¿Cómo se construyen las grúas? Una guía paso a paso del proceso de construcción

En el sector de la construcción moderno, las grúas son como gigantes de acero que utilizan su inmensa potencia y su funcionamiento preciso para elevar materiales de construcción pesados a grandes alturas, desempeñando un papel clave en la construcción de rascacielos. Entonces, ¿cómo se construyen las grúas? ¿Cuáles son sus principios de funcionamiento y sus componentes clave? ¿Y cómo se garantiza la seguridad operativa? Esta guía responde a estas preguntas mediante un análisis exhaustivo.

¿Cómo funcionan las grúas?

El funcionamiento básico de las grúas se basa en principios mecánicos. Dependen principalmente de fuentes de energía para proporcionar potencia, y diversos mecanismos trabajan conjuntamente para elevar, mover y colocar objetos pesados. El flujo de trabajo básico es el siguiente:

• El sistema de potencia (por ejemplo, motores, motores de combustión interna) acciona el mecanismo de elevación, que utiliza cables metálicos o cadenas para subir o bajar el gancho, lo que permite el movimiento vertical del material.
• El mecanismo de desplazamiento mueve la grúa o partes de ella sobre vías, carreteras u otras superficies, ampliando su radio de acción.
• El mecanismo de elevación de la pluma ajusta la longitud y el ángulo de la pluma, modificando la posición horizontal de la carga.
• El mecanismo de rotación permite que la pluma gire alrededor de un punto de giro, lo que proporciona una mayor flexibilidad a la hora de ajustar la dirección de trabajo.

Estos mecanismos funcionan en sinergia, lo que permite a las grúas realizar con precisión diversas tareas de elevación.

La lógica de funcionamiento de las grúas puede resumirse así: transferencia de energía motriz → soporte estructural para el equilibrio de fuerzas → mecanismos interconectados que permiten una elevación precisa. A pesar de las diferencias estructurales entre los distintos tipos de grúas (como las grúas puente, las grúas torre y las grúas sobre camión), su principio básico sigue siendo el mismo: lograr la transferencia espacial de objetos pesados mediante la «transmisión y el control de la fuerza».

Algunas grúas presentan un diseño más sofisticado en cuanto a la sinergia de los mecanismos, como la serie de grúas todoterreno de SANY: su chasis compacto, equipado con dirección en todas las ruedas y suspensión optimizada, puede adaptarse a diversos lugares de trabajo; mientras que las configuraciones variables de la pluma y las combinaciones flexibles de contrapesos mejoran aún más la capacidad para manejar escenarios operativos complejos.

¿Cómo se construyen las grúas en las obras?

Entonces, ¿cómo se construyen las grúas de obra? Se trata de un sistema complejo que suele requerir un enfoque por fases:

• Fase de diseño: Se diseña un plano de la grúa basándose en los requisitos operativos de la obra, las especificaciones de carga y las condiciones del emplazamiento. Se determinan las dimensiones, los materiales y los parámetros de rendimiento de cada componente.
• Fase de fabricación: Los componentes críticos, como la pluma, la torre, el chasis y los sistemas de potencia, se producen de acuerdo con las especificaciones de diseño. El proceso de fabricación requiere equipos de alta precisión y un estricto control de calidad para garantizar la resistencia y la seguridad.
• Transporte y montaje in situ: Los componentes fabricados se transportan a la obra. Utilizando grúas más pequeñas o piezas de grúa preinstaladas, se montan gradualmente los distintos componentes, incluyendo la construcción de la torre, la instalación de la pluma y la conexión del sistema de alimentación.
• Puesta en servicio y pruebas: Se prueban los mecanismos, los dispositivos de seguridad y la funcionalidad operativa de la grúa para garantizar que pueda funcionar de forma segura y eficiente.

Las grúas en las obras de construcción (tomando como ejemplo las grúas de torre más comunes, en lo sucesivo denominadas «grúas de torre») no se «construyen desde cero» in situ. En su lugar, la producción de sus componentes principales se completa primero en fábricas y, a continuación, se transportan a la obra para su montaje e instalación in situ. El proceso de instalación debe cumplir estrictamente con las normas de seguridad y los estándares técnicos, siendo los pasos principales los siguientes:

1. Preparación preliminar: estudio del emplazamiento y construcción de los cimientos

La estabilidad de una grúa torre depende de unos cimientos sólidos, y antes de la instalación deben completarse los siguientes pasos:

• Planificación del emplazamiento: Determinar la posición de instalación de la grúa torre (debe evitar obstáculos, garantizar que el radio de trabajo cubra el área de construcción y mantenerse alejada de fuentes de peligro, como líneas de alta tensión).
• Diseño y construcción de los cimientos: basándose en el peso propio y la capacidad máxima de elevación del modelo de grúa torre, se vierte una cimentación de hormigón armado (normalmente una plataforma de apoyo cuadrada o circular). La profundidad y el armazón deben cumplir los requisitos de carga. Se preinstalan pernos de alta resistencia en la cimentación para fijar la base (o el tren de rodaje) de la grúa torre.
• Entrega del equipo: Los componentes principales de la grúa torre (como los tramos estándar de la torre, la pluma, el contrapeso, el mecanismo de giro, la cabina, los contrapesos, etc.) se transportan a la obra en camiones de gran tonelaje. La ruta de transporte y el lugar de izado deben planificarse con antelación.

2. Aceptación de la cimentación e instalación de la base

• Una vez que la cimentación de hormigón haya fraguado hasta alcanzar la resistencia requerida, compruebe primero la planitud de la cimentación, la posición de las piezas preinstaladas y la capacidad de carga (debe cumplir con los planos de diseño).
• Fije la base (o el tren de rodaje) de la grúa torre a la cimentación mediante pernos preembutidos, asegurándose de que la base esté nivelada (el error debe mantenerse dentro del rango especificado para evitar la inclinación de la torre).

3. Montaje del cuerpo de la torre: elevación gradual del «armazón»

El cuerpo de la torre es la estructura de soporte vertical de la grúa torre, compuesta por múltiples «secciones estándar» (cada una de 1,5-3 metros de longitud, soldadas en acero). Durante la instalación:

• Utilice una grúa sobre camión (o la propia grúa torre ya instalada) para izar la primera sección estándar y fíjela a la base con pernos.
• Eleve las secciones estándar siguientes en secuencia, conectando cada sección mediante pernos de alta resistencia, hasta alcanzar la altura inicial requerida (se puede elevar aún más posteriormente mediante el «mecanismo de elevación» según las necesidades de la construcción).

4. Instalación del mecanismo de giro y la estructura superior

• Cojinete de giro: Instale el mecanismo de giro (incluidos los cojinetes y los dispositivos de accionamiento) en la parte superior del cuerpo de la torre, permitiendo que la parte superior de la grúa torre (pluma, contrapluma, etc.) gire 360°.
• Cabina y sistema eléctrico: Instale la cabina en un lado del mecanismo de giro y conecte el panel de control y los cables (conectados a la caja de distribución en tierra para suministrar energía).
• Contrapeso del brazo: Eleve el contrapeso del brazo (estructura trasera), fíjelo al mecanismo de giro e instale los contrapesos (normalmente bloques de hormigón o hierro fundido) según el diseño para equilibrar la carga del brazo.

5. Instalación de la pluma: componente clave de soporte de carga

La pluma (brazo de elevación) es el componente funcional principal de la grúa torre, con una longitud que oscila entre decenas y cientos de metros. Durante la instalación:

• En primer lugar, conecte los segmentos de la pluma (pluma principal y pluma auxiliar, si procede) en el suelo mediante pasadores para formar una estructura integrada, e instale al mismo tiempo los cables de elevación (para controlar la elevación de la pluma).
• Utilice una grúa sobre camión para izar la pluma montada, conéctela al punto de articulación delantero del mecanismo de giro, a continuación conecte la cabeza de la pluma al cabrestante de la contrapluma mediante cables metálicos y ajuste el ángulo de la pluma a la posición horizontal o a la posición prevista.

6. Dispositivos de seguridad y puesta en servicio

• Instalar los dispositivos de seguridad principales: incluyendo limitadores de carga (para evitar sobrecargas), limitadores de momento (para evitar vuelcos), limitadores de altura (para controlar la altura de elevación), limitadores de giro (para restringir el ángulo de rotación), etc.
• Puesta en servicio: Tras el encendido, compruebe si los mecanismos de elevación, inclinación y giro funcionan con suavidad, si los cables metálicos están correctamente enrollados y si los dispositivos de seguridad son sensibles y fiables.
• Prueba de carga: Verifique la capacidad de carga y la estabilidad de la grúa torre mediante elevaciones de prueba sin carga, con la carga nominal y con 1,25 veces la carga nominal.

7. Aceptación y certificación

Una vez completada la instalación, debe ser inspeccionada por organismos externos cualificados y solo podrá ponerse en servicio en la obra tras superar la inspección. En adelante, también se requieren inspecciones y mantenimiento periódicos para garantizar un funcionamiento seguro.

El «montaje» de grúas en las obras consiste esencialmente en el ensamblaje in situ de componentes prefabricados en fábrica. La clave reside en transformar «piezas desmontadas» en «equipo operativo» mediante conexiones mecánicas precisas, control eléctrico y verificación de seguridad, lo que requiere la cooperación de equipos profesionales y maquinaria de elevación pesada durante todo el proceso.

Componentes clave de una grúa

El funcionamiento de una grúa depende de muchos componentes clave que respaldan su funcionalidad:

• Pluma: El principal componente de soporte de carga, utilizado para suspender y mover materiales. Suele estar fabricada en acero de alta resistencia y puede extenderse o retraerse según sea necesario.
• Mecanismo de elevación: incluye el motor, la caja de cambios, el cabrestante, el cable metálico y el gancho, y es responsable de elevar los materiales. Su rendimiento afecta directamente a la capacidad de elevación y a la eficiencia de la grúa.
• Mecanismo de giro: compuesto por un cojinete de giro y un sistema de transmisión, permite que la pluma y la carga giren 360 grados, lo que mejora la flexibilidad operativa.
• Mecanismo de desplazamiento: puede ser sobre ruedas, sobre orugas o montado sobre raíles, lo que determina la movilidad de la grúa y su idoneidad para diferentes tipos de emplazamientos.
• Sistema de control: Acciona los distintos mecanismos, incluyendo palancas, botones e instrumentos. Algunas grúas avanzadas también cuentan con sistemas de control inteligentes que mejoran la precisión y la seguridad operativas.

Consideraciones de seguridad durante el funcionamiento de la grúa

Es fundamental garantizar la seguridad tanto del funcionamiento de la grúa como de los trabajadores. Los operadores deben estar formados y certificados profesionalmente, y deben estar familiarizados con el rendimiento de la grúa y las normas de funcionamiento:

Inspección del equipo y del entorno antes de la operación

• Inspección del equipo: Centrarse en comprobar si las herramientas de elevación (ganchos, cadenas, cables de acero, etc.) están desgastadas, deformadas o rotas; si los sistemas de frenado y los dispositivos limitadores (limitadores de carga, limitadores de momento, limitadores de altura, etc.) son sensibles y eficaces; si todos los pernos de conexión están bien apretados; si los sistemas hidráulicos/neumáticos tienen fugas de aceite/aire; y si los neumáticos (en el caso de las grúas móviles) o las orugas (en el caso de las grúas sobre raíles) están en buen estado.
• Inspección del entorno: Confirme que el lugar de operación sea llano y firme, sin riesgo de derrumbe; elimine los obstáculos (como líneas de alta tensión, edificios, cables, etc.) dentro del radio de operación y mantenga una distancia de seguridad con respecto a las líneas de alta tensión (de acuerdo con las normas pertinentes basadas en los niveles de tensión); compruebe las condiciones meteorológicas. Queda estrictamente prohibido operar en condiciones meteorológicas adversas, como lluvia intensa, vientos fuertes (que superen la velocidad del viento especificada) o niebla densa.

Especificaciones operativas

• Cumpla estrictamente los «diez principios de no elevación»: no eleve cargas cuando haya sobrecarga; no eleve cargas cuando las señales no sean claras; no elevar cuando las cargas no estén bien sujetas; no elevar tirando en diagonal; no elevar cuando haya personas sobre la carga suspendida; no elevar cuando la carga esté enterrada; no elevar cuando fallen los dispositivos de seguridad ; no elevar con poca luz y visibilidad reducida; no elevar objetos angulosos sin medidas de protección; no elevar cuando los contenedores de metal líquido estén sobrellenos.
• Es necesario realizar una prueba de elevación antes de la elevación formal: eleve la carga entre 10 y 30 cm del suelo, haga una pausa para comprobar el rendimiento de los frenos y la tensión en las herramientas de elevación, y continúe solo si no se detectan anomalías.
• Los movimientos como la elevación, la inclinación y el giro deben ser suaves y lentos. Evite paradas o giros bruscos para prevenir el balanceo de la carga o la sobrecarga y el vuelco provocados por la inercia.
• Al mover una carga suspendida, manténgala por debajo de los obstáculos en el área de operación (como andamios o edificios) y nunca permita que pase por encima de personas. No se permite a nadie permanecer de pie o quedarse debajo de la carga suspendida.
• Está estrictamente prohibido utilizar la grúa para extraer objetos enterrados bajo tierra (como pilotes o barras de acero de peso desconocido) para evitar daños en el equipo o vuelcos debidos a una sobrecarga.

Gestión de emergencias y situaciones especiales

• Si durante el funcionamiento se detectan condiciones anormales del equipo (como ruidos extraños, fugas de aceite o fallo de los frenos), deténgase inmediatamente, baje la carga, corte el suministro eléctrico, informe al responsable correspondiente y nunca utilice el equipo defectuoso.
• En caso de un corte repentino de energía o un fallo que provoque que la carga quede suspendida en el aire, el operador debe mantener la calma, no abandonar nunca la cabina sin autorización, emitir inmediatamente señales de advertencia, establecer una zona de seguridad y ponerse en contacto con profesionales para su gestión.
• Cuando dos o más grúas trabajen juntas, debe establecerse una clara división del trabajo, mantenerse distancias de seguridad para evitar interferencias mutuas y la distribución de la carga debe cumplir con los requisitos de diseño.

Procedimientos posteriores a la operación

• Tras la operación, aparque la grúa en una zona llana, firme y segura, retraiga la pluma y el gancho, corte el suministro eléctrico y bloquee la cabina.
• Limpie el lugar de la operación, compruebe el estado de todos los componentes del equipo, mantenga registros de la operación (como fallos y anomalías) y entréguelos al personal de mantenimiento para su posterior inspección y mantenimiento.

La aplicación estricta de las precauciones anteriores puede minimizar los riesgos de seguridad durante el funcionamiento de la grúa y garantizar la seguridad del personal y del equipo.

Conclusión

Como equipos esenciales en el sector de la construcción, las grúas están sujetas a normativas estrictas en cuanto a sus principios de funcionamiento, proceso de construcción, piezas clave y operaciones de seguridad. Comprender cómo se construyen las grúas no solo nos ayuda a apreciar el papel que desempeñan en la construcción, sino que también garantiza el funcionamiento seguro y eficiente de estas máquinas.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los principales tipos de grúas que se utilizan en la construcción?

Los principales tipos de grúas que se utilizan habitualmente en la construcción son las grúas torre, las grúas móviles, las grúas sobre orugas y las grúas sobre ruedas.

• Las grúas torre tienen una gran altura de elevación y un amplio radio de trabajo, lo que las hace adecuadas para la construcción de edificios de gran altura.
• Las grúas móviles ofrecen una buena movilidad y pueden trasladarse rápidamente a diferentes obras, lo que las hace ideales para diversas operaciones móviles.
• Las grúas sobre orugas ejercen una baja presión sobre el suelo y cuentan con una excelente capacidad todoterreno, lo que las hace ideales para realizar operaciones de elevación en terrenos difíciles.
• Las grúas sobre ruedas combinan la movilidad de las grúas móviles con algunas de las características de las grúas torre, lo que ofrece una gran flexibilidad de uso.

¿Cómo se montan las grúas de construcción?

El montaje de grúas de construcción suele requerir la preparación del emplazamiento, la nivelación del terreno y la colocación de unos cimientos sólidos. Tomando como ejemplo una grúa torre:

• Antes de la instalación, se nivela el terreno y se vierte una cimentación de hormigón.
• A continuación, se utiliza una grúa móvil para montar el bastidor base y las secciones de los cimientos, seguido de la instalación de las secciones del mástil, que se fijan con pernos.
• A continuación, se instala el dispositivo de giro y se conectan y prueban los sistemas eléctricos e hidráulicos.
• A continuación, se instalan la pluma, la contrapluma y los contrapesos. Si es necesario elevar la grúa, se utiliza una sección trepante para levantar hidráulicamente la parte superior y añadir secciones de mástil adicionales.
• Por último, se llevan a cabo una prueba exhaustiva y la puesta en servicio.

¿Qué materiales puede levantar una grúa?

Las grúas son capaces de levantar una amplia variedad de materiales, incluyendo acero (como barras de refuerzo, tubos de acero y vigas), componentes de hormigón prefabricado (como losas, paneles de pared y columnas), materiales de construcción (como ladrillos, arena y cemento), equipos de gran tamaño (como ascensores, calderas y unidades de aire acondicionado) y otros objetos pesados. Sin embargo, los diferentes tipos y especificaciones de grúas tienen capacidades de elevación variables, lo que limita el peso y el tamaño de los materiales que pueden levantar.