¿Cómo se construyen las grúas? Una guía paso a paso para el montaje de grúas torre

En una obra moderna de gran altura, la entrega con grúa torre suele implicar un convoy de camiones de plataforma que transportan secciones de mástil de acero, unidades giratorias, cilindros hidráulicos y armarios eléctricos. La primera pregunta que hace un director de proyecto no es si se construirá la grúa, sino qué tan rápido el equipo podrá completarla. ¿Cómo se construyen las grúas? procedimiento y poner la máquina en funcionamiento. La respuesta es importante porque cada día que la grúa permanece inactiva retrasa todo el cronograma de construcción.

¿Cómo se construyen las grúas? El método de tres etapas

Cada grúa torre se construye exactamente en tres etapas. Primero, se vierte y cura una base de hormigón armado para soportar la cimbra de la grúa. En segundo lugar, una grúa auxiliar móvil ensambla las secciones iniciales del mástil, la unidad de giro, el plumín y el contrapluma. En tercer lugar, la grúa torre utiliza su propio columpio para agregar secciones de mástil a medida que el edificio se eleva. Esta división entre montaje externo y autotrepado es la razón por la que una grúa torre puede alcanzar alturas mucho mayores que las que una grúa móvil podría soportar.

Etapa uno: construcción de los cimientos

Los cimientos son la parte más crítica de la construcción de una grúa torre porque cada trayectoria de carga en la máquina converge en la base. Una grúa topkit de 6 toneladas con un brazo de 60 m puede imponer un momento base de más de 1.000 kN-m sobre los cimientos. Es por eso que la base está diseñada para las reacciones de trabajo de la grúa, no sólo para su peso en vacío.

La base se prepara de tres maneras: una zapata de hormigón separada, una losa de hormigón armado con un bloque de lastre o una estructura de acero anclada a un encepado de pilote de hormigón. Independientemente del tipo, la capacidad portante del suelo debe verificarse mediante un estudio geotécnico y el suelo debe alcanzar al menos 150 kPa antes de colocar los cimientos.

• Pernos de anclaje: alta resistencia, grado 8.8, con posicionamiento preciso dentro de /-3 mm
• Barra de refuerzo: acero de alta resistencia, diseñado para el momento de elevación de diseño.
• Grado de hormigón: C35/C40 con alta resistencia inicial para un curado más rápido
• Se permite carga parcial después de 7 días; carga de diseño completa después de 28 días

Etapa dos: construcción del mástil con una grúa móvil

Los primeros 20 a 40 metros del mástil se ensamblan mediante una grúa auxiliar móvil, que manipula las secciones de acero mientras aún están lo suficientemente bajas como para que las alcance una grúa con ruedas. Esta grúa temporal tiene un tamaño de entre 50 y 150 toneladas, dependiendo de la altura del mástil y del peso de la estructura superior que deba levantarse posteriormente.

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Las secciones de mástil estándar son cajas modulares de celosía de acero, normalmente de 3 metros de largo, conectadas con pernos o pasadores de acero de alta resistencia. El mástil debe estar a plomo dentro de una tolerancia de 1:500 y cada perno debe apretarse de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Un error de verticalidad en la base se convierte en un grave desajuste a 100 metros.

Un equipo competente puede atornillar de tres a cinco secciones de mástil por hora. A ese ritmo, se completa un mástil de 30 metros en un solo turno y la grúa móvil puede prepararse para levantar la unidad de giro y el pescante.

Etapa tres: cómo trepa y crece la grulla

La grúa torre se eleva trepando por un bastidor hidráulico alrededor del mástil. Este proceso, a menudo llamado autotrepada, es lo que permite que la grúa crezca con el edificio sin necesidad de una grúa móvil. La secuencia de ascenso se repite cada vez que el edificio se eleva una sección del mástil.

1. Ancle el parque infantil al mástil con bloques deslizantes.
2. Libere la estructura superior del mástil y transfiera su carga al marco hidráulico.
3. Los cilindros hidráulicos empujan la estructura superior hacia arriba una sección del mástil (aproximadamente 3 metros).
4. Deslice una nueva sección del mástil en el espacio abierto y atorníllela al mástil de abajo.
5. Vuelva a anclar la estructura superior y mueva el columpio hacia arriba para el siguiente ciclo.

Secciones de mástil de grúa torre fabricados de acero Q355B o Q460C son el estándar para las grúas torre modernas, y el columpio está diseñado para soportar todo el peso de la estructura superior más la nueva sección del mástil durante el turno.

El ascenso completo dura entre 30 y 45 minutos una vez que la tripulación tiene experiencia. Esa velocidad es importante porque la grúa debe superar la parte superior del edificio antes de que se pueda verter el hormigón en el siguiente nivel.

Instalación de la unidad de giro, el plumín y el contrapluma

La unidad de giro, el plumín y el contrapluma generalmente se ensamblan en el suelo y se elevan a su lugar mediante una grúa móvil antes de que la grúa torre comience a subir. Esta es la parte más visible de la secuencia de construcción y, a menudo, se completa en un solo día laborable.

El mecanismo de giro consta de una plataforma giratoria, un motor de giro y una caja de cambios reductora que hacen girar la estructura superior. El brazo se ensambla en secciones desde la base de la unidad de giro hacia afuera, con conexiones con pasadores entre cada sección. El contrapluma se coloca frente al plumín y está equipado con contrapesos de hormigón prefabricado para equilibrar el momento de elevación de la grúa.

Para una grúa de cabeza plana, la estructura superior es más simple porque no hay torre ni tirantes. Esto reduce la altura de la grúa y acelera la instalación del brazo. Para una grúa topkit, el vértice y las barras de unión se agregan antes de conectar el brazo, lo que agrega aproximadamente medio día al cronograma de montaje.

Dispositivos de seguridad, puesta en servicio y pruebas de carga

Una grúa torre no entrará en servicio hasta que sus dispositivos de seguridad estén instalados, calibrados y verificados mediante una prueba de carga de puesta en servicio. Este paso protege a la tripulación, el edificio y la propia grúa.

• Interruptor de límite de carga: evita el funcionamiento más allá de la capacidad nominal
• Final de carrera de momento: evita la sobrecarga en la punta del plumín
• Final de carrera de altura: detiene el gancho en el límite superior de carrera
• Final de carrera de giro: evita la rotación incontrolada
• Anemómetro: alerta al operador sobre condiciones de viento fuerte
• Sistema anticolisión: necesario para operaciones de grúas torre en grupo

Después de la prueba de carga, un inspector certificado revisa el informe de puesta en servicio, verifica los pernos de cimentación, verifica el sistema eléctrico y aprueba el registro de funcionamiento de la grúa. Sólo entonces se podrá utilizar la grúa para trabajos de construcción.

Elegir una estructura de grúa que se adapte al sitio

La estructura de la grúa que elija cambia la secuencia de montaje y determina cómo la máquina maneja las limitaciones del sitio. Las tres configuraciones dominantes son las grúas Topkit, de cabeza plana y de brazo abatible.

Para un sitio con varias grúas torre operando muy cerca, una grúa de cabeza plana puede reducir el riesgo de colisión en la parte superior de la torre. Para un edificio ubicado cerca del borde de una calle muy transitada, una grúa de pluma abatible permite al operador girar la pluma para apartarla sin sobrepasar la carretera.

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Hacer esa elección con anticipación es importante porque el plan de montaje, los puntos de anclaje de escalada e incluso el diseño de los cimientos dependen de la estructura de grúa que compre.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo se tarda en construir una grúa torre?

El montaje completo de una grúa torre tarda entre 3 y 5 días, sin contar el curado de los cimientos. La fase de grúa móvil dura de uno a un día y medio, y la instalación de giro e instalación del brazo dura de uno a dos días. Subir la grúa a su altura máxima de trabajo requiere tiempo, generalmente de varios días a varias semanas, según el cronograma de construcción.

¿La grúa torre se construye sola desde cero?

No. Una grúa móvil ensambla los primeros 20-40 metros de mástil y la estructura superior. A continuación, la grúa torre se eleva trepando por su bastidor hidráulico y añadiendo secciones de mástil. Es por eso que el proceso a veces se denomina automontaje, pero aún necesita apoyo externo para el montaje inicial.

¿Cuántas secciones de mástil puede subir una grúa en un día?

Una cuadrilla típica puede subir de 8 a 12 secciones de mástil por día, dependiendo del modelo de grúa, el diseño del columpio y las condiciones del sitio. Cada ascenso dura entre 30 y 45 minutos, por lo que un día completo de ascenso puede agregar entre 30 y 40 metros de altura del mástil.

¿Cuál es la parte más riesgosa del proceso de construcción de una grúa?

La preparación de los cimientos es el paso más riesgoso porque cualquier error en la posición de los pernos de anclaje o en la resistencia del concreto crea un defecto estructural que no se puede corregir una vez ensamblada la grúa. Es por eso que los estudios geotécnicos y la inspección de los cimientos son obligatorios antes de colocar la primera sección del mástil.