Grúa torre: por qué no vuelca

Qué muestra el modelo

Al mirar una obra, la grúa torre parece infringir una regla sencilla. Una pluma de acero de cincuenta metros sobresale a un lado de una torre esbelta de celosía, un paquete de acero cuelga del extremo y nada vuelca. La respuesta no es que la grúa pese mucho, aunque así sea. La respuesta es que la grúa vigila una cifra todo el día y no permite que supere un límite.

El modelo es una grúa torre sin tirantes de una categoría de tamaño habitual: un mástil de 40 m con diez tramos de celosía sobre una zapata de hormigón, una pluma de 50 m con carro y una contrapluma de 15 m con el cabrestante de elevación y seis bloques de hormigón de contrapeso. Nada reproduce la ficha de un fabricante concreto. Cada dimensión y masa es un valor del modelo, elegido dentro de un intervalo adecuado y para facilitar el seguimiento de los cálculos. Puedes mover el carro, cambiar la carga, quitar bloques del contrapeso, girar la grúa, aumentar el viento y ejecutar la secuencia de trepado. El panel de la esquina del escenario vuelve a calcular todo en cada ocasión.

La grúa siente el peso multiplicado por la distancia

Sostén una bolsa llena de compras contra el pecho y parecerá ligera. Sostén la misma bolsa con el brazo extendido y el hombro empezará a quejarse en segundos. El peso no ha cambiado. Lo que ha cambiado es la distancia entre el peso y la articulación que debe sostenerlo.

Una grúa funciona exactamente de la misma manera. Lo que importa en el mástil es el momento de carga: la carga multiplicada por su distancia horizontal al eje del mástil, que los profesionales llaman radio. En el modelo, 2 t a 40 m dan 2 × 40 = 80 toneladas metro (t·m), exactamente lo mismo que 8 t a 10 m. Ambas intentan doblar el mástil y volcar la grúa en igual medida. Por eso la posición del carro importa tanto como el peso del gancho, y la etiqueta roja del escenario muestra siempre el producto, no solo el peso.

Cómo leer un diagrama de cargas

Toda grúa torre lleva un diagrama de cargas y se espera que el gruista lo conozca. La grúa del modelo tiene dos límites. El mecanismo de elevación, su cable y el aparejo de gancho pueden levantar como máximo 8 t en cualquier posición. La estructura puede soportar un momento de carga máximo de 160 t·m. Cerca del mástil manda el primer límite; más lejos, el segundo. Ambos coinciden a 160 ÷ 8 = 20 m.

La curva de la esquina del escenario representa esta tabla gráficamente, con la zona prohibida sombreada. El punto indica dónde estás. Aleja el carro con una carga en el gancho y el punto avanzará por debajo de la curva hasta tocarla. Los diagramas reales no son hipérbolas perfectas. Suelen descender algo más deprisa a radios grandes, porque el peso de la propia pluma aumenta con su longitud y cada longitud de pluma tiene su diagrama. Sin embargo, la forma es la misma: plana cerca del mástil y después descendente.

El contrapeso compensa la pluma

Antes de colgar nada del gancho, la pluma ya tira del mástil. En el modelo pesa 9 t y su centro de masas está a 22 m, lo que da 9 × 22 = 198 t·m. La contrapluma del otro lado, de 5 t a 8 m, tira hacia atrás con 40 t·m. Seis bloques de 3 t colgados 13 m detrás del eje tiran hacia atrás con 6 × 3 × 13 = 234 t·m.

Súmalos con el aparejo de gancho (0,6 t junto con el carro) y una grúa vacía con el carro recogido a 3 m se inclina hacia atrás con 74,2 t·m. Con las 3,2 t nominales en la punta se inclina hacia delante con 114 t·m. El mástil debe soportar cualquier valor entre esas dos cifras. Sin los bloques, la misma elevación le transmitiría 348 t·m, todos en una misma dirección.

Por tanto, el contrapeso no tiene que anular la carga. Desplaza el centro del intervalo de trabajo. Por eso tampoco es mejor añadir más. Con ocho bloques en vez de seis, la grúa vacía se inclina hacia atrás con 152 t·m y la estabilidad hacia atrás se convierte en el problema. La normativa estadounidense señala la estabilidad hacia atrás como un peligro que debe abordar quien dirige el montaje y exige que la cantidad y posición del contrapeso sean exactamente las especificadas por el fabricante o un ingeniero habilitado. Pruébalo con el deslizador Bloques de contrapeso y observa cómo cambia de signo el momento en el eje del mástil.

Dónde se transmite todo el peso al suelo

Una grúa torre no se apoya en su mástil. Se apoya en su cimentación. El modelo usa una zapata de hormigón armado de 8 m de lado y 1,5 m de profundidad que, a 2,4 t por metro cúbico, pesa 230,4 t. Añade el mástil, la parte superior, el contrapeso y una carga de 3,2 t y el total asciende a 298,2 t.

Todo ese peso actúa como una sola fuerza, la resultante, y la cuestión es por dónde atraviesa la zapata. Con la carga nominal en la punta, el momento neto de 114 t·m desplaza la resultante 114 ÷ 298,2 = 0,38 m desde el centro hacia la pluma. El pequeño plano de la esquina del escenario muestra ese punto y un punto rojo lo marca sobre la zapata.

Importan dos líneas. La primera es el tercio central de la zapata, el rombo discontinuo, que llega a 8 ÷ 6 = 1,33 m del centro en cada eje. Mientras la resultante permanezca dentro, toda la cara inferior de la zapata sigue presionando el terreno. A 0,38 m, la presión es de 5,99 t/m² bajo el borde delantero y 3,32 t/m² bajo el trasero. La segunda línea es el borde de la zapata, a 4 m. Solo allí empezaría a volcar la grúa, y llevar hasta allí la resultante con 3,2 t en el gancho exigiría 4 × 298,2 = 1193 t·m, casi siete veces y media el momento nominal. En el modelo, el acero de la pluma y del mástil habría superado ampliamente su carga de diseño mucho antes de que la zapata pudiera volcar. El límite de la cabina protege conjuntamente el acero y la cimentación.

Qué hace el limitador al 90 y al 100 por ciento

Nadie espera que el gruista multiplique mentalmente. Una grúa torre lleva un limitador de momento: pesa la carga del gancho, conoce la posición del carro y compara el producto con el diagrama. La normativa estadounidense exige un dispositivo que impida la sobrecarga de momento, un limitador de recorrido del carro en ambos extremos de la pluma y una indicación de la carga del gancho. La normativa coreana exige ajustar las protecciones contra sobrecarga de las grúas para que funcionen y prohíbe cargar por encima de la carga nominal.

El limitador del modelo avisa al 90% del valor nominal y enciende en rojo la lámpara de la cabina por encima del 100%. Un limitador real detendría entonces los dos movimientos que empeoran la situación: elevar la carga y alejar el carro. Sigue siendo posible bajar la carga y acercar el carro, porque reducen el momento. El modelo te permite superar el límite para ver las cifras. Pon 5 t a 40 m y obtendrás 200 t·m, el 125% del valor nominal. Pulsa Reproducir y el carro avanzará hasta donde lo detendría el limitador y después regresará.

El mástil de la grúa tampoco es perfectamente rígido. Con la carga nominal en la punta, su extremo superior se desplaza unos 14 cm y se inclina 0,40°, y la deformación desaparece al retirar la carga. Es demasiado pequeña para apreciarla a escala real, así que el interruptor Mostrar flexión ×10 la dibuja diez veces mayor. Ningún otro elemento de este modelo se representa de forma exagerada.

Viento: por qué la grúa se detiene a 15 m/s y después queda libre

El viento carga la grúa de tres maneras. Empuja el mástil, empuja el lateral de la pluma y hace oscilar la carga. La presión del viento crece con el cuadrado de la velocidad, q = ½ρv². A 10 m/s es de 62,5 Pa, a 15 m/s de 141 Pa y a 30 m/s de 563 Pa, nueve veces más que a 10 m/s.

La normativa coreana fija dos límites de velocidad de las ráfagas. Por encima de 10 m/s deben detenerse el montaje, la reparación, la inspección y el desmontaje de una grúa torre. Por encima de 15 m/s debe detenerse su funcionamiento. Tras una ráfaga superior a 30 m/s, hay que revisar cada parte de una grúa exterior antes de reanudar el trabajo. La normativa estadounidense deja al fabricante la cifra para montaje y trepado. El anemómetro está en lo alto porque el viento a 40 m suele ser más fuerte que en la entrada de la obra.

Lo que hace después la grúa parece extraño al principio. El gruista deposita la carga, estaciona el carro donde indica el fabricante y libera el freno de giro. La grúa puede girar libremente y el viento la hace girar, como una veleta, hasta que la pluma apunta a sotavento. La razón es la superficie lateral. La pluma es larga y recibe el viento lejos del eje, de modo que acaba siempre a sotavento. En el modelo, a 30 m/s, una pluma retenida transversalmente al viento recibe 184 t·m de momento de vuelco y 470 kN·m de momento de giro en la corona de giro. Orientada a sotavento, recibe 55 t·m y ningún momento de giro. El Health and Safety Executive de Irlanda del Norte emitió una alerta en 2014 tras el colapso de tres grúas de pluma abatible con vientos fuertes. Recordó que una grúa sin vigilancia debe quedar en giro libre, con el radio correcto fuera de servicio.

Cómo crece el mástil de tramo en tramo

Una grúa que construye una torre tiene que crecer con ella. No necesita una segunda grúa para hacerlo. Una jaula de trepado se desliza por fuera del mástil, justo debajo del conjunto de giro, y un cilindro hidráulico lateral empuja unos apoyos fijados al mástil.

La secuencia del modelo sigue el orden habitual. Primero la grúa levanta un tramo nuevo de 4 m y lo coloca en el monorraíl de la jaula de trepado. Después se equilibra. Con un segundo tramo de 2,5 t en el gancho, el momento en el eje es cero cuando el carro está a 76 ÷ 3,1 = 24,5 m, así que el cilindro empuja verticalmente y nada se dobla. Se retiran los pernos entre el conjunto de giro y el mástil y el cilindro levanta toda la parte superior 4 m. El tramo nuevo rueda hasta el hueco y se atornilla por ambos extremos. Finalmente, el cilindro se retrae y vuelve a apoyarse un tramo más arriba. El mástil mide ahora 44 m. Durante todo esto la grúa no debe girar y el deslizador de trepado muestra el radio de equilibrio. La normativa coreana también exige anclar a las paredes del edificio una grúa que supere su altura autoestable, por lo que las grúas altas tienen marcos de anclaje a intervalos.

Ejemplo de elevación: un panel prefabricado de 4,5 t

Supongamos que la obra necesita colocar un panel de pared de 4,5 t en la tercera planta y que debe situarse a 30 m del mástil. Es un trabajo supuesto, no datos de una obra real. La pregunta es la que se hacen el gruista y el responsable de planificar la elevación antes de cada izado pesado: ¿lo permite el diagrama y cuánto se acerca al límite?

El límite de elevación no es el problema, pues 4,5 t están por debajo de 8 t. Lo es el momento: 4,5 × 30 = 135 t·m. El diagrama permite 160, así que el panel usa 135 ÷ 160 = 84% del valor nominal. A 30 m la carga nominal es de 5,33 t, por lo que quedan 0,83 t de margen. El limitador no avisa porque solo lo hace a partir del 90%.

Ahora invierte la pregunta: ¿hasta dónde puede alejarse el panel? El límite es 160 ÷ 4,5 = 35,6 m. El aviso empieza antes, a 0,9 × 160 ÷ 4,5 = 32,0 m. Si hay que depositar el panel a 40 m, entonces 4,5 × 40 = 180 t·m, el 112,5% del valor nominal, y el limitador no permitirá alejar tanto el carro. El planificador tiene entonces tres opciones: acercar la base de la grúa, dividir la carga para que cada pieza pese 4 t o menos a 40 m, o traer una grúa mayor. Aumentar el límite no es una de ellas.

El mástil siente más que la carga sola. Las mismas 4,5 t a 30 m, junto con la pluma, la contrapluma, seis bloques y el aparejo de gancho de 0,6 t, dejan un momento neto hacia delante de 77 t·m en el eje del mástil. Eso desplaza la resultante en la cimentación 77 ÷ 299,5 = 0,26 m desde el centro. El valor nominal se refiere a la estructura y la cimentación recibe la suma completa.

Un detalle más: la carga nominal del diagrama no incluye el aparejo de gancho, pero el momento sobre el mástil sí. Sitúate a 30 m y observa la carga de 4,5 t del modelo: la etiqueta roja muestra 135 t·m, mientras el momento neto en el eje muestra 77 t·m tras el contrapeso. Son dos cifras diferentes que responden a dos preguntas distintas.

Desplazar el intervalo con el contrapeso

El contrapeso no cambia cuánto varía el momento del mástil entre una grúa vacía y una llena. Cambia dónde queda ese intervalo. En el modelo el momento va desde la grúa vacía con el carro a 3 m hasta la carga de 3,2 t a 50 m, y esa amplitud es de 188,2 t·m con cualquier número de bloques. Cada bloque de 3 t tira hacia atrás con 39 t·m y desplaza todo el intervalo en esa cantidad. Los valores siguientes proceden directamente del modelo y son positivos cuando la grúa se inclina hacia la pluma.

Con cuatro bloques, la grúa vacía está casi perfectamente equilibrada y la cargada soporta 192 t·m hacia delante. Con seis, los extremos son −74 y +114. El máximo absoluto es menor con siete bloques (113,2), pero apenas difiere de seis (114), así que el modelo no recomienda siete. Parte de las razones queda fuera del modelo: una pluma y contrapluma reales se diseñan para un contrapeso concreto, la inclinación hacia atrás tiene su propio límite y el fabricante fija el contrapeso para cada longitud de pluma. La tabla muestra cómo se plantea la decisión, no una cifra que copiar.

Comprueba la cimentación en el caso extremo. Con ocho bloques y la grúa vacía a 3 m, el momento neto hacia atrás es de 152,2 t·m sobre un peso total de 301 t. La resultante queda 152,2 ÷ 301 = 0,51 m detrás del centro, todavía dentro del tercio central de 1,33 m. La zapata no es lo primero que falla. El mástil y la corona de giro reciben carga en una dirección para la que no fueron dimensionados.

Tipos de grúa torre

La grúa representada en este modelo es una grúa torre sin tirantes: una pluma horizontal con carro, una contrapluma detrás y toda la parte superior girando sobre el mástil. Liebherr, el fabricante que describe su primera grúa torre móvil en la sección histórica anterior, divide su gama en grúas de montaje rápido y de giro superior, y enumera entre estas últimas versiones sin tirantes, con tirantes, de cargas pesadas, de pluma abatible y derrick.

La regla del momento de carga es igual en todas. Lo que cambia entre unos tipos y otros es la manera en que se obtiene ese radio. En una grúa de pluma abatible, el radio es la longitud de pluma por el coseno del ángulo sobre la horizontal. Con una pluma supuesta de 50 m, un ángulo de 37° da unos 40 m y uno de 60° da 25 m. Elevar la pluma acerca la carga y permite levantar más, igual que recoger el carro en el modelo.

La disposición de pluma abatible tiene también sus propios riesgos. En enero de 2007, una grúa torre de pluma abatible en Liverpool levantaba una carga ligera cerca de su radio mínimo, con viento próximo al límite de servicio. Según la revisión de Tim Watson, el viento frontal sostuvo la pluma en alto y destensó el cable de abatimiento; la pluma cayó hacia atrás sobre la obra y mató a un trabajador. El Health and Safety Executive de Irlanda del Norte, al escribir en 2014 sobre tres colapsos de grúas abatibles con vientos fuertes, insistió en estacionarlas con el radio correcto fuera de servicio y el freno de giro liberado. Con un radio demasiado pequeño, una grúa podría no girar libremente; la alerta también pide comprobar que edificios próximos u otras grúas no impidan el giro.

Leer un diagrama real: la Liebherr 172 EC-B 8

El diagrama de cargas de la grúa del modelo tiene una única forma bien definida: 8 t hasta 20 m y después 160 t·m divididos por el radio. Un diagrama de un fabricante es una tabla, y el que aparece en el escenario está copiado fila por fila de la ficha técnica publicada por Liebherr para la 172 EC-B 8 Litronic, una grúa sin tirantes. La ficha incluye una fila por longitud de pluma, desde 24,4 m hasta 62,5 m, con cargas nominales a radios fijos. También indica que los valores son válidos hasta 50 m de altura de elevación, porque un cable más largo pesa más y ese peso resta capacidad de carga.

Con la pluma más larga, de 62,5 m, la grúa puede elevar sus 8 t completas hasta 16,5 m. A 30 m la ficha da 4,11 t; a 40 m, 2,90 t; a 50 m, 2,18 t, y en la punta, 1,60 t. Entre dos radios impresos, el escenario traza una recta y marca el valor como interpolado. Esa línea recta es una ayuda para la lectura en esta página, no un método que se haya tomado de la ficha del fabricante.

La misma ficha muestra por qué el contrapeso depende de la pluma. La pluma de 62,5 m necesita 17,5 t de bloques de contrapeso; la de 50 m, 13,75 t; la de 40 m, 12,15 t, y la de 30 m, 9,65 t. Una pluma más corta pesa menos y tira menos por delante, así que hace falta menos hormigón detrás. Es la versión real del deslizador del contrapeso y explica por qué las normas exigen exactamente la cantidad del fabricante, no la mayor posible.

Por qué el momento nominal no es una cifra única

En el modelo, el producto de carga y radio permanece en 160 t·m más allá de 20 m. En la 172 EC-B 8 no. Con la pluma de 62,5 m, 8 t a 16,5 m dan 132 t·m; 4,11 t a 30 m dan 123 t·m; 2,90 t a 40 m dan 116 t·m, y 1,60 t a 62,5 m dan solo 100 t·m. La línea azul del panel muestra este descenso.

Es probable que una parte de la explicación se encuentre en la propia pluma de la grúa. Cuanto más se aleja el carro, más pluma queda suspendida más allá del punto de aplicación de la carga, y el acero tiene que sostener su peso con un brazo mayor a la vez que la carga. También cuentan el carro y el aparejo de gancho; el fabricante ha comprobado la estructura, el mástil y la corona de giro en cada radio, no solo el equilibrio frente al vuelco. La ficha no indica qué comprobación domina en cada radio, así que el escenario tampoco lo afirma. Sin embargo, el resultado es claro: una curva de momento constante trazada desde el codo de un diagrama real prometería en la punta más de lo que admite la grúa.

Las plumas más cortas de la misma ficha se comportan de forma parecida. Con la de 50 m se permiten las 8 t completas hasta 21,5 m y, justo después del codo, a 22 m, la ficha da 7,82 t, exactamente 8 t × 21,5 ÷ 22. Más lejos, los valores vuelven a apartarse del momento constante hasta 3,05 t a 50 m.

Para las grúas del catálogo que solo publican la carga máxima y la carga al radio máximo, el escenario traza una estimación: el valor de la punta multiplicado por el radio máximo, dividido por el radio y limitado a la carga máxima. Como los diagramas reales caen más deprisa hacia la punta y más despacio cerca del mástil, la estimación está identificada y solo muestra el orden de las cifras.

Sin tirantes, con tirantes y pluma abatible, lado a lado

Los botones de tipo reconstruyen de tres maneras la parte superior de la misma grúa. Una grúa sin tirantes, como el modelo, no tiene estructura sobre la pluma: pluma y contrapluma son celosías suficientemente rígidas para sostenerse. Varias pueden trabajar en una obra con sus plumas pasando cerca unas por encima y debajo de otras.

Una grúa con tirantes tiene una torreta corta sobre el conjunto de giro. Desde arriba parten tirantes hacia puntos de la pluma y el extremo de la contrapluma, de modo que la pluma funciona más como una viga suspendida. La gran serie de este tipo de Liebherr es la EC-H, que denomina high-top. En su página de producto, la 1000 EC-H 50 Litronic levanta 50 t y todavía 11 t a su radio de 80 m; la 1188 EC-H 40 Fibre alcanza 90 m.

Una grúa de pluma abatible no tiene carro. La pluma se articula en su base y el gancho cuelga de la punta; el radio se ajusta elevando o bajando la pluma. En el modelo, la articulación está 3 m por delante del eje y la pluma mide 59 m, así que 15° sobre la horizontal dan 60 m de radio y 75° dan unos 18,3 m. La ficha de Liebherr para la 357 HC-L 12/24 con pluma de 60 m da 24 t hasta 18 m con el gancho a dos ramales, 9,07 t a 40 m y 3,20 t a 60 m; el escenario usa esa tabla al seleccionar el tipo abatible.

La diferencia importa especialmente cuando la grúa queda sola. Una grúa sin tirantes o con tirantes fuera de servicio tiene el freno de giro liberado y gira con el viento, y toda la pluma barre un círculo. Una abatible primero eleva la pluma al ángulo fuera de servicio. La misma ficha de la 357 HC-L indica 75° y un alcance mínimo de 18,5 m para la pluma de 60 m; el folleto de abatibles de Liebherr da radios fuera de servicio desde 9,6 m para la 195 HC-LH hasta 15,5 m para la 710 HC-L. En una obra urbana rodeada de edificios o con varias grúas próximas, ese círculo pequeño suele justificar elegir una abatible.

El viento sobre la carga, no solo sobre la grúa

La regla coreana del escenario detiene el funcionamiento con ráfagas superiores a 15 m/s. Otras normas sitúan el límite en otro punto. La Construction Plant-hire Association británica explica que las grúas construidas según EN 14439 se diseñan para 20 m/s en servicio y que el sector británico las retira del servicio a 16,5 m/s, 38 mph, para dar tiempo a colocarlas fuera de servicio antes de que aumente el viento. Como orientación, la misma guía señala que el viento puede pasar de 13 m/s a 20 m/s en unos 20 minutos. El panel del viento que aparece en el escenario permite alternar entre estos tres límites distintos.

El límite de la grúa ya contempla cierto viento sobre la carga. La previsión descrita por la CPA es de aproximadamente 1 m² de superficie por tonelada de carga. Una carga grande y ligera tiene un límite propio inferior; la CPA da un ejemplo que reproduce el escenario: un panel de encofrado de 3,6 m por 2,4 m que pesa 1,3 t. Sus 8,64 m² multiplicados por un coeficiente de arrastre de 1,2 dan 10,4 m² de superficie al viento, ocho veces lo previsto. La velocidad admisible es el límite de la grúa por la raíz cuadrada de 1,2 × 1,3 ÷ 10,4, que es 0,39. Con un límite de 17 m/s da 6,6 m/s, que la CPA redondea a 6,5 m/s. Con los 15 m/s coreanos son 5,8 m/s. Por encima de esa velocidad, el escenario deposita el panel, aunque la grúa podría seguir con una carga compacta. Un elevador por vacío puede reducir aún más el límite; la CPA menciona 8 m/s para uno.

Fuera de servicio, una grúa estacionada debe sobrevivir a las tormentas. La nota de la CPA sobre velocidades fuera de servicio explica que las grúas EN 14439 se diseñan para velocidades de tormenta de referencia de un mapa europeo: 24 m/s en las regiones A y B, 28 m/s en C, 32 m/s en D y 36 m/s en E; la mayoría se suministran para C. Tras una tormenta, la regla coreana del escenario exige revisar cada parte si las ráfagas superaron 30 m/s, y la guía CPA pide mantener la grúa fuera de servicio hasta que el viento lleve al menos 10 minutos bajo el límite.

La carga es un péndulo

La carga cuelga de un cable del carro, así que se comporta como un péndulo. Para una oscilación pequeña, su período es 2π por la raíz cuadrada de la longitud del cable dividida por g. Con los 23 m de cable del modelo son 9,6 s y con 3 m menos son 9,0 s. La duración de ese período de oscilación no depende de la masa de la carga suspendida.

Cuando el carro acelera, la carga queda atrás; cuando se detiene, la carga sigue oscilando. En el escenario el carro acelera suavemente, como uno real, pero la oscilación aún alcanza un metro o más tras un arranque y parada normales. El panel de oscilación te permite conducir el carro manualmente por la pluma. El truco consiste en calcular la parada: si el carro empieza a frenar exactamente un período después de empezar a acelerar, la oscilación del frenado anula la del arranque y la carga llega casi inmóvil. Calculada para ese caso, la oscilación residual queda por debajo de 0,1 m, frente a más de 2 m si se mantiene el botón 5 s.

Los fabricantes incorporan esta sincronización al control. Liebherr enumera un control de momento por fuerza del viento y un sistema de amortiguación de oscilaciones entre las ayudas de sus grúas Litronic, junto con un modo de posicionamiento fino y una función llamada Load Plus que aumenta hasta un 20% la carga nominal en izados individuales.

Señalistas y señales gestuales

El gruista de la cabina a menudo no ve dónde se depositará la carga. Un señalista en el suelo o el edificio la observa e indica al gruista qué hacer por radio o con gestos. Las señales están normalizadas para que nadie tenga que adivinar. En Europa proceden de la directiva de señalización de seguridad y el reglamento británico de 1996 las reproduce completas: inicio, parada y fin de operación, subir y bajar, avanzar y retroceder, derecha e izquierda, distancia horizontal y vertical y parada de emergencia.

La redacción que describe cada una de estas señales es precisa. Subir se indica con el brazo derecho hacia arriba, palma al frente, trazando lentamente un círculo. Bajar se indica con el brazo derecho hacia abajo, palma hacia dentro, trazando lentamente un círculo. Parada es el brazo derecho hacia arriba con la palma al frente; peligro, la parada de emergencia, son ambos brazos hacia arriba con las palmas al frente. El mismo texto dice que el señalista no debe hacer otra tarea mientras dirige la grúa y debe llevar algo que permita reconocerlo fácilmente. El panel de señales presenta esas mismas descripciones en forma de tarjetas; el escenario mueve la grúa cuando se acierta el significado.

De dónde proceden las cifras del catálogo

Las 44 entradas del catálogo proceden de páginas y documentos de fabricantes, consultados el 27 de octubre de 2026. Las páginas de Liebherr indican carga máxima, carga al radio máximo, radio máximo y altura máxima autoestable del gancho para sus grúas sin tirantes EC-B y con tirantes EC-H y tres abatibles. El folleto de abatibles añade el radio fuera de servicio, y el general enumera las HC de cargas pesadas, las K de montaje rápido y la 357 HC-L. Las páginas Potain de Manitowoc dan las mismas cuatro cifras para las MDT y MCT sin tirantes, las MR abatibles y las MD, aunque no todas las entradas Potain incluyen altura del gancho.

Las cifras se copian tal como se publican y no son comparables en todo. La carga máxima suele alcanzarse solo a radio corto con el gancho aparejado para cargas pesadas; la carga al radio máximo corresponde a la pluma más larga; la altura del gancho es un valor autoestable en un sistema de torre. El momento en punta de cada entrada es el producto simple de dos cifras publicadas y se marca como calculado.

Qué muestran los registros de accidentes

Los accidentes de grúas torre tienen gran envergadura cuando ocurren, por lo que se han contabilizado. Los recuentos dependen de quién cuenta y ninguno es un censo completo.

Tim Watson Consulting reunió 130 accidentes graves mundiales de 1989 a 2012 (colapsos y daños estructurales graves en grúas de giro superior y algunas automontantes, localizados en prensa especializada y en el Health and Safety Executive británico). Por etapa de vida de la grúa, alrededor del 35% ocurrió en servicio, el 11% fuera de servicio y el 41% durante el montaje (10%), desmontaje (14%) o trepado (17%). Solo se identificó la causa en el 46% de los casos y el autor señala que ninguna fuente única contiene datos exactos. Son muestras pequeñas de informes públicos e indican dónde mirar, no una tasa de accidentes.

Un estudio coreano de 260 informes presentados a la Korea Occupational Safety and Health Agency entre julio de 2012 y julio de 2020 halló que las tareas de elevación suponían el 45,3% de los casos; las caídas eran el tipo más común, con el 35,8%, y la causa más frecuente era un método de trabajo defectuoso, con el 38,8%. Un comunicado gubernamental coreano del 28 de julio de 2022 da un caso concreto de trepado: el 14 de julio murió un trabajador al caer junto con la jaula de telescopado mientras se elevaba una grúa torre.

Los datos de estos registros concuerdan con lo que muestra el modelo de la grúa. Los izados tranquilos en servicio que protegen el diagrama y el limitador son solo parte del panorama. Trepar, montar y desmontar exige equilibrar la grúa a un radio concreto, con pernos concretos colocados y sin que nadie gire; ahí importan más los procedimientos. Por eso también el deslizador de trepado muestra el radio de equilibrio en vez de dejarlo al observador.

Malentendidos habituales

«Un contrapeso mayor hace más segura la grúa». Solo hasta alcanzar la cifra especificada por el fabricante. Después la grúa vacía se inclina hacia atrás, como muestra la tabla, y las normas exigen exactamente la cantidad especificada.

«El límite es donde vuelca la grúa». La zapata del modelo necesitaría 1193 t·m para empezar a volcar, frente a los 160 t·m nominales. El límite protege la estructura de acero y sus uniones y conserva un margen de estabilidad.

«El limitador pesa la carga». Necesita dos cifras: carga del gancho y radio del carro. Las mismas 3 t son admisibles a 30 m y superan el límite a 55 m en una pluma más larga.

«Una grúa en giro libre está suelta y es peligrosa». Es la condición segura sin nadie operando. Con el freno liberado gira a sotavento y la carga de giro del modelo sobre la corona pasa de 470 kN·m (pluma transversal a viento de 30 m/s) a cero. Un freno aplicado puede dejar la pluma atravesada al viento.

«El límite de viento se refiere al viento medio». La normativa coreana usa la velocidad de ráfaga, es decir, la instantánea. Una ráfaga de 15 m/s en lo alto de un mástil de 40 m puede llegar mientras el viento medio sigue muy por debajo.

«La torre está fijada al edificio». Solo cuando supera su altura autoestable; entonces la normativa coreana exige anclajes a la estructura. Por debajo, la cimentación sola soporta todo.

Pruébalo en pantalla

1. Pon Carga en 4,5 y mueve Radio del carro de 20 m a 40 m. El momento alcanza el 90% del nominal cerca de 32 m y la lámpara se vuelve roja por encima de 35,6 m.
2. Pon Radio del carro en 3 m y Carga en 0. Reduce Bloques de contrapeso de 8 a 0 y observa cómo el momento en el eje pasa de −152 t·m por cero cerca de 4 bloques hasta +160 t·m.
3. Pon Radio del carro en 50 m, Carga en 3,2 y Velocidad de ráfaga en 15. La carga oscila unos 2,1° en su cable. Con 20 m supuestos de cable son 0,7 m lateralmente. A 30 m/s oscila 8,2°, unos 2,9 m.
4. Ajusta Ángulo de giro a 90° y 0° con una ráfaga de 30 m/s y Carga en 0. El momento del viento sobre la cimentación es 55 t·m con la pluma a sotavento y 184 t·m transversalmente.
5. Activa Mostrar flexión ×10 y compara la parte alta del mástil con Carga en 0 y en 5 t.

En qué se simplifica una grúa real

• El diagrama tiene la forma sencilla min(8 t, 160 t·m ÷ r). Los reales dependen de la longitud de pluma y del aparejado de elevación y proceden del fabricante.
• Las masas y la cimentación son valores del modelo. Una cimentación real se diseña para su terreno por el fabricante o un ingeniero habilitado; algunas grúas se apoyan en pilotes o en un edificio.
• El viento usa una presión para toda la altura y coeficientes de fuerza fijos. Las normas de diseño aumentan la presión con la altura y añaden factores de ráfaga.
• El mástil se dobla como una viga elástica empotrada en la zapata. Se omite la rotación de la propia zapata sobre el terreno.
• Se omiten efectos dinámicos: arrancar y detener la elevación o el giro añade fuerza a la carga estática.

Breve historia

Las grúas integradas en torres son antiguas. El Alter Krahnen junto al Mosela en Tréveris, construido en 1413, es una torre de piedra con ruedas de andar interiores; todo el interior, incluidos techo y plumas, giraba sobre un poste central de madera. La grúa torre de acero trasladable entre obras llegó mucho después. En 1949 Hans Liebherr construyó la TK 10, descrita por Liebherr como la primera grúa torre móvil. Las grúas sin tirantes actuales conservan la disposición de mástil, conjunto de giro, pluma, contrapluma y contrapeso que muestra el modelo.

Cómo se comprobaron las cifras

Todos los valores del escenario proceden de un conjunto de fórmulas sencillas y se recalcularon a mano. La comprobación abarca las filas del diagrama, los momentos de pluma, contrapluma y bloques, el desplazamiento de la resultante frente a una suma independiente de cada peso por su brazo respecto al borde de la zapata, las presiones bajo ella, las fuerzas del viento y momentos de giro, el radio de equilibrio del trepado y la deformación del mástil frente a las fórmulas de manual M·H²/2EI, F·H³/3EI y w·H⁴/8EI calculadas por integración numérica.