En el campo de la maquinaria portuaria,grúas marinasDesempeñan un papel crucial como equipo principal para los buques que realizan operaciones de carga y descarga. También conocidas como grúas marinas o grúas derrick, se instalan principalmente en buques para manipular diversos tipos de carga y se consideran la maquinaria de cubierta más importante para las operaciones de producción naval. Estas grúas se caracterizan por su estructura compacta, apariencia atractiva, seguridad, fiabilidad, eficiencia energética, respeto al medio ambiente y excelente maniobrabilidad. Sus plumas vienen en diversas formas, incluyendoplumas rectas, plumas telescópicas, yplumas plegables; y sus métodos de control de fuente de energía son diversos, como manual, eléctrico y electrohidráulico.
Las grúas marinas son equipos especiales que realizan operaciones de transporte en el entorno marino, desempeñando importantes tareas como la transferencia de carga entre buques, el suministro en alta mar y el despliegue y la recuperación de equipos de operación submarina. Sin embargo, el entorno específico de aplicación marina plantea importantes desafíos para su control. Por un lado, al igual que las grúas terrestres subactuadas, necesitan controlar la oscilación de la carga durante el transporte para garantizar la precisión y la eficiencia del posicionamiento; por otro lado, dado que las grúas están fijadas en plataformas móviles como los buques, el movimiento de la plataforma afecta considerablemente el movimiento de la carga y, en muchos casos, el movimiento de los puntos de elevación y aterrizaje de la carga suele ser diferente al de la propia grúa. Durante la operación, tanto el buque grúa como el buque receptor se balancean, cabecean y se elevan debido al oleaje, lo que provoca la oscilación de la carga. Durante la elevación y el arriado, el movimiento del buque puede provocar fácilmente que la carga elevada vuelva a colisionar contra la cubierta, o que la carga que se ha arriado pero aún no se ha desprendido del gancho vuelva a quedar suspendida en el aire, poniendo en peligro la seguridad operativa. Especialmente durante el suministro de munición entre buques, este movimiento acoplado puede tener consecuencias más graves. Por lo tanto, el control de grúas marinas ha atraído la atención de los sectores de la ingeniería naval, tanto militar como civil, en todo el mundo, y la investigación del control de estos sistemas subactuados, no lineales y fuertemente acoplados bajo perturbaciones especiales reviste gran valor teórico y relevancia universal.
El control de las grúas marinas se centra principalmente en dos aspectos: el control vertical para reducir el impacto del movimiento del casco y el antibalanceo lateral para suprimir la oscilación de la carga. Para el control vertical, un método común consiste en conectar el buque receptor a través de la estructura mecánica del...barco grúaDetectan su movimiento relativo y sincronizan el cambio de longitud del cable de izado con el movimiento de elevación del buque receptor, compensando así el movimiento relativo entre ambos buques y completando la elevación y el transporte de la carga. Sin embargo, este método presenta requisitos especiales para la estructura mecánica de la grúa e impone restricciones significativas en el peso de elevación.
Composición y modos de funcionamiento
En cuanto a sus componentes, el dispositivo derrick es un equipo tradicional de manipulación de carga, compuesto por una torre, una pluma de carga (o mástil de carga), aparejos y un cabrestante (o torno de carga), etc. A pesar de contar con numerosos cables y ser engorroso de operar, se ha utilizado ampliamente debido a su estructura simple, facilidad de fabricación y bajo costo. Existen dos modos de carga y descarga de carga con el dispositivo derrick: operación con una sola pluma y operación con dos plumas.
La operación de una sola pluma utiliza una torre de perforación para cargar y descargar la mercancía. Tras elevar la carga, se tira del tensor para que la carga oscile con la torre hasta el exterior o la escotilla. A continuación, se baja la carga y la torre gira de nuevo a su posición original, repitiéndose este proceso. Cada vez, es necesario oscilar la torre con el tensor, lo que resulta en una baja eficiencia y una alta intensidad de trabajo. La operación de dos plumas utiliza dos torres de perforación, una situada sobre la escotilla y la otra extendida sobre el exterior. Las torres de perforación se fijan en una posición de trabajo determinada mediante tensores, y los cables de elevación de las dos torres están conectados al mismo gancho. Al retraer y soltar respectivamente los dos cables de elevación, la carga puede descargarse del buque al muelle o cargarse desde el muelle al buque. La eficiencia de carga y descarga de la operación de dos plumas es mayor que la de la operación de una sola pluma, y la intensidad de trabajo también es menor.
Posteriormente surgieron dispositivos de torre mejorados. El dispositivo de torre de doble elevación superior es una mejora del dispositivo de torre de una sola pluma, con solo el cable de elevación y dos juegos de elevadores superiores separados, uno a la izquierda y otro a la derecha. El dispositivo de torre se controla mediante un cabrestante de elevación y dos cabrestantes para elevadores superiores, lo que facilita su operación y ofrece una alta eficiencia de carga y descarga. El dispositivo de torre Abel es una mejora del dispositivo de torre de doble pluma, con un cabrestante de elevación, elevadores superiores y cabrestantes de cuerda tensora. Permite posicionar rápidamente la torre en cualquier posición con la ayuda de los cabrestantes y también puede elevar y descender carga en puntos fijos dentro de su radio de trabajo, lo que representa un paso importante hacia la automatización total de la carga y descarga.
Aplicaciones y características estructurales
Grúas marinasSe utilizan ampliamente en graneleros, portacontenedores, petroleros, buques multipropósito, etc. Comogrúas de cargaen graneleros y buques portacontenedores, grúas de manguera en petroleros ygrúas de cubiertaEn buques multipropósito. A diferencia de las grúas terrestres, las grúas marinas se instalan en buques inestables. Durante su funcionamiento, el buque se inclina y oscila, y el entorno de trabajo es riguroso, sujeto a la erosión causada por el viento y el agua del mar. Incluso cuando no están en funcionamiento, deben soportar fuerzas externas como el viento, la nieve, las olas, el balanceo, el cabeceo y los impactos durante la navegación.
Vienen en varias formas estructurales, incluido el tipo de giro de pluma, tipo de viaje, tipo de abatimiento por cable de acero, tipo de abatimiento por cilindro, tipo de pluma telescópica, tipo de pluma plegable, tipo de bastidor en A y tipo compuesto; y hay varios métodos de conducción, incluidos los eléctricos, electrohidráulicos, electroneumáticos, impulsados por motor de gasolina (diésel) y manuales, etc. Un ejemplo típico es la grúa marina electrohidráulica utilizada para la carga y descarga de mercancías en graneleros.
Las estructuras portantes de las grúas marinas, como la columna base, el cuerpo de la torre y el plumín, consisten principalmente en piezas estructurales soldadas de placas de acero. La parte inferior de la columna base está soldada al casco del buque para soportar la carga gravitacional de la grúa, y la parte superior está equipada con un rodamiento de giro. El cuerpo de la torre es una estructura de soporte, con su parte inferior conectada al rodamiento de giro y articulada al plumín. La parte superior cuenta con poleas móviles con cables de acero. El interior se utiliza como sala de máquinas y la cabina se ubica en la parte delantera. El plumín es una estructura tipo celosía que soporta objetos pesados.
Los mecanismos ejecutivos de las grúas marinas incluyen el mecanismo de elevación, el mecanismo de abatimiento y el mecanismo de giro. El mecanismo de elevación realiza la elevación mediante el motor que impulsa el tambor para girar a través de un reductor, retrayendo y soltando el cable de acero para que el gancho se mueva hacia arriba y hacia abajo; el mecanismo de abatimiento hace que el plumín gire hacia arriba y hacia abajo alrededor del punto de articulación inferior para cambiar el ángulo mediante el motor que impulsa el tambor para girar a través de un reductor, retrayendo y soltando el cable de acero, de modo que el gancho pueda abatirse a diferentes amplitudes; el mecanismo de giro hace que el cuerpo de la torre y el plumín giren mediante el motor que impulsa el piñón para engranar con el engranaje grande del rodamiento de giro a través de un reductor. Los reductores de estos tres mecanismos están equipados con frenos normalmente cerrados para garantizar el funcionamiento normal de cada movimiento. A través de la operación coordinada de los tres mecanismos, la carga puede ser elevada y colocada en la posición requerida dentro del rango de trabajo.
El sistema eléctrico de conducción y control se compone de varios componentes en la caja de control eléctrico, que forman un sistema de control. Este sistema se opera y controla mediante botones y palancas en la consola, a ambos lados del asiento de la cabina. El sistema hidráulico está compuesto por bombas, motores, grupos de válvulas, tuberías y sus accesorios para controlar y accionar algunos mecanismos ejecutivos. Además, las grúas marinas también están equipadas con dispositivos auxiliares como conductos y dispositivos de ventilación.
Clasificación y otras máquinas de carga y descarga
Los dispositivos derrick de las grúas marinas se pueden dividir en tipos de servicio ligero y de servicio pesado. Aquellos con una capacidad de elevación de menos de 10 toneladas son de servicio ligero, y aquellos con una capacidad de elevación de más de 10 toneladas son de servicio pesado. La capacidad de elevación está determinada por el propósito del barco. Para los buques de carga seca general, la capacidad de elevación de los derricks de servicio ligero en operación de una sola pluma es de 3 a 5 toneladas, y en operación de doble pluma es de 1,5 a 3 toneladas; para buques de carga seca de 10.000 toneladas, la capacidad de elevación en operación de una sola pluma puede alcanzar las 10 toneladas, y en operación de doble pluma puede alcanzar las 5 toneladas. Los buques multipropósito modernos necesitan cargar y descargar contenedores, por lo que la capacidad de elevación del derrick debe ser al menos capaz de levantar un contenedor de 20 pies (20 toneladas). Los derricks de servicio pesado se utilizan para cargar y descargar carga pesada y de gran tamaño, como maquinaria grande y locomotoras. Generalmente, en los buques de carga se instalan de una a dos grúas de servicio pesado, con una capacidad de elevación de entre 10 y 60 toneladas, algunas de entre 60 y 150 toneladas y, en algunos casos, de hasta 300 toneladas. Cada bodega de carga de un buque de carga seca general está equipada con dos grúas de servicio ligero, y cada bodega de carga de un buque de carga seca gigante suele estar equipada con cuatro.
Grúas de cubiertaSe instalan en la cubierta superior del buque, con una estructura compacta que permite aprovechar más superficie de cubierta y reduce la visibilidad desde el puente. Son fáciles de operar, ofrecen una alta eficiencia de carga y descarga, son flexibles y requieren poca preparación previa, por lo que su uso es cada vez más extendido. Los tipos más comunes incluyen grúas giratorias fijas, grúas giratorias móviles y grúas pórtico, con transmisión eléctrica y electrohidráulica.
Grúas giratorias fijasSon las más utilizadas, pudiendo operar tanto en los lados izquierdo como derecho, solas o en parejas, con una capacidad de elevación de entre 3 y 5 toneladas. En buques multipropósito, una sola grúa puede levantar un contenedor de 20 pies, mientras que una grúa doble puede levantar un contenedor de 40 pies (30 toneladas), por lo que su capacidad de elevación puede alcanzar las 25-30 toneladas. Las grúas giratorias móviles se utilizan cuando la carga y descarga de mercancías requiere una gran envergadura y se desea que la pluma de la grúa no sea demasiado larga. Existen dos tipos: grúas de movimiento transversal y longitudinal a lo largo del buque. Las grúas pórtico, generalmente de cuatro patas o tipo C, se utilizan ampliamente en buques portacontenedores y barcazas. Cuentan con una pluma extensible, una viga de elevación, un puente móvil y una cabina. La viga principal horizontal del puente es más alta que los contenedores apilados en la cubierta y está equipada con un dispositivo de posicionamiento automático que puede colocar los contenedores con precisión en las rejillas o apilarlos en la cubierta durante la carga. En los portabarcazas hay más grúas pórtico que en los buques portacontenedores, con una capacidad de elevación de hasta varios cientos de toneladas.
Además de las grúas marinas, otras máquinas de carga y descarga incluyen principalmente elevadores, polipastos y transportadores. Los elevadores se mueven verticalmente en el barco a lo largo de rieles guía, utilizados para elevar y bajar mercancías entre cubiertas. Por ejemplo, los barcos de carga rodada a menudo utilizan elevadores para conectar varias cubiertas para transportar mercancías, incluyendo los de tipo tijera y de tipo cadena, con una longitud de 9 a 18,5 metros y una anchura de 3 a 5 metros. Algunos portabarcazas también los utilizan para cargar y descargar barcazas, pero su capacidad de elevación es mucho mayor que la de los barcos de carga rodada. Los polipastos transportan continuamente las mercancías en dirección vertical o con gran inclinación, y los transportadores transportan continuamente las mercancías en dirección horizontal o con poca pendiente. Estos dos tipos de maquinaria se utilizan principalmente en barcos de autodescarga o en barcos cargados y descargados a través de la puerta lateral.
Con sus diversas estructuras, ricas funciones y su capacidad de adaptación a diferentes escenarios, las grúas marinas se han convertido en equipos clave indispensables en las operaciones marítimas. Con el desarrollo del transporte marítimo y la ingeniería marina, seguirán avanzando en eficiencia e inteligencia, contribuyendo continuamente a la eficiencia del transporte y la operación marítima.
Hora de publicación: 08-ago-2025
