Explicación sencilla

Sin embargo, si la pluma se inclina lateralmente hacia la izquierda o la derecha, el panorama es preocupante y surge la pregunta: ¿son realmente seguras y estables la pluma y la grúa? Joachim Henkel, jefe del departamento de diseño y desarrollo estructural, nos aclara este asunto y calma las preocupaciones.

Para ello, primero es necesario echar un vistazo a la ciencia de los materiales. En la construcción de grúas móviles, la mayor relación posible entre capacidad de carga y peso muerto desempeña un papel decisivo en la competitividad del producto. El uso de aceros estructurales de grano fino soldables de alta resistencia es la clave de la construcción ligera. En comparación con el acero estructural S355 utilizado frecuentemente en ingeniería estructural, los aceros estructurales de grano fino de alta resistencia utilizados en la construcción de grúas móviles ofrecen una capacidad de carga hasta 3 veces superior.

Pero donde hay sol, también hay sombra: debido a la posible utilización de las altas resistencias de los aceros empleados, la deformación elástica de la estructura portante de la grúa también aumenta en un factor de 3 en comparación con un S355. La deformación elástica de una pluma telescópica bajo carga es particularmente impresionante. Dependiendo de la posición angular y de la longitud de extensión de la pluma telescópica, esta deformación es más o menos pronunciada, tanto en el sentido del alcance como lateralmente, es decir, hacia el lado de la pluma.

El gruista puede soportar bien la deformación elástica en la dirección del alcance. Una de las razones es que la deformación en esta dirección se registra mediante medidores de ángulo en la pluma telescópica y se tiene en cuenta al calcular el alcance nominal en el LICCON. La deformación en dirección lateral al eje longitudinal de la pluma, que se aprecia especialmente en plumas muy largas en posición inclinada, no le gusta al gruista, ya que puede transmitirle subjetivamente la sensación de que la grúa no es segura. En principio, esta deformación también es inevitable y se debe a la construcción ligera y a los aceros de alta resistencia utilizados.

En los últimos años se ha observado una tendencia a utilizar plumas telescópicas cada vez más largas. Mientras que hace unos 25 años una longitud máxima de pluma telescópica de 60 metros era suficiente para las grúas telescópicas de la clase de capacidad de elevación de 300 toneladas, hoy en día puede ser de 80 metros o incluso de 90 metros para una grúa móvil de seis ejes. A medida que la longitud de las plumas ha ido aumentando con los años, un tema que también estaba presente hace 25 años, pero del que apenas se prestaba atención, está cobrando protagonismo: la curvatura adicional de la pluma telescópica debida al calentamiento provocado por la radiación solar.

Especialmente en los días fríos y despejados de invierno, cuando el lado de la pluma telescópica orientado hacia el sol se calienta, pero el lado opuesto, en sombra, permanece a la baja temperatura ambiente, este efecto se caracteriza por un aumento significativo de la curvatura lateral de la pluma telescópica. La curvatura lateral inicial debida al calentamiento unilateral aumenta desproporcionadamente con la carga de elevación, especialmente en la posición de pluma inclinada.

Si estos supuestos se trasladan a una pluma telescópica concreta y se tiene en cuenta la curvatura circular adicional causada por la dilatación unilateral, la fórmula para calcular la deformación debida a la dilatación térmica se vuelve aún más compleja. Con la LTM 1230 5.1, por ejemplo, una longitud máxima de la pluma telescópica de 75 metros da lugar a una deformación lateral de la cabeza de la pluma de 0,66 metros con una diferencia de temperatura de 20 grados entre el lado izquierdo y derecho de la pluma telescópica debido únicamente a la dilatación térmica del acero. Si la pluma telescópica extendida hasta 75 metros en la posición de pluma más inclinada posible se carga adicionalmente con su propio peso y con la carga máxima posible de 11,4 toneladas en esta posición, la deformación lateral puede aumentar hasta 2,8 metros.

Amplias mediciones realizadas en Liebherr han demostrado que una diferencia de temperatura de 20 grados entre el lado izquierdo y derecho de la pluma telescópica es una buena aproximación a un valor límite. La deformación lateral resultante de la pluma se tiene en cuenta en el cálculo estático de la grúa. Esto significa que la grúa puede funcionar con seguridad hasta esta diferencia de temperatura dentro de la tabla de capacidad de carga válida. No obstante, la deformación lateral de la pluma telescópica puede resultar a veces molesta. El gruista puede contrarrestar esta situación girando la superestructura 180° para calentar el lado de la pluma telescópica que antes estaba a la sombra. El cambio a una inserción más alta también reduce la fuerza en la parte retráctil del cable de elevación desde el cabezal del rodillo hasta el cabrestante y, por tanto, la deformación lateral de la pluma bajo carga.

Este artículo fue publicado en la revista UpLoad 01 | 2024.