En el campo de la maquinaria portuaria,grúas marinasDesempeñan un papel crucial como equipo básico para los buques dedicados a las operaciones de carga y descarga. También conocidas como grúas marinas o torres de perforación, se instalan principalmente en los 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 una estructura compacta, una apariencia atractiva, seguridad, fiabilidad, eficiencia energética, respeto al medio ambiente y una excelente maniobrabilidad. Sus plumas vienen en varias formas, incluyendobrazos rectos, brazos telescópicos, ybrazos plegablesy sus métodos de control de la fuente de alimentación son diversos, como manuales, eléctricos y electrohidráulicos.
Las grúas marinas son equipos especiales que realizan operaciones de transporte en el entorno marino, desempeñando tareas importantes como la transferencia de carga entre buques, el suministro en alta mar y el despliegue y recuperación de equipos para operaciones submarinas. Sin embargo, el entorno marino particular plantea importantes desafíos para el control de las grúas marinas. Por un lado, al igual que las grúas terrestres subactuadas, necesitan controlar el balanceo de la carga durante el transporte para garantizar la precisión del posicionamiento y la eficiencia del transporte; por otro lado, dado que las grúas están fijas a plataformas móviles como los buques, el movimiento de la plataforma afecta considerablemente al 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 cabecean, se balancean y se mueven debido a las olas del océano, lo que provoca el balanceo de la carga. Durante la elevación y el descenso, el movimiento del buque puede provocar fácilmente que la carga elevada vuelva a chocar con la cubierta o que la carga que se ha bajado pero aún no se ha desenganchado del gancho quede suspendida en el aire, poniendo en riesgo la seguridad operativa. Especialmente durante el suministro de municiones entre buques, este tipo de movimiento acoplado puede tener consecuencias más graves. Por lo tanto, el control de las grúas marinas ha suscitado gran interés en los sectores de ingeniería naval militar y civil de todo el mundo, y la investigación sobre el control de estos sistemas subactuados no lineales y fuertemente acoplados bajo perturbaciones especiales tiene un gran valor teórico y una importancia 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 control lateral antibalanceo para suprimir el balanceo de la carga. Para el control vertical, un método común es conectar el buque receptor a través de la estructura mecánica de la grúa.barco grúa, detectan su movimiento relativo y sincronizan el cambio en la longitud del cable de elevación con el movimiento vertical 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 tiene requisitos especiales para la estructura mecánica de la grúa e impone importantes restricciones en el peso de elevación.
Composición y modos de funcionamiento
En cuanto a sus componentes, la grúa es un equipo tradicional para la manipulación de carga, compuesto por una grúa, una pluma (o mástil), aparejos y un cabrestante, entre otros. A pesar de tener numerosas cuerdas y ser algo engorrosa de operar, se ha utilizado ampliamente debido a su estructura simple, facilidad de fabricación y bajo costo. Existen dos modos de carga y descarga con la grúa: operación con una sola pluma y operación con doble pluma.
La operación con una sola pluma utiliza una grúa para cargar y descargar la mercancía. Tras elevar la carga, se tira del cable de sujeción para que esta se balancee con la grúa hacia el exterior o la escotilla. A continuación, se baja la carga y se vuelve a girar la grúa hasta su posición original, repitiendo este proceso. Cada vez, es necesario balancear la grúa con el cable de sujeción, lo que resulta en una baja eficiencia y una alta intensidad de trabajo. La operación con dos plumas utiliza dos grúas: una situada sobre la escotilla y la otra extendida sobre el exterior. Las grúas se fijan en una posición de trabajo determinada mediante cables de sujeción, y los cables de elevación de ambas grúas están conectados al mismo gancho. Al retraer y soltar respectivamente los dos cables de elevación, la mercancía se puede descargar del barco al muelle o del muelle al barco. La eficiencia de carga y descarga de la operación con dos plumas es mayor que la de la operación con una sola pluma, y la intensidad de trabajo también es menor.
Posteriormente surgieron dispositivos de grúa mejorados. El dispositivo de grúa de doble elevación superior es una mejora del dispositivo de grúa de una sola pluma, ya que solo cuenta con un cable de izamiento y dos conjuntos de elevaciones superiores separadas a izquierda y derecha. La grúa se controla mediante un cabrestante de izamiento y dos cabrestantes de elevación superior, lo que facilita su operación y proporciona una alta eficiencia de carga y descarga. El dispositivo de grúa Abel es una mejora del dispositivo de grúa de doble pluma, que incluye un cabrestante de izamiento, elevaciones superiores y cabrestantes para cables de sujeción. Permite posicionar rápidamente la grúa en cualquier lugar con la ayuda de los cabrestantes y también puede elevar y descender la carga en puntos fijos dentro del radio de trabajo de la grúa, lo que representa un paso importante hacia la automatización completa de la carga y descarga.
Aplicaciones y características estructurales
grúas marinasSe utilizan ampliamente en buques graneleros, portacontenedores, petroleros, buques multipropósito, etc., como por ejemplo:grúas de cargaen buques graneleros y portacontenedores, grúas de manguera en buques 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 se balancea, y el entorno de trabajo es adverso, expuesto a la erosión causada por el viento y el agua de 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.
Existen en diversas configuraciones estructurales, como las de pluma giratoria, traslación, elevación por cable, elevación por cilindro, pluma telescópica, pluma plegable, bastidor en A y tipo compuesto; y existen diversos métodos de accionamiento, como eléctrico, electrohidráulico, electroneumático, con motor de gasolina (diésel) y manual, entre otros. Un ejemplo típico es la grúa marina electrohidráulica utilizada para la carga y descarga de mercancías en buques graneleros.
Las estructuras portantes de las grúas marinas, como la columna base, el cuerpo de la torre y la pluma, son en su mayoría piezas estructurales soldadas de placas de acero. La parte inferior de la columna base está soldada al casco del barco para soportar la carga gravitatoria de la grúa, y la parte superior está equipada con un cojinete de giro; el cuerpo de la torre es una estructura de soporte, cuya parte inferior está conectada al cojinete de giro y articulada a la pluma, la parte superior tiene poleas con cables de acero móviles, el interior se utiliza como sala de máquinas y la cabina está ubicada en la parte delantera; la pluma es una estructura tipo celosía que se utiliza para soportar objetos pesados.
Los mecanismos de operación de las grúas marinas incluyen el mecanismo de elevación, el mecanismo de abatimiento y el mecanismo de giro. El mecanismo de elevación realiza el izado mediante un motor que hace girar el tambor a través de un reductor, retrayendo y liberando el cable de acero para que el gancho se mueva hacia arriba y hacia abajo. El mecanismo de abatimiento hace girar la pluma alrededor del punto de articulación inferior para cambiar el ángulo mediante un motor que hace girar el tambor a través de un reductor, retrayendo y liberando el cable de acero, de modo que el gancho pueda abatirse con diferentes amplitudes. El mecanismo de giro hace girar el cuerpo de la torre y la pluma mediante un motor que acciona el piñón para engranar con el engranaje grande del cojinete 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. Mediante el funcionamiento coordinado de los tres mecanismos, la carga se puede elevar y colocar en la posición requerida dentro del rango de trabajo.
El sistema eléctrico de accionamiento y control se compone de diversos componentes de control en la caja de control eléctrico, que conforman un sistema de control operado mediante botones y palancas en la consola ubicada a ambos lados del asiento de la cabina. El sistema hidráulico se compone de bombas, motores, grupos de válvulas, tuberías y sus accesorios para controlar y accionar diversos mecanismos. Además, las grúas marinas también están equipadas con dispositivos auxiliares como pasillos y sistemas de ventilación.
Maquinaria de clasificación y otra maquinaria de carga y descarga
Los dispositivos de grúa de las grúas marinas se pueden dividir en ligeros y pesados. Los que tienen una capacidad de elevación inferior a 10 toneladas son ligeros, y los que tienen una capacidad de elevación superior a 10 toneladas son pesados. La capacidad de elevación viene determinada por el propósito del buque. Para buques de carga seca en general, la capacidad de elevación de las grúas ligeras en operación de pluma simple 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 pluma simple puede alcanzar las 10 toneladas, y en operación de doble pluma puede alcanzar las 5 toneladas. Los buques modernos multipropósito necesitan cargar y descargar contenedores, por lo que la capacidad de elevación de la grúa debe ser de al menos capaz de levantar un contenedor de 20 pies (20 toneladas). Las grúas pesadas se utilizan para cargar y descargar carga pesada y voluminosa, como maquinaria pesada y locomotoras. Por lo general, los buques de carga cuentan con entre una y dos grúas de gran capacidad, con una capacidad de elevación que oscila entre 10 y 60 toneladas, algunas entre 60 y 150 toneladas, y unas pocas hasta 300 toneladas. Cada bodega de un buque de carga seca convencional está equipada con dos grúas de carga ligera, mientras que cada bodega 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 mejor el espacio 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 se está extendiendo. Entre los tipos más comunes se incluyen las grúas giratorias fijas, las grúas giratorias móviles y las grúas pórtico, con sistemas de transmisión eléctrica y electrohidráulica.
Grúas giratorias fijasSon las más utilizadas, que pueden operar en los lados izquierdo y derecho solos o en pares, con una capacidad de elevación de generalmente 3 a 5 toneladas. En buques multipropósito, una sola grúa necesita levantar un contenedor de 20 pies, y una grúa doble necesita levantar un contenedor de 40 pies (30 toneladas), por lo que su capacidad de elevación puede alcanzar 25 a 30 toneladas. Las grúas móviles giratorias se utilizan cuando la carga y descarga de la carga requiere un gran alcance y se desea que la pluma de la grúa no sea demasiado larga, con dos tipos: que se mueven transversalmente y longitudinalmente a lo largo del buque. Las grúas pórtico son ampliamente utilizadas en buques portacontenedores y transportadores de barcazas, generalmente de cuatro patas o tipo C. Tienen 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 con precisión los contenedores en las rejillas de contenedores o apilarlos en la cubierta durante la carga. En los buques de transporte de barcazas 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, la maquinaria de carga y descarga incluye principalmente elevadores, polipastos y cintas transportadoras. Los elevadores se desplazan verticalmente sobre raíles en el buque, utilizándose para subir y bajar mercancías entre cubiertas. Por ejemplo, los buques de carga rodada (roll-on/roll-off) suelen utilizar elevadores para conectar las distintas cubiertas y transportar mercancías, incluyendo elevadores de tijera y de cadena, con una longitud de 9 a 18,5 metros y un ancho de 3 a 5 metros. Algunos buques de transporte de barcazas también los utilizan para cargar y descargar barcazas, pero su capacidad de elevación es mucho mayor que la de los buques roll-on/roll-off. Los polipastos transportan mercancías de forma continua en dirección vertical o con gran inclinación, mientras que las cintas transportadoras las transportan de forma continua en dirección horizontal o con poca pendiente. Estos dos tipos de maquinaria se utilizan principalmente en buques autodescargables o en buques que cargan y descargan por la puerta lateral.
Gracias a su diversidad de estructuras, sus múltiples funciones y su capacidad de adaptación a diferentes escenarios, las grúas marinas se han convertido en un equipo clave e indispensable en las operaciones navales. Con el desarrollo del transporte marítimo y la ingeniería naval, seguirán evolucionando en términos de eficiencia e inteligencia, contribuyendo continuamente a un transporte y unas operaciones marítimas más eficientes.
Fecha de publicación: 8 de agosto de 2025
