .
Después de la guerra en la URSS, más del 75 % de todas las grúas torre fueron producidas por las fábricas de Narkomstroydormash establecidas en febrero de 1946 [4] .
Hasta 1960, las grúas eran fabricadas principalmente por empresas no especializadas, lo que dio lugar a un parque de máquinas diverso. En 1960 , en lugar de los 80 modelos de grúas torre que existían en ese momento, el instituto industrial principal VNIIStroydormash desarrolló una serie de grúas unificadas a partir de ocho tamaños básicos [4] .
Al mismo tiempo, se llevó a cabo una organización planificada para la producción de mecanismos unificados en empresas especializadas en la construcción de grúas. Ella permitió al mismo tiempo:
Los diseños de las grúas se han mejorado constantemente, han aparecido nuevos modelos, ha mejorado el rendimiento y se ha ampliado el alcance de las grúas torre [5] . Si las primeras grúas tenían una capacidad de elevación de 0,5 toneladas a 1,5 toneladas , una altura de elevación de 20 a 30 m , entonces en la década de 1980 había grúas con una capacidad de elevación de hasta 50 toneladas , con una altura de elevación de hasta 150 m . [5] . En el período de 1976 a 1980, aparecieron grúas de los grupos de tamaño quinto y sexto ( KB-504 , KB-674 , KB-675 , KB-676 ), que tenían características técnicas superiores [4] . A mediados de la década de 1980, comenzaron los preparativos en el país para el desarrollo de una serie de grúas modulares (KBM-301, KBM-401 , KBM-571) [6] .
A principios de la década de 1980 , había 28 empresas especializadas en la construcción de grúas [6] ubicadas en la RSFSR , la RSS de Ucrania y la RSS de Georgia [5] en el país . Se produjeron lotes separados de grúas en la República Socialista Soviética de Kazajstán [7] .
Cada año, a principios de la década de 1980 , las empresas de construcción de grúas producían hasta 3 mil grúas [5] , y en 1985 , alrededor de 4 mil [6] . Además, la demanda de la industria de la construcción superó el volumen de producción en mil unidades [6] . Alrededor de 50 mil grúas torre [5] [6] de 120 modelos diferentes [8] estaban en funcionamiento en el territorio de la Unión Soviética .
Con el final de la perestroika , el colapso de la URSS y el comienzo de las reformas económicas , tanto la industria de fabricación de grúas como la industria de la construcción experimentaron tiempos difíciles: algunas grúas se llevaron a las bases de almacenamiento, otras se suspendieron y otras se enviaron como chatarra . . Tanto el número de fabricantes de grifos como sus volúmenes de producción han disminuido [6] .
De todas las antiguas repúblicas soviéticas, las grúas torre se fabrican actualmente en Bielorrusia, Rusia y Ucrania. En el resto de las antiguas repúblicas de la URSS, como Kazajistán , hoy en día no existe producción propia de grúas torre y todas las grúas torre son importadas del extranjero [9] .
El crecimiento constante en la producción de grúas torre en la Federación Rusa se describió solo después de la crisis económica de agosto [10] . Entonces, a partir de 2004, ocho fabricantes operaban en Rusia. Al año siguiente, siete [10] , y en 2007 el número de fabricantes aumentó a nueve [11] .
Recientemente, han aumentado las importaciones a Rusia de grúas desde el extranjero ( Alemania , Francia , España , Italia , China , etc.) [6] . En 2005, la cuota de grúas importadas era: en el mercado ruso - 40 % (de las cuales una cuarta parte son nuevas) [10] . En Kazajstán, de todas las grúas torre importadas al país en 2005, la mayoría (69,6 %) son grúas de China, mientras que la participación de las grúas rusas en el mercado kazajo fue del 11,3 % [9] . El costo de una nueva grúa torre fabricada en la Federación Rusa es de 9 a 14 millones de rublos. La grúa europea (de características similares) es un 25-50% más cara. El costo de las grúas producidas en China varía de 20 a 190 mil dólares [9] .
Según Gosgorpromnadzor , en Ucrania (al 1 de enero de 2008 ) estaban en funcionamiento 5336 grúas torre, la mayoría de las cuales se fabricaron en la era soviética [12] [13] . En el territorio de Rusia , a principios de la década de 2000, se registraron 24477 grúas torre [14] . En Bielorrusia (datos del republicano Promatomnadzor) en 2007 trabajaron 1100 grúas torre, la mayoría de ellas han cumplido su tiempo [15] .
El objetivo principal de una grúa torre es servir al territorio de las obras de construcción de edificios y estructuras, almacenes, vertederos, carga y descarga de materiales del transporte, al realizar operaciones de construcción e instalación y carga y descarga [16] [17] .
Al mismo tiempo, la grúa torre produce movimientos de trabajo: cambiar el alcance, levantar la pluma, girar y mover la grúa [17] . El cambio del alcance de la pluma, según su tipo, se realiza subiendo o bajando la pluma, o moviendo el carro de carga a lo largo de la pluma [16] .
La elevación de cargas se realiza con la ayuda de un cabrestante de carga, un cable de carga y una pinza de gancho. La parte giratoria de la grúa gira con respecto a la parte fija con la ayuda de un mecanismo giratorio. Están conectados por un dispositivo de giro (abreviado OPU), que transfiere cargas verticales y de vuelco desde la parte giratoria al marco de funcionamiento no giratorio [17] .
Los mecanismos principales de las grúas torre están equipados con dispositivos de seguridad especiales llamados limitadores, que están equipados con: el mecanismo para levantar la carga, girar la grúa, mover el carro de carga y levantar la pluma. El control de estos mecanismos de grúa lo realiza el operador de la grúa desde la cabina de control [16] que, por regla general, está instalada en la parte superior de la estructura de la torre [17] .
Por cita distinguir:
Según la posibilidad de movimiento, existen:
Como dispositivo de funcionamiento en grúas torre móviles se utilizan:
Según sus características de diseño, también se distinguen dos grupos de grúas: las grúas torre “clásicas” (con cabeza de torre) y las sin cabeza. Además, se fabrican grúas torre de montaje rápido , cuyo montaje se realiza en el menor tiempo posible, sin trabajos de montacargas ni equipos auxiliares.
Cualquier grúa torre consta de las siguientes partes:
Para realizar las operaciones básicas, la grúa está equipada con mecanismos apropiados : cabrestantes , poleas y polipastos de cadena [16] .
La torre de grúa de propósito general tiene una estructura telescópica o una estructura de celosía, de dos tipos: giratoria y no giratoria. A gran altura, se puede construir (desde arriba) y crecer (desde abajo). Se utiliza una suspensión de gancho como cuerpo principal de manipulación de carga. Estas grúas, en su mayor parte, se fabrican en una versión móvil sobre una vía férrea, y su diseño les permite montarse y desmontarse rápidamente y transportarse a otra instalación [20] .
Las grúas para la construcción de gran altura se fabrican en un diseño adjunto. El diseño de una grúa de este tipo se apoya en el suelo y en el marco del edificio en construcción [20] (con la ayuda de tirantes) [21] .
Las grúas para construcciones de gran altura también incluyen grúas autoelevables, a veces llamadas grúas reptantes [20] . Una grúa de este tipo se instala en las estructuras del edificio que se está levantando y luego, utilizando sus propios mecanismos, se mueve verticalmente hacia arriba periódicamente (uno o más pisos) - a medida que crece el edificio que se está levantando [22] . En edificios monolíticos en construcción , la grúa autoelevable se basa en ventanas especiales provistas en las paredes de los huecos de los ascensores . Durante la construcción de edificios prefabricados de hormigón armado , el soporte de la grúa son las celdas (metálicas o de hormigón armado) de la estructura del edificio [23] . La grúa se puede levantar con un cabrestante ubicado en la base de la torre o con un mecanismo especial de extensión hidráulica. Las ventajas de este tipo de grúas torre son: la capacidad de trabajar en pendientes y en espacios reducidos, así como la capacidad de garantizar la construcción de un edificio con una configuración compleja (en términos de) con una sola grúa [23] . Una de las principales limitaciones de una grúa de este tipo (en términos de altura) es la capacidad de cable del cabrestante, y la principal desventaja es la dificultad de desmantelarla una vez finalizada la construcción.
Las grúas de carga se realizan sobre la base y utilizando conjuntos de grúas de propósito general [18] .
Flecha de trabajoComo pluma de trabajo de una grúa torre, se puede usar una pluma en forma de martillo (grúa sin cabeza) o suspendida (con un refuerzo rígido de varillas separadas o en una suspensión de cuerda flexible). Estructuralmente, la pluma puede ser de viga, elevadora [17] o pluma articulada combinada, hecha de tubos (de pequeño o gran diámetro), de perfil doblado o de ángulos. Los brazos de las grúas se fabrican por secciones, lo que simplifica el montaje y el transporte, y además proporciona versatilidad de diseños [17] .
Flecha de hazUna pluma tipo viga es una estructura metálica con una sección transversal cuadrada, triangular o rectangular [23] . La pluma consta de dos correas, a lo largo de las correas inferiores de las cuales (a lo largo de toda la pluma) se mueve un carro de carga. La pluma se puede montar horizontalmente o en ángulo (entre 30° y 45° [24] ). En el caso de instalación en ángulo, el carro puede moverse a lo largo de las cuerdas de la pluma o fijarse rígidamente en su extremo [5] .
El alcance de dicha flecha se cambia moviendo el carro con una carga suspendida a lo largo de las vigas guía de un brazo fijo [17] .
Pluma de elevaciónLa pluma de elevación (maniobra) es una estructura metálica espacial [17] con una sección transversal cuadrada, triangular o rectangular [23] . La estructura se une a la torre mediante una bisagra de apoyo. Al final de la pluma hay bloques que se pueden explotar usando un equilibrador que se conecta a la cabeza de la pluma. Al mismo tiempo, la carga está constantemente suspendida de bloques equipados con cuerdas de carga . Una flecha de este tipo se coloca oblicuamente al horizonte. Al moverlo con una carga suspendida de los bloques, su alcance cambia según el ángulo de inclinación permitido [17] [23] .
Ventajas de este tipo de flechas: sencillez de diseño [4] . En comparación con las grúas equipadas, por ejemplo, con brazos de viga, los brazos de elevación demuestran una mejor maniobrabilidad en espacios reducidos y son más avanzados tecnológicamente y más cómodos de fabricar y operar. Con iguales características, una grúa torre de este tipo es más ligera (hasta un 20 %) que una grúa con pluma de viga [23] .
Desventajas: al cambiar el alcance, la pluma no tiene la capacidad de mover la carga horizontalmente y la velocidad horizontal de la carga será baja y desigual. Además, las plumas de este tipo no permiten cubrir toda el área de servicio desde un puesto de grúa, por ejemplo, cerca de la torre de la propia grúa [23] .
Pluma articuladaLa flecha pertenece al tipo de combinado, tiene la forma de una línea quebrada [23] . Estructuralmente, consta de dos partes principales: la principal (raíz) y la cabeza. La parte de la cabeza se llama ganso. Una grúa equipada con una flecha de este tipo tiene dos suspensiones de gancho. El alcance de una pluma articulada se cambia levantando toda la pluma o mediante una combinación de movimientos de elevación con más movimiento a lo largo de la pluma del carro de carga [5] . Las flechas de esta variedad se utilizan para aumentar la altura de la grúa y el alcance del gancho [23] .
Torreta y rotadorLa torre de la grúa es una estructura telescópica (estructura tubular hecha de un tubo de gran diámetro), o una estructura de celosía hecha de esquinas o tubos de pequeño diámetro [17] .
Según el método de rotación, la torre de la grúa puede ser de giro superior (con torre fija y cabezal giratorio) y de giro inferior (con plato giratorio o plato giratorio) [5] [20] .
Según el método de montaje, las torres de grúa pueden fabricarse sin desmontar, desmontar en el suelo (telescópicas y plegables), crecer desde abajo y construir desde arriba [5] .
Torre giratoriaEl dispositivo de giro de una grúa de giro inferior con plato giratorio se encuentra debajo, directamente en la parte de soporte de la grúa o en el portal [16] .
La parte giratoria incluye: una plataforma giratoria con mecanismos de grúa en funcionamiento colocados sobre ella: cabrestantes de carga y pluma, un mecanismo de giro. Además, en la plataforma se instalan placas de contrapeso, una torre con cabeza, un puntal y una flecha [17] .
Torre fijaEn las grúas giratorias superiores, la plataforma con la torre instalada en ella no gira. El cojinete de giro de dicha grúa se encuentra en la parte superior de la estructura de la torre. Para la posibilidad de mover cargas a lo largo de un arco, se instala una cabeza giratoria en la torre, a la que se adjunta una consola de contrapeso con contrapeso para equilibrar la pluma. Los mecanismos de operación están montados en una consola de contrapeso [16] [17] .
Современные башенные краны с неповоротной башней обладают грузоподъёмностью более 10 т . Увеличенная грузоподъёмность и высота подъёма груза приводят к большой общей массе, что затрудняет создание кранов с опорно-поворотным устройством в нижней части машины [19] .
La principal ventaja de las grúas móviles de torre fija es la posibilidad de convertirlas en grúas adosadas [19] , que son universales y pueden actuar como autoelevadoras y móviles -a baja altura son móviles, y cuando aumenta actuar como archivos adjuntos estacionarios [19] .
Tren de rodajeLas grúas torre adosadas no tienen tren de rodaje. El movimiento de las grúas torre móviles a lo largo del sitio de servicio se lleva a cabo utilizando un dispositivo de marcha, principalmente de tipo riel [4] .
Tren de rodaje ferroviario . Representa ruedas de rodadura de acero con bridas basadas en carriles de grúa , combinadas en carros de rodadura [16] [22] . Dependiendo de la carga, el tren de rodaje puede combinar desde cuatro hasta 32 ruedas. Si una grúa torre tiene ocho (o más) ruedas giratorias, entonces se combinan con la ayuda de balanceadores en un carro, lo que se llama balanceo . La carga de la grúa en este caso se distribuye uniformemente entre todas las ruedas [4] .
Los trenes de rodaje se dividen en conducidos y no conducidos (delanteros y conducidos) [16] . La ubicación de los carros de tracción puede ser de un solo lado (ambos en el mismo riel) o de dos lados (en diagonal), en diferentes rieles de la vía de la grúa [22] . En el caso de la disposición de los carros por los dos lados, el movimiento de la grúa es más suave. Sin embargo, la disposición de doble cara tiene un inconveniente: cuando se conduce a lo largo de secciones curvas, las ruedas que se mueven a lo largo del riel interior patinan y se desgastan más rápido [4] .
Dispositivo para caminar . Se utiliza en grúas torre pesadas que operan en suelos blandos [22] . Dicho mecanismo de rodadura combina ambos elementos de un mecanismo de rodadura sobre raíles y uno móvil: el soporte de una grúa de este tipo es una zapata de soporte cilíndrica conectada a la plataforma de rodadura, y las ruedas de rodadura se utilizan para moverse [5] . El movimiento de la grúa móvil consiste en la reorganización alterna de las partes de soporte en la dirección del movimiento [25] .
El movimiento de la grúa andante se realiza de la siguiente manera [5] :
Las superficies de apoyo de las grúas ambulantes también se pueden realizar en forma de una placa base central y dos esquís. En este caso, el movimiento de la grúa se realiza mediante mecanismos de manivela , o gatos hidráulicos [22] , cuyas varillas están articuladas a la zapata de apoyo [25] .
Las grúas torre montadas en chasis de automóvil, de ruedas neumáticas y de oruga se fabrican sobre la base de grúas autopropulsadas del tipo pluma . Como equipo de pluma de trabajo, los dispositivos se utilizan en forma de pluma de elevación o pluma tipo viga, con un carro de carga que se mueve a lo largo de ella [20] .
Las características de las grúas torre modernas alcanzan [20] :
| Capacidad de carga , t : | 5-25 (hasta 75) |
| Salida, m : | 25-40 (hasta 80) |
| Altura de elevación, m : | hasta 90 para móvil (hasta 150-220 para adjunto) [26] |
| Velocidades: | |
| carga de elevación, m / min : | 2-200 |
| rotación, rpm : | 0,2—1,0 |
| movimiento de grúa, m / min : | 10-30 |
Los diseños de grúas que se producen actualmente se combinan en grupos de tamaño masivo, según la ejecución y el propósito. Dentro de cada uno de los grupos hay unidades de ensamblaje de conexión, convertidas en módulos de bloques unificados. Entre los tipos y esquemas de accionamientos, se ha logrado una uniformidad de principios de rendimiento, lo que garantiza un estudio coherente de todos los enlaces en el diseño del sistema de transporte, mecanismos de trabajo, transmisiones de potencia, accionamientos eléctricos, sistemas hidráulicos, equipos de control, órganos de trabajo. , instrumentos y dispositivos de seguridad [17] .
Las grúas torre de construcción para usos generales se utilizan principalmente en la construcción civil (rural y urbana), industrial e hidráulica [20] , durante la instalación de edificios, estructuras y equipos tecnológicos, así como para el suministro de materiales de construcción [21] .
Las grúas de construcción para construcciones de gran altura se utilizan para la construcción de edificios civiles e industriales de varios pisos y estructuras de gran altura (hasta 150 mo más) [19] . Las grúas torre de construcción Liebherr 710 HC-L 32/64 Litronic y Liebherr 357 HC-L 12/24 Litronic se utilizaron en la construcción del rascacielos del complejo Lakhta Center . La forma del objeto, que repetía la silueta de una vela, requería una planificación especial del proyecto. Diseñado por los ingenieros de Renaissance Construction y Liebherr Tower Crane Solutions.
Las grúas torre para la construcción naval aseguran el montaje de los cascos en las existencias de los astilleros y su finalización tras la botadura. Los primeros se llaman grada, y el segundo - equipamiento [27] .
En la construcción energética se han utilizado grúas Kroll. Las grúas torre se fabrican en dos tipos: semiautopropulsadas (según la terminología del fabricante) y autopropulsadas sobre raíles [16] .
Semi-autopropulsadoSon una estructura metálica en celosía, cuya torre se instala sobre un portal bajo. El portal de la grúa tiene un diseño de marco. La grúa está equipada con una pluma tipo celosía, que está articulada en la torre. En la posición de trabajo, la grúa se apoya sobre 4 soportes de tornillo, que están fijados de forma permanente en el portal [16] .
El movimiento de una grúa de este tipo se lleva a cabo en el juego de ruedas trasero, que se fija en el marco del portal. En este caso, se sustituye por delante un par de ruedas angostas con una viga de tracción, conectada al gancho de tracción del vehículo tractor [16] .
Ferrocarril autopropulsadoDe toda la familia de grúas fabricadas, se utilizó una grúa de la marca K-10000 en el territorio de la Unión Soviética . Esta grúa se convirtió en la más potente de todas las grúas sobre raíles autopropulsadas y los instaladores la llamaron simplemente "Kroll". Se entregó por primera vez a los EE . UU. en 1979 para la construcción de una planta de energía nuclear. En la URSS, K-10000 se utilizó en la construcción de energía, en la construcción de plantas de energía nuclear [16] .
Se utilizan para realizar operaciones de carga y descarga y almacenamiento para levantar y mover productos de construcción, estructuras y mercancías en almacenes abiertos, vertederos de la industria de la construcción, así como en obras de construcción. Estructuralmente, se diferencian de otras grúas torre por una torre subestimada. La pluma de las grúas de carga es una viga, con un carro de carga [19] .
La instalación y el desmontaje se llevan a cabo de acuerdo con las instrucciones, las normas de seguridad y SNiP . Los pasos pueden diferir para diferentes tipos de torres y modelos de grúas.
El transporte de grúas se realiza: