Una grúa para manipulación de graneles es aquella que, en lugar de un simple gancho que puede manejar una variedad de cargas suspendidas, tiene una pinza integral para levantar cargas a granel como carbón, minerales, etc.
Cuando la cuchara es un cangilón articulado de dos piezas, se la conoce como cuchara de concha o cangilón de concha . Para operar la cuchara se necesitan cables adicionales desde el brazo de la grúa, por lo que se requiere un diseño especializado de grúa en su totalidad, no solo un accesorio. Algunas cucharas utilizan 2 cables para elevación y control, otras utilizan 4.
En 1927, Stothert & Pitt de Bath, Somerset, fabricó la primera grúa especializada para manipulación de materiales a granel. [1] Se utilizó para descargar carbón en la central eléctrica de Barking en Londres.
La cuchara debe seleccionarse de manera que el peso combinado de la cuchara y el contenido no exceda la carga de trabajo segura de la grúa. La masa del contenido depende de las propiedades del producto que se manipula: su densidad, características de flujo, ángulo de reposo, tamaño de los grumos o granos, pureza (por ejemplo, si está húmedo o seco) y, en algunos casos, el grado de asentamiento (por ejemplo, la carga de un barco se ha compactado debido a la vibración, el balanceo, el cabeceo y la oscilación durante un viaje largo).
La mayoría de las grúas para manipulación de materiales a granel se dedican a un solo producto, pero otras manipulan diversos materiales y necesitan una selección de cucharas. Algunas aplicaciones (por ejemplo, mineral de manganeso) también pueden requerir el uso de dientes instalados en las mordazas de la cuchara para permitir la penetración. Otras aplicaciones (por ejemplo, semillas de colza) pueden requerir que sean autosellantes y tengan mordazas inferiores desplazadas con cortadores laterales dentados y de corte angular para restringir las propiedades de flujo fácil.
Al descargar un barco, la cuchara puede ser más eficiente si está diseñada con un cuerpo extendido de perfil bajo que permita llegar debajo de las escotillas del barco, eliminando la necesidad de centrar el producto con acceso humano y de maquinaria. El mecanismo de la cuchara puede ser de cuatro cuerdas, de doble cuerda, de descarga por aro con una sola cuerda, de descarga automática con una sola cuerda, de doble cadena, de descarga automática con una sola cadena, de descarga por aro con una sola cadena, hidráulico o electrohidráulico.
Las pinzas de cable tienen poleas de cable en las vigas superior e inferior y se cierran tirando de la(s) cuerda(s) de cierre para acortar el espacio entre las dos vigas. El diámetro mínimo de la polea está restringido por la relación entre el diámetro de la polea y el diámetro del cable, y las hebras del cable de acero están sujetas a tensiones de flexión por fatiga si la polea es demasiado pequeña, lo que produce una falla prematura. El tamaño físico de las poleas determina entonces el tamaño de las vigas, lo que determina un punto de ruptura entre un diseño de cuatro cuerdas y uno de dos cuerdas. La fuerza de cierre en las mordazas de la carcasa y, a la inversa, la velocidad de cierre, están determinadas por la cantidad de poleas en cada cuerda de cierre en las dos vigas. La cuerda de cierre se introduce en el mecanismo de la pinza a través de una boca de campana o una disposición de pequeños rodillos. El peso de la pinza es soportado por la(s) cuerda(s) de sujeción y fijado a la viga superior, lo que permite cierta libertad angular. Las cuerdas de sujeción y de cierre requieren tambores de enrollado separados en la grúa.
El mecanismo de las pinzas de cadena funciona de la misma manera que el de las pinzas de cuerda. Las cadenas están conectadas a las cuerdas de la grúa mediante acoplamientos (por ejemplo, de tipo burdeos) que permiten la rotación. Una cadena unida requiere una polea de diámetro mucho menor que la cuerda equivalente, lo que hace que el diseño de la viga sea más pequeño y compacto. Las cadenas utilizadas en poleas de cadena son menos fáciles de inspeccionar en busca de desgaste y fatiga que las cuerdas que muestran una deformación de la hebra exterior mucho antes de fallar. La falla de una cuerda o cadena es un peligro de gravedad muy alta (peligroso).
Las cucharas de descarga con anillo tienen una sola cuerda o cadena de soporte, lo que significa que se puede utilizar un puerto con grúas limitadas, o incluso la pluma de elevación de un barco, en un puerto donde no hay instalaciones disponibles para la manipulación de graneles para cargar o descargar la carga. Un anillo de acero fundido se cuelga del extremo de la pluma a través del cual pasa la cuerda o la cadena hasta la cuchara. El exterior del anillo tiene un borde en su borde inferior. La parte superior de la cuchara tiene un gancho pivotante que sobresale de la viga superior que atrapa el borde y permite abrir y cerrar. El cucharón de concha que se ve en el lado derecho de la fotografía de esta página en Cardiff es una cuchara de descarga con anillo de cadena.
Las cucharas autovolcables también tienen una sola cuerda o cadena de soporte. La viga inferior contiene un mecanismo de enlace con ganchos que se conectan a la viga superior, manteniendo la cuchara cerrada. Cuando la cuchara se baja sobre el desmonte, unos pesos liberan los ganchos y permiten que la cuchara se abra cuando se levanta. También se puede instalar una palanca en este tipo de mecanismo a la que se puede unir una cuerda de accionamiento larga que, cuando es tirada por un trabajador del banco, libera los cierres del mecanismo y permite que la cuchara se abra en el aire (por ejemplo, por encima de un camión o una tolva). La cuchara suele estar equipada con un amortiguador hidráulico para limitar la velocidad de apertura. La cuchara con forma de concha que se muestra en el lado izquierdo de la fotografía de esta página en Cardiff es una cuchara con cadena autovolcable.
Por lo general, las cucharas tienen una parte superior abierta hacia el cuerpo de la carcasa. Las cucharas que manipulan pólvoras livianas que pueden salir despedidas de la cuchara a veces están equipadas con tapas que pueden estar fijas o pivotantes en la conexión del brazo inferior.
Además de las cucharas con cuerpo de concha, existen las cucharas de púas, ejemplificadas por la cuchara de cáscara de naranja que tiene púas (normalmente 6 u 8) equipadas con placas completas que encierran completamente el producto cuando está cerrado. Otras cucharas de púas no tienen placa, algunas tienen una placa parcial. Las cucharas de púas tienen la capacidad de penetrar en productos densos e integrados como chatarra y minerales. También se utilizan a menudo en plantas de reciclaje, para manipular residuos generales.
Una pinza de púas con cuerda o cadena tiene un cierre sincronizado de las púas. Otras pinzas de púas utilizan un cierre hidráulico con un cilindro hidráulico en cada púa, lo que proporciona un movimiento independiente y una mejor penetración. El suministro y el control hidráulicos se generan en la grúa.
Algunas garras son electrohidráulicas y tienen un motor eléctrico en la viga superior que acciona una bomba hidráulica y todos los mecanismos de control. La grúa dispone de un cable de sujeción y un cable de alimentación y control eléctrico.
Una característica adicional que a veces se instala en la grúa y que se utiliza para limitar la tendencia de la cuchara a girar sobre el eje de las cuerdas de sujeción es un mecanismo de cabo de arrastre (a veces denominado cabo de arrastre). El diseño puede variar, pero normalmente es un resorte en espiral contenido dentro de un tubo horizontal con un tambor de cuerda en el extremo.
Cuando la carga es más gruesa que los minerales, por lo general para chatarra, se puede utilizar una cuchara con forma de cáscara de naranja en lugar de una concha. Estas tienen seis u ocho segmentos de "cáscara" articulados independientemente alrededor de un núcleo central. Son más capaces de agarrar una carga desigual, en lugar de simplemente agarrar trozos pequeños. Si la carga está hecha de piezas largas y delgadas, una cuchara también puede ser capaz de transportar mucho más que una sola "cuchara" a la vez.
Aunque las cucharas de cáscara de naranja se pueden colgar de cables en un brazo, también se las suele montar directamente sobre el brazo. Esto es más adecuado para agarrar cargas difíciles que, de otro modo, tenderían a volcar una cuchara colgante. También pueden utilizar sistemas hidráulicos para controlar los segmentos en lugar de pesos y cables de elevación.
En lugar de girar la grúa para alcanzar la tolva de entrega en tierra, una grúa tipo canguro tiene su propia tolva incorporada debajo del brazo, que gira con ella a medida que la grúa gira. Para descargar el contenido de la cuchara en la tolva ahora solo se requiere un movimiento de inclinación más rápido, sin necesidad de girar para cada carga.
El término "grúa canguro" también se ha aplicado más recientemente a las grúas saltadoras , grúas torre utilizadas en la construcción de rascacielos que son capaces de elevar sus torres a medida que la construcción crece hacia arriba.
