Una grúa es una máquina que se utiliza para mover materiales tanto vertical como horizontalmente, utilizando un sistema de pluma , polipasto , cables de acero o cadenas y poleas para levantar y reubicar objetos pesados dentro del alcance de su pluma. El dispositivo utiliza una o más máquinas simples , como la palanca y la polea , para crear una ventaja mecánica para hacer su trabajo. Las grúas se emplean comúnmente en el transporte para la carga y descarga de mercancías, en la construcción para el movimiento de materiales y en la fabricación para el montaje de equipos pesados .
La primera grúa conocida fue el shaduf , un dispositivo para levantar agua que se inventó en la antigua Mesopotamia (actual Irak) y que luego apareció en la tecnología del antiguo Egipto . Las grúas de construcción aparecieron más tarde en la antigua Grecia , donde eran impulsadas por hombres o animales (como burros) y se usaban para la construcción de edificios. Más tarde, en el Imperio Romano , se desarrollaron grúas más grandes, que empleaban ruedas humanas , lo que permitía levantar pesos más pesados. En la Alta Edad Media , se introdujeron las grúas portuarias para cargar y descargar barcos y ayudar en su construcción; algunas se construían en torres de piedra para mayor resistencia y estabilidad. Las primeras grúas se construyeron con madera, pero el hierro fundido , el hierro y el acero tomaron el relevo con la llegada de la Revolución Industrial .
Durante muchos siglos, la energía se obtenía mediante el esfuerzo físico de hombres o animales, aunque los polipastos de los molinos de agua y de viento podían accionarse mediante la energía natural aprovechada. La primera energía mecánica la proporcionaron las máquinas de vapor ; la primera grúa de vapor se introdujo en el siglo XVIII o XIX, y muchas de ellas siguieron utilizándose hasta bien entrado el siglo XX. [1] Las grúas modernas suelen utilizar motores de combustión interna o motores eléctricos y sistemas hidráulicos para proporcionar una capacidad de elevación mucho mayor que la que era posible anteriormente, aunque todavía se utilizan grúas manuales cuando la provisión de energía no sería económica.
Existen muchos tipos diferentes de grúas, cada una adaptada a un uso específico. Los tamaños varían desde las grúas pluma más pequeñas, que se utilizan en el interior de talleres, hasta las grúas torre más altas, que se utilizan para construir edificios altos. Las minigrúas también se utilizan para construir edificios altos, para facilitar las construcciones al llegar a espacios reducidos. Las grúas flotantes grandes se utilizan generalmente para construir plataformas petrolíferas y rescatar barcos hundidos. [ cita requerida ]
Algunas máquinas elevadoras no se ajustan estrictamente a la definición anterior de grúa, pero generalmente se conocen como grúas, como las grúas apiladoras y las grúas cargadoras.
Las grullas recibieron ese nombre por su parecido con el cuello largo del ave (cf. griego antiguo : γερανός , francés: grue ). [2]
El primer tipo de máquina grúa fue el shadouf , que tenía un mecanismo de palanca y se utilizaba para levantar agua para riego . [3] [4] [5] Fue inventado en Mesopotamia (Irak moderno) alrededor del año 3000 a. C. [3] [4] El shadouf apareció posteriormente en la tecnología del antiguo Egipto alrededor del año 2000 a. C. [5] [6]
Los antiguos griegos desarrollaron una grúa para levantar cargas pesadas a finales del siglo VI a. C. [7] El registro arqueológico muestra que, a más tardar en el año 515 a. C., comienzan a aparecer en los bloques de piedra de los templos griegos cortes distintivos de tenazas de elevación y de hierros de Lewis . Dado que estos agujeros indican el uso de un dispositivo de elevación y que se encuentran por encima del centro de gravedad del bloque o en pares equidistantes de un punto sobre el centro de gravedad, los arqueólogos los consideran la prueba positiva necesaria para la existencia de la grúa. [7]
La introducción del torno y el polipasto de poleas pronto condujo a una sustitución generalizada de las rampas como principal medio de movimiento vertical. Durante los siguientes 200 años, las obras de construcción griegas presenciaron una marcada reducción en los pesos manejados, ya que la nueva técnica de elevación hizo que el uso de varias piedras más pequeñas fuera más práctico que el de pocas piedras más grandes. En contraste con el período arcaico con su patrón de tamaños de bloques cada vez mayores, los templos griegos de la era clásica como el Partenón invariablemente presentaban bloques de piedra que pesaban menos de 15 a 20 toneladas métricas. Además, la práctica de erigir grandes columnas monolíticas fue prácticamente abandonada en favor del uso de varios tambores de columna. [8]
Aunque las circunstancias exactas del cambio de la tecnología de rampa a la de grúa siguen sin estar claras, se ha argumentado que las volátiles condiciones sociales y políticas de Grecia eran más adecuadas para el empleo de pequeños equipos de construcción profesionales que de grandes grupos de mano de obra no calificada, lo que hacía que la grúa fuera preferible en la polis griega a la rampa, que requería más mano de obra y que había sido la norma en las sociedades autocráticas de Egipto o Asiria . [8]
La primera evidencia literaria inequívoca de la existencia del sistema de poleas compuestas aparece en los Problemas mecánicos ( Mech . 18, 853a32–853b13) atribuidos a Aristóteles (384–322 a. C.), pero quizás compuestos en una fecha ligeramente posterior. Casi al mismo tiempo, los tamaños de los bloques en los templos griegos comenzaron a coincidir nuevamente con sus predecesores arcaicos, lo que indica que la polea compuesta más sofisticada debe haber llegado a los sitios de construcción griegos para entonces. [9]
El apogeo de la grúa en la antigüedad llegó durante el Imperio Romano , cuando la actividad de construcción se disparó y los edificios alcanzaron dimensiones enormes. Los romanos adoptaron la grúa griega y la desarrollaron aún más. Hay mucha información disponible sobre sus técnicas de elevación, gracias a los extensos relatos de los ingenieros Vitruvio ( De Architectura 10.2, 1–10) y Herón de Alejandría ( Mechanica 3.2–5). También hay dos relieves supervivientes de grúas romanas de rueda de rodadura , siendo la lápida de Haterii de finales del siglo I d. C. especialmente detallada.
La grúa romana más sencilla, el trispastos , estaba formada por un brazo de una sola viga, un torno , una cuerda y un bloque con tres poleas. Teniendo así una ventaja mecánica de 3:1, se ha calculado que un solo hombre que manejara el torno podía levantar 150 kg (330 lb) (3 poleas x 50 kg o 110 lb = 150), suponiendo que 50 kg (110 lb) representan el esfuerzo máximo que un hombre puede ejercer durante un período de tiempo más largo. Los tipos de grúa más pesados presentaban cinco poleas ( pentaspastos ) o, en el caso de la más grande, un conjunto de tres por cinco poleas ( Polyspastos ) y venían con dos, tres o cuatro mástiles, dependiendo de la carga máxima. El polyspastos , cuando era accionado por cuatro hombres a ambos lados del torno, podía levantar fácilmente 3000 kg (6600 lb) (3 cuerdas x 5 poleas x 4 hombres x 50 kg o 110 lb = 3000 kg o 6600 lb). Si el torno se reemplazaba por una rueda dentada, la carga máxima podía duplicarse a 6000 kg (13 000 lb) con solo la mitad de la tripulación, ya que la rueda dentada posee una ventaja mecánica mucho mayor debido a su mayor diámetro. Esto significaba que, en comparación con la construcción de las antiguas pirámides egipcias , donde se necesitaban unos 50 hombres para mover un bloque de piedra de 2,5 toneladas [ ¿qué? ] por la rampa (50 kg (110 lb) por persona), la capacidad de elevación del polyspastos romano resultó ser 60 veces mayor (3000 kg o 6600 lb por persona). [10]
Sin embargo, numerosos edificios romanos existentes que presentan bloques de piedra mucho más pesados que los manejados por el polispasto indican que la capacidad de elevación general de los romanos iba mucho más allá de la de una sola grúa. En el templo de Júpiter en Baalbek , por ejemplo, los bloques del arquitrabe pesan hasta 60 toneladas cada uno, y un bloque de cornisa de esquina incluso más de 100 toneladas, todos ellos elevados a una altura de aproximadamente 19 m (62,3 pies). [9] En Roma , el bloque del capitel de la Columna de Trajano pesa 53,3 toneladas, que tuvieron que ser elevados a una altura de aproximadamente 34 m (111,5 pies) (ver construcción de la Columna de Trajano ). [11]
Se supone que los ingenieros romanos levantaron estos pesos extraordinarios mediante dos medidas (ver la imagen a continuación para una técnica renacentista comparable): primero, como sugirió Heron, se instaló una torre elevadora, cuyos cuatro mástiles estaban dispuestos en forma de cuadrángulo con lados paralelos, no muy diferente de una torre de asedio , pero con la columna en el medio de la estructura ( Mechanica 3.5). [12] En segundo lugar, se colocaron una multitud de cabrestantes en el suelo alrededor de la torre, ya que, aunque tenían una relación de palanca menor que las ruedas dentadas, los cabrestantes podían instalarse en mayor número y ser accionados por más hombres (y, además, por animales de tiro). [13] Este uso de múltiples cabrestantes también lo describe Ammiano Marcelino (17.4.15) en relación con el levantamiento del obelisco Lateranense en el Circo Máximo (c. 357 d. C.). La capacidad máxima de elevación de un solo cabrestante se puede establecer por el número de agujeros de hierro Lewis perforados en el monolito. En el caso de los bloques de arquitrabe de Baalbek, que pesan entre 55 y 60 toneladas, los ocho agujeros existentes sugieren una tolerancia de 7,5 toneladas por hierro Lewis, es decir por cabrestante. [14] Levantar pesos tan pesados en una acción concertada requirió una gran cantidad de coordinación entre los grupos de trabajo que aplicaban la fuerza a los cabrestantes.
Durante la Alta Edad Media , la grúa de rueda dentada se reintrodujo a gran escala después de que la tecnología hubiera caído en desuso en Europa occidental con la desaparición del Imperio Romano de Occidente . [16] La primera referencia a una rueda dentada ( magna rota ) reaparece en la literatura de archivo en Francia alrededor de 1225, [17] seguida de una representación iluminada en un manuscrito de origen probablemente también francés que data de 1240. [18] En la navegación, los primeros usos de grúas portuarias están documentados para Utrecht en 1244, Amberes en 1263, Brujas en 1288 y Hamburgo en 1291, [19] mientras que en Inglaterra la rueda dentada no está registrada antes de 1331. [20]
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En general, el transporte vertical podía realizarse con grúas de forma más segura y económica que con los métodos tradicionales. Las áreas de aplicación típicas eran los puertos, las minas y, en particular, las obras de construcción en las que la grúa de rueda dentada desempeñaba un papel fundamental en la construcción de las elevadas catedrales góticas . Sin embargo, tanto las fuentes de archivo como las pictóricas de la época sugieren que las máquinas recién introducidas, como las ruedas dentadas o las carretillas , no reemplazaron por completo los métodos más intensivos en mano de obra, como las escaleras , los peones y las carretillas de mano . Más bien, la maquinaria antigua y la nueva continuaron coexistiendo en las obras de construcción medievales [21] y los puertos. [19]
Además de las ruedas dentadas, las representaciones medievales también muestran grúas accionadas manualmente mediante molinetes con radios radiales , manivelas y, en el siglo XV, también mediante molinetes con forma de rueda de barco . Para suavizar las irregularidades del impulso y superar los "puntos muertos" en el proceso de elevación, se sabe que los volantes de inercia se utilizaban ya en 1123. [22]
No se ha registrado el proceso exacto por el que se reintrodujo la grúa de rueda de rodadura, [17] aunque su regreso a las obras de construcción sin duda debe considerarse en estrecha relación con el auge simultáneo de la arquitectura gótica. La reaparición de la grúa de rueda de rodadura puede haber sido el resultado de un desarrollo tecnológico del molinete a partir del cual evolucionó estructural y mecánicamente la rueda de rodadura. Alternativamente, la rueda de rodadura medieval puede representar una reinvención deliberada de su contraparte romana extraída del De architectura de Vitruvio , que estaba disponible en muchas bibliotecas monásticas. Su reintroducción puede haber estado inspirada, también, por la observación de las cualidades de ahorro de trabajo de la rueda hidráulica , con la que las primeras ruedas de rodadura compartían muchas similitudes estructurales. [20]
La rueda de andar medieval era una gran rueda de madera que giraba alrededor de un eje central con una banda de rodadura lo suficientemente ancha para que dos trabajadores caminaran uno al lado del otro. Mientras que la rueda anterior con "brazo de compás" tenía radios introducidos directamente en el eje central, el tipo más avanzado con "brazo de pinza" presentaba brazos dispuestos como cuerdas en la llanta de la rueda, [23] lo que daba la posibilidad de utilizar un eje más delgado y, por lo tanto, proporcionar una mayor ventaja mecánica. [24]
Contrariamente a la creencia popular, las grúas en las obras de construcción medievales no se colocaban sobre los andamios extremadamente ligeros que se utilizaban en la época ni sobre las delgadas paredes de las iglesias góticas, que eran incapaces de soportar el peso de la máquina de elevación y de la carga. Más bien, las grúas se colocaban en las etapas iniciales de la construcción sobre el suelo, a menudo dentro del edificio. Cuando se completaba un nuevo piso y las enormes vigas de amarre del techo conectaban las paredes, la grúa se desmontaba y se volvía a montar sobre las vigas del techo, desde donde se movía de un tramo a otro durante la construcción de las bóvedas. [25] De este modo, la grúa "crecía" y "vagaba" con el edificio, con el resultado de que hoy en día todas las grúas de construcción existentes en Inglaterra se encuentran en las torres de las iglesias, por encima de las bóvedas y por debajo del techo, donde permanecían después de la construcción del edificio para llevar material para las reparaciones a lo alto. [26]
Con menor frecuencia, las iluminaciones medievales también muestran grúas montadas en el exterior de las paredes con el soporte de la máquina asegurado a vigas . [27]
A diferencia de las grúas modernas, las grúas y los montacargas medievales, al igual que sus homólogos en Grecia y Roma [28] , eran principalmente capaces de realizar una elevación vertical, y no se utilizaban para mover cargas a una distancia considerable en sentido horizontal. [25] En consecuencia, el trabajo de elevación en el lugar de trabajo se organizaba de una manera diferente a la actual. En la construcción de edificios, por ejemplo, se supone que la grúa levantaba los bloques de piedra desde abajo directamente a su lugar, [25] o desde un lugar opuesto al centro de la pared desde donde podía entregar los bloques para dos equipos que trabajaban en cada extremo de la pared. [28] Además, el maestro de la grúa, que generalmente daba órdenes a los trabajadores de la rueda de tracción desde fuera de la grúa, podía manipular el movimiento lateralmente mediante una pequeña cuerda atada a la carga. [29] Las grúas giratorias que permitían una rotación de la carga y, por lo tanto, eran particularmente adecuadas para el trabajo en el muelle aparecieron ya en 1340. [30] Mientras que los bloques de sillar se levantaban directamente mediante eslingas, pinzas de Lewis o del diablo (en alemán Teufelskralle ), otros objetos se colocaban antes en contenedores como paletas , cestas , cajas de madera o barriles . [31]
Cabe destacar que las grúas medievales rara vez contaban con trinquetes o frenos para evitar que la carga se moviera hacia atrás. [32] Esta curiosa ausencia se explica por la alta fuerza de fricción ejercida por las ruedas de rodadura medievales que normalmente impedían que la rueda acelerara sin control. [29]
Según el "estado actual de los conocimientos" desconocido en la antigüedad, las grúas portuarias estacionarias se consideran un nuevo desarrollo de la Edad Media. [19] La grúa portuaria típica era una estructura pivotante equipada con ruedas de doble rodadura. Estas grúas se colocaban en los muelles para la carga y descarga de mercancías, donde reemplazaban o complementaban los métodos de elevación más antiguos, como los balancines , los cabrestantes y los patios . [19]
Se pueden identificar dos tipos diferentes de grúas portuarias con una distribución geográfica variable: mientras que las grúas pórtico, que pivotaban sobre un eje vertical central, se encontraban comúnmente en la costa flamenca y holandesa, los puertos alemanes marítimos e interiores generalmente presentaban grúas torre donde el molinete y las ruedas de tracción estaban situados en una torre sólida con solo el brazo de la pluma y el techo girando. [15] Las grúas de muelle no se adoptaron en la región mediterránea y los puertos italianos altamente desarrollados donde las autoridades continuaron confiando en el método más intensivo en mano de obra de descargar mercancías por rampas más allá de la Edad Media. [33]
A diferencia de las grúas de construcción, en las que la velocidad de trabajo estaba determinada por el progreso relativamente lento de los albañiles, las grúas portuarias solían contar con ruedas dobles para acelerar la carga. Las dos ruedas, cuyo diámetro se estima en 4 m o más, se fijaban a cada lado del eje y giraban juntas. [19] Su capacidad era de 2 a 3 toneladas, lo que aparentemente correspondía al tamaño habitual de la carga marítima. [19] Hoy en día, según una encuesta, todavía existen quince grúas portuarias de ruedas de la época preindustrial en toda Europa. [34] Algunas grúas portuarias estaban especializadas en el montaje de mástiles en barcos de vela de nueva construcción, como en Gdansk , Colonia y Bremen . [15] Además de estas grúas estacionarias, las grúas flotantes , que podían desplegarse de forma flexible en toda la cuenca del puerto, comenzaron a utilizarse en el siglo XIV. [15]
Un casco de aparejo (o casco de cizalla) se utilizaba en la construcción y reparación de barcos como una grúa flotante en la época de los barcos de vela , principalmente para colocar los mástiles inferiores de un barco en construcción o reparación. Los brazos, conocidos como aparejos, se sujetaban a la base de los mástiles inferiores o vigas de un casco, sostenidas desde la parte superior de esos mástiles. Los bloques y aparejos se utilizaban entonces en tareas tales como colocar o quitar los mástiles inferiores del buque en construcción o reparación. Estos mástiles inferiores eran las vigas individuales más grandes y macizas a bordo de un barco, y erigirlos sin la ayuda de un casco de aparejo o un aparejo de mástil en tierra era extremadamente difícil. [35]
El concepto de cascos arrolladores se originó en la Marina Real Británica en la década de 1690 y persistió en Gran Bretaña hasta principios del siglo XIX. La mayoría de los cascos arrolladores eran buques de guerra fuera de servicio; el Chatham , construido en 1694, fue el primero de los tres únicos buques construidos para ese fin. [36] Hubo al menos seis cascos arrolladores en servicio en Gran Bretaña en cualquier momento durante la década de 1700. El concepto se extendió a Francia en la década de 1740 con la puesta en servicio de un casco arrollador en el puerto de Rochefort. [37]
En 1586, el arquitecto renacentista Domenico Fontana utilizó con gran eficacia una torre elevadora similar a la de los antiguos romanos para trasladar el obelisco del Vaticano, de 361 toneladas de peso, a Roma. [38] De su informe se desprende que la coordinación de la elevación entre los distintos equipos de tracción requería una considerable cantidad de concentración y disciplina, ya que, si la fuerza no se aplicaba de manera uniforme, la tensión excesiva sobre las cuerdas haría que se rompieran. [39]
En este período también se utilizaron grúas en el ámbito doméstico. La grúa de chimenea se utilizaba para balancear ollas y teteras sobre el fuego y la altura se ajustaba mediante un trabe . [40]
Con el inicio de la Revolución Industrial, se instalaron las primeras grúas modernas en los puertos para cargar mercancías. En 1838, el industrial y hombre de negocios William Armstrong diseñó una grúa hidráulica impulsada por agua . Su diseño utilizaba un ariete en un cilindro cerrado que era empujado hacia abajo por un fluido presurizado que entraba en el cilindro y una válvula regulaba la cantidad de fluido que entraba en relación con la carga de la grúa. [41] Este mecanismo, el jigger hidráulico , tiraba de una cadena para levantar la carga.
En 1845 se puso en marcha un plan para proporcionar agua entubada desde depósitos distantes a los hogares de Newcastle . Armstrong participó en este plan y propuso a la Newcastle Corporation que el exceso de presión del agua en la parte baja de la ciudad podría usarse para impulsar una de sus grúas hidráulicas para la carga de carbón en barcazas en el Quayside . Afirmó que su invento haría el trabajo más rápido y de manera más económica que las grúas convencionales. La corporación aceptó su sugerencia y el experimento resultó tan exitoso que se instalaron tres grúas hidráulicas más en el Quayside. [42]
El éxito de su grúa hidráulica llevó a Armstrong a establecer la fábrica Elswick en Newcastle , para producir su maquinaria hidráulica para grúas y puentes en 1847. Su compañía pronto recibió pedidos de grúas hidráulicas de Edinburgh and Northern Railways y de Liverpool Docks , así como de maquinaria hidráulica para compuertas de muelles en Grimsby . La compañía se expandió de una fuerza laboral de 300 y una producción anual de 45 grúas en 1850, a casi 4000 trabajadores que producían más de 100 grúas por año a principios de la década de 1860. [42]
Armstrong pasó las siguientes décadas mejorando constantemente el diseño de sus grúas; su innovación más significativa fue el acumulador hidráulico . Cuando no había presión de agua disponible en el lugar para el uso de grúas hidráulicas, Armstrong solía construir torres de agua altas para proporcionar un suministro de agua a presión. Sin embargo, cuando suministraba grúas para su uso en New Holland en el estuario de Humber , no podía hacerlo, porque los cimientos estaban compuestos de arena. Finalmente, produjo el acumulador hidráulico, un cilindro de hierro fundido equipado con un émbolo que soportaba un peso muy pesado. El émbolo se elevaba lentamente, atrayendo agua, hasta que la fuerza descendente del peso era suficiente para forzar el agua debajo de él hacia tuberías a gran presión. Esta invención permitió forzar cantidades mucho mayores de agua a través de tuberías a una presión constante, aumentando así considerablemente la capacidad de carga de la grúa. [43]
Una de sus grúas, puesta en servicio por la Marina italiana en 1883 y en uso hasta mediados de la década de 1950, todavía se encuentra en pie en Venecia , donde ahora se encuentra en mal estado de conservación. [44]
Hay tres consideraciones principales en el diseño de grúas. En primer lugar, la grúa debe ser capaz de levantar el peso de la carga; en segundo lugar, la grúa no debe volcarse; en tercer lugar, la grúa no debe fallar estructuralmente.
Para lograr la estabilidad, la suma de todos los momentos sobre la base de la grúa debe ser cercana a cero para que la grúa no se vuelque. [45] En la práctica, la magnitud de la carga que se permite levantar (llamada "carga nominal" en los EE. UU.) es un valor menor que la carga que hará que la grúa se vuelque, lo que proporciona un margen de seguridad.
Según las normas de los Estados Unidos para grúas móviles, la carga nominal limitada por estabilidad para una grúa sobre orugas es el 75 % de la carga de vuelco. La carga nominal limitada por estabilidad para una grúa móvil apoyada sobre estabilizadores es el 85 % de la carga de vuelco. Estos requisitos, junto con otros aspectos relacionados con la seguridad del diseño de grúas, están establecidos por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos en el volumen ASME B30.5-2018 Grúas móviles y locomotoras .
Las normas para las grúas instaladas en barcos o plataformas marinas son algo más estrictas debido a la carga dinámica que soporta la grúa debido al movimiento del buque. Además, se debe tener en cuenta la estabilidad del buque o la plataforma.
En el caso de las grúas fijas montadas sobre pedestal o poste central, el momento producido por la pluma, el brazo y la carga se ve resistido por la base del pedestal o el poste central. La tensión dentro de la base debe ser menor que la tensión de fluencia del material o la grúa fallará.
El factor de elevación dinámico (DLF), también conocido como factor dinámico de diseño, es un parámetro crítico en el diseño y el funcionamiento de la grúa. Representa los efectos dinámicos que pueden aumentar la carga sobre la estructura y los componentes de una grúa durante las operaciones de elevación. Estos efectos incluyen:
El DLF para un nuevo diseño de grúa se puede determinar con cálculos analíticos y modelos matemáticos siguiendo las especificaciones de diseño pertinentes . Si están disponibles, se pueden utilizar datos de pruebas anteriores de tipos de grúas similares para estimar el DLF. También se pueden utilizar métodos más sofisticados, como el análisis de elementos finitos u otras técnicas de simulación, para modelar el comportamiento de la grúa en diversas condiciones de carga, según lo considere apropiado el diseñador o la autoridad certificadora. Para verificar el DLF real, se pueden realizar pruebas de carga de control en la grúa completa utilizando instrumentación como células de carga , acelerómetros y medidores de tensión . Este proceso suele ser parte de la aprobación de tipo de la grúa .
En el caso de las operaciones de elevación en alta mar, en las que la grúa o el objeto elevado se encuentran en un buque flotante, la DLF es mayor que en las operaciones de elevación en tierra debido al movimiento adicional causado por la acción de las olas. [46] Este movimiento introduce fuerzas de aceleración adicionales y requiere mayores velocidades de elevación y descenso para minimizar el riesgo de colisiones repetidas cuando la carga está cerca de la cubierta. Además, la DLF aumenta aún más cuando se elevan objetos que están bajo el agua o que pasan por la zona de salpicaduras. [47] Las velocidades del viento también tienden a ser más altas que en tierra.
Aunque los valores de DLF reales se determinan mediante pruebas de grúas en condiciones operativas representativas, las especificaciones de diseño se pueden utilizar como guía. Los valores varían según la especificación, que refleja el tipo de grúa y su uso. A continuación, se muestran algunos valores típicos de ejemplo:
Los métodos para determinar el DLF varían según las distintas especificaciones de las grúas. Las siguientes fórmulas son ejemplos de una especificación. [46]
La carga de trabajo (carga suspendida) es el peso total que una grúa está diseñada para levantar de manera segura en condiciones normales de funcionamiento. Es [46]
dónde
Luego, el DLF se utiliza como multiplicador para determinar la fuerza aplicada a la estructura y los componentes de la grúa [46].
dónde
El DLF se puede calcular entonces utilizando [46]
dónde
La velocidad relativa depende de los requisitos operativos de la grúa y la rigidez del sistema en el gancho se puede determinar mediante cálculo o pruebas de deflexión de carga.
Los tipos de grúas descritos en esta sección se clasifican según su área de aplicación principal:
La configuración más básica de una grúa montada en un camión es la de un "camión pluma" o "cargador de camiones", que cuenta con una grúa telescópica giratoria montada en la parte trasera sobre un chasis de camión comercial. [50] [51]
Las grúas para camiones, más grandes y de mayor resistencia, construidas especialmente para este fin, se construyen en dos partes: el soporte, a menudo llamado inferior , y el componente de elevación, que incluye la pluma, llamado superior . Estos se acoplan entre sí a través de una plataforma giratoria, lo que permite que la superior se balancee de un lado a otro. Estas grúas hidráulicas para camiones modernas suelen ser máquinas de un solo motor, con el mismo motor que impulsa el tren de aterrizaje y la grúa. La superior suele estar impulsada por un sistema hidráulico que pasa por la plataforma giratoria desde la bomba montada en la inferior. En los diseños de modelos más antiguos de grúas hidráulicas para camiones, había dos motores. Uno en la inferior empujaba la grúa por la carretera y hacía funcionar una bomba hidráulica para los estabilizadores y los gatos. El de la superior hacía funcionar la superior a través de una bomba hidráulica propia. Muchos operadores más antiguos prefieren el sistema de dos motores debido a las fugas en los sellos de la plataforma giratoria de las grúas de diseño más nuevo y envejecido. Hiab inventó la primera grúa hidráulica montada en camión del mundo en 1947. [52] El nombre, Hiab, proviene de la abreviatura comúnmente utilizada de Hydrauliska Industri AB, una empresa fundada en Hudiksvall, Suecia en 1944 por Eric Sundin, un fabricante de esquís que vio una forma de utilizar el motor de un camión para impulsar grúas cargadoras mediante el uso de hidráulica.
Generalmente, estas grúas pueden viajar por carreteras, lo que elimina la necesidad de equipo especial para transportar la grúa a menos que existan restricciones de peso u otras restricciones de tamaño, como las leyes locales. Si este es el caso, la mayoría de las grúas más grandes están equipadas con remolques especiales para ayudar a distribuir la carga sobre más ejes o pueden desmontarse para cumplir con los requisitos. Un ejemplo son los contrapesos. A menudo, una grúa será seguida por otro camión que transporta los contrapesos que se quitan para el viaje. Además, algunas grúas pueden quitar toda la parte superior. Sin embargo, esto generalmente solo es un problema en una grúa grande y se hace principalmente con una grúa convencional como una Link-Belt HC-238. Cuando se trabaja en el lugar de trabajo, los estabilizadores se extienden horizontalmente desde el chasis y luego verticalmente para nivelar y estabilizar la grúa mientras está estacionaria y se eleva . Muchas grúas para camiones tienen capacidad de desplazamiento lento (unas pocas millas por hora) mientras suspenden una carga. Se debe tener mucho cuidado de no balancear la carga lateralmente respecto de la dirección de desplazamiento, ya que la mayor parte de la estabilidad antivuelco se basa en la rigidez de la suspensión del chasis. La mayoría de las grúas de este tipo también tienen contrapesos móviles para estabilizar más allá de lo que proporcionan los estabilizadores. Las cargas suspendidas directamente hacia atrás son las más estables, ya que la mayor parte del peso de la grúa actúa como contrapeso. Los operadores de grúas utilizan gráficos calculados en fábrica (o salvaguardias electrónicas ) para determinar las cargas máximas seguras para el trabajo estacionario (con estabilizadores), así como las cargas (sobre caucho) y las velocidades de desplazamiento.
Las grúas sobre camión tienen una capacidad de elevación que va desde aproximadamente 14,5 toneladas cortas (12,9 toneladas largas ; 13,2 t ) hasta aproximadamente 2240 toneladas cortas (2000 toneladas largas; 2032 t). [53] [54] Aunque la mayoría solo gira unos 180 grados, las grúas montadas sobre camión más caras pueden girar 360 grados completos.
Una grúa de carga (también llamada grúa articulada ) es un brazo articulado accionado hidráulicamente que se instala en un camión o remolque y se utiliza para cargar o descargar la carga del vehículo. Las numerosas secciones articuladas se pueden plegar en un espacio pequeño cuando la grúa no está en uso. Una o más de las secciones pueden ser telescópicas . A menudo, la grúa tendrá un grado de automatización y podrá descargar o almacenarse por sí sola sin la instrucción de un operador.
A diferencia de la mayoría de las grúas, el operador debe moverse alrededor del vehículo para poder ver su carga; por lo tanto, las grúas modernas pueden estar equipadas con un sistema de control portátil cableado o conectado por radio para complementar las palancas de control hidráulico montadas en la grúa.
En el Reino Unido y Canadá, este tipo de grúa se conoce a menudo coloquialmente como " Hiab ", en parte porque este fabricante inventó la grúa cargadora y fue el primero en llegar al mercado del Reino Unido, y en parte porque el nombre distintivo se mostraba de forma destacada en el brazo de la pluma. [55]
Una grúa con ruedas es una grúa de carga montada sobre un chasis con ruedas. Este chasis puede desplazarse sobre el remolque. Como la grúa puede desplazarse sobre el remolque, puede ser una grúa ligera, por lo que el remolque puede transportar más mercancías.
Una grúa telescópica tiene una pluma que consta de una serie de tubos colocados uno dentro del otro. Un cilindro hidráulico u otro mecanismo accionado extiende o retrae los tubos para aumentar o disminuir la longitud total de la pluma. Este tipo de plumas se utilizan a menudo para proyectos de construcción de corta duración, trabajos de rescate, elevación de embarcaciones dentro y fuera del agua, etc. La relativa compacidad de las plumas telescópicas las hace adaptables a muchas aplicaciones móviles.
Aunque no todas las grúas telescópicas son grúas móviles, muchas de ellas están montadas en camiones.
Una grúa torre telescópica tiene un mástil telescópico y, a menudo, una superestructura (pluma) en la parte superior para que funcione como una grúa torre. Algunas grúas torre telescópicas también tienen una pluma telescópica.
Una grúa para terrenos difíciles tiene una pluma montada sobre un tren de aterrizaje sobre cuatro neumáticos de caucho que está diseñado para operaciones de recogida y transporte fuera de carretera . Se utilizan estabilizadores para nivelar y estabilizar la grúa para su elevación. [56]
Estas grúas telescópicas son máquinas con un solo motor, con el mismo motor que impulsa el tren de aterrizaje y la grúa, de manera similar a una grúa sobre orugas. El motor suele estar montado en el tren de aterrizaje en lugar de en la parte superior, como en el caso de las grúas sobre orugas. La mayoría tiene tracción en las 4 ruedas y dirección en las 4 ruedas para atravesar terrenos más estrechos y resbaladizos que una grúa sobre camión estándar, con menos preparación del sitio.
Una grúa todoterreno es un híbrido que combina la maniobrabilidad en carretera de una grúa montada en camión y la maniobrabilidad en el lugar de trabajo de una grúa para terrenos difíciles. Puede desplazarse a gran velocidad en vías públicas y maniobrar en terrenos difíciles en el lugar de trabajo utilizando la dirección en las cuatro ruedas y la dirección tipo cangrejo.
Los AT tienen entre 2 y 12 ejes y están diseñados para levantar cargas de hasta 2000 toneladas (2205 toneladas cortas ; 1968 toneladas largas ). [57]
Una grúa sobre orugas tiene su pluma montada sobre un tren de rodaje equipado con un conjunto de orugas que proporcionan estabilidad y movilidad. Las grúas sobre orugas tienen una capacidad de elevación que va desde aproximadamente 40 a 4000 toneladas largas (44,8 a 4480,0 toneladas cortas; 40,6 a 4064,2 t), como se ve en la grúa sobre orugas XGC88000 . [58]
La principal ventaja de una grúa sobre orugas es su fácil movilidad y uso, ya que la grúa puede operar en sitios con mejoras mínimas y es estable sobre sus orugas sin estabilizadores. Las orugas anchas distribuyen el peso sobre una gran superficie y son mucho mejores que las ruedas para atravesar terreno blando sin hundirse. Una grúa sobre orugas también puede desplazarse con una carga. Su principal desventaja es su peso, lo que hace que sea difícil y costoso de transportar. Por lo general, una grúa sobre orugas grande debe desmontarse al menos en la pluma y la cabina y trasladarse en camiones, vagones de ferrocarril o barcos a su siguiente ubicación. [59]
Una grúa pick and carry es similar a una grúa móvil en el sentido de que está diseñada para circular por vías públicas; sin embargo, las grúas pick and carry no tienen patas estabilizadoras ni estabilizadores y están diseñadas para levantar la carga y llevarla a su destino, dentro de un radio pequeño, para luego poder conducir hasta el siguiente trabajo. Las grúas pick and carry son populares en Australia, donde se encuentran grandes distancias entre los lugares de trabajo. Un fabricante popular en Australia fue Franna, que luego fue comprado por Terex, y ahora todas las grúas pick and carry se denominan comúnmente "Frannas", aunque puedan ser fabricadas por otros fabricantes. Casi todas las empresas de grúas medianas y grandes en Australia tienen al menos una y muchas empresas tienen flotas de estas grúas. El rango de capacidad es de entre 10 y 40 t (9,8 y 39,4 toneladas largas; 11 y 44 toneladas cortas) como elevación máxima, aunque esto es mucho menor a medida que la carga se aleja de la parte delantera de la grúa. Las grúas de carga y descarga han desplazado el trabajo que normalmente se realiza con grúas de camión más pequeñas, ya que el tiempo de preparación es mucho más rápido. Muchos patios de fabricación de acero también utilizan grúas de carga y descarga, ya que pueden "caminar" con las secciones de acero fabricadas y colocarlas donde se requiera con relativa facilidad.
Una grúa de plataforma de carga es una pequeña grúa de 4 ruedas con un brazo giratorio de 360 grados colocado justo en el centro y una cabina de operador ubicada en un extremo debajo de este brazo. La sección trasera alberga el motor y el área sobre las ruedas es una plataforma plana. La plataforma de carga, un invento muy estadounidense, puede levantar una carga en un espacio reducido y luego cargarla en el espacio de la plataforma alrededor de la cabina o el motor y, posteriormente, trasladarla a otro sitio. El principio de la plataforma de carga es la versión estadounidense de la grúa de recogida y transporte y ambos permiten que la carga sea trasladada por la grúa en distancias cortas.
Los manipuladores telescópicos son carretillas elevadoras similares a las que tienen un conjunto de horquillas montadas en un brazo telescópico extensible como una grúa. Los primeros manipuladores telescópicos solo elevaban en una dirección y no giraban; [60] sin embargo, varios de los fabricantes han diseñado manipuladores telescópicos que giran 360 grados a través de una plataforma giratoria y estas máquinas parecen casi idénticas a la grúa todoterreno. Estos nuevos modelos de manipuladores/grúas telescópicos de 360 grados tienen estabilizadores que se deben bajar antes de levantar; sin embargo, su diseño se ha simplificado para que se puedan desplegar más rápidamente. Estas máquinas se utilizan a menudo para manipular palés de ladrillos e instalar cerchas de armazón en muchas obras nuevas y han erosionado gran parte del trabajo de las grúas telescópicas para camiones pequeñas. Muchas de las fuerzas armadas del mundo han comprado manipuladores telescópicos y algunos de estos son los tipos totalmente giratorios mucho más caros. Su capacidad todoterreno y su versatilidad en el sitio para descargar pallets usando horquillas o levantar como una grúa los convierten en una valiosa pieza de maquinaria.
Una grúa para colocar bloques es un tipo de grúa. Se utilizaba para instalar los grandes bloques de piedra que se utilizaban para construir rompeolas , diques y muelles de piedra .
Las grúas torre son una forma moderna de grúa de equilibrio que consta de las mismas partes básicas. Fijadas al suelo sobre una losa de hormigón (y a veces unidas a los lados de las estructuras), las grúas torre suelen ofrecer la mejor combinación de altura y capacidad de elevación y se utilizan en la construcción de edificios altos. La base se fija al mástil, que le da altura a la grúa. Además, el mástil se fija a la unidad de giro (engranaje y motor) que permite que la grúa gire. En la parte superior de la unidad de giro hay tres partes principales que son: el brazo horizontal largo (brazo de trabajo), el contrabrazo más corto y la cabina del operador.
La optimización de la ubicación de las grúas torre en los sitios de construcción tiene un efecto importante en los costos de transporte de materiales de un proyecto. [61]
El brazo largo horizontal es la parte de la grúa que lleva la carga. El contrabrazo lleva un contrapeso, normalmente de bloques de hormigón, mientras que el brazo suspende la carga hacia y desde el centro de la grúa. El operador de la grúa se sienta en una cabina en la parte superior de la torre o controla la grúa mediante un control remoto por radio desde el suelo. En el primer caso, la cabina del operador suele estar situada en la parte superior de la torre, unida a la plataforma giratoria, pero puede estar montada en el brazo o en la parte inferior de la torre. El gancho de elevación lo maneja el operador de la grúa utilizando motores eléctricos para manipular cables de acero a través de un sistema de poleas. El gancho se encuentra en el brazo largo horizontal para levantar la carga, que también contiene su motor.
Para enganchar y desenganchar las cargas, el operador suele trabajar en colaboración con un señalizador (conocido como "dogger", "rigger" o "swamper"). Normalmente están en contacto por radio y siempre utilizan señales manuales. El rigger o dogger dirige el programa de elevaciones de la grúa y es responsable de la seguridad del aparejo y de las cargas.
Las grúas torre pueden alcanzar una altura bajo gancho de más de 100 metros. [62]
Las grúas torre se utilizan ampliamente en la construcción y en otras industrias para elevar y mover materiales. Existen muchos tipos de grúas torre. Aunque son diferentes en cuanto a su tipo, las partes principales son las mismas, como se indica a continuación:
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Una grúa torre generalmente se ensambla mediante una grúa telescópica (móvil) de mayor alcance (ver también "grúa autoerigible" a continuación) y en el caso de grúas torre que se han levantado durante la construcción de rascacielos muy altos, a menudo se levantará una grúa más pequeña (o derrick ) hasta el techo de la torre terminada para desmontar la grúa torre después, lo que puede ser más difícil que la instalación. [65]
Las grúas torre se pueden operar mediante control remoto, eliminando la necesidad de que el operador de la grúa se siente en una cabina encima de la grúa.
Cada modelo y estilo distintivo de grúa torre tiene un diagrama de elevación predeterminado que se puede aplicar a cualquier radio disponible, según su configuración. De manera similar a una grúa móvil, una grúa torre puede levantar un objeto de una masa mucho mayor más cerca de su centro de rotación que en su radio máximo. Un operador manipula varias palancas y pedales para controlar cada función de la grúa.
Cuando se utiliza una grúa torre cerca de edificios, carreteras, líneas eléctricas u otras grúas torre, se utiliza un sistema anticolisión para grúas torre . Este sistema de asistencia al operador reduce el riesgo de que se produzca una interacción peligrosa entre una grúa torre y otra estructura.
En algunos países, como Francia, los sistemas anticolisión para grúas torre son obligatorios. [66]
Las grúas torre autoerigibles, que generalmente son un tipo de grúas torre operadas por un operario a pie, se transportan como una sola unidad y pueden ser ensambladas por un técnico calificado sin la ayuda de una grúa móvil más grande. Son grúas con giro inferior que se apoyan sobre estabilizadores, no tienen contrapluma, tienen sus contrapesos y lastre en la base del mástil, no pueden trepar por sí solas, tienen una capacidad reducida en comparación con las grúas torre estándar y rara vez tienen cabina para el operador.
En algunos casos, las grúas torre autoerigibles más pequeñas pueden tener ejes instalados permanentemente en la sección de la torre para facilitar la maniobra de la grúa en el lugar.
Las grúas torre también pueden utilizar un bastidor hidráulico para elevarse y añadir nuevas secciones a la torre sin necesidad de otras grúas adicionales que las ayuden más allá de la etapa de ensamblaje inicial. De esta manera, pueden crecer hasta casi cualquier altura necesaria para construir los rascacielos más altos cuando se las ata a un edificio a medida que este se eleva. La altura máxima sin soporte de una grúa torre es de alrededor de 80 m. [67] Para ver un video de una grúa que crece más, consulte "Crane Building Itself" en YouTube. [68]
Para ver otra animación de una grúa de este tipo en uso, consulte "SAS Tower Construction Simulation" en YouTube. [69] Aquí, la grúa se utiliza para erigir un andamio que, a su vez, contiene un pórtico para levantar secciones de la torre de un puente.
Muchas grúas torre están diseñadas para "saltar" en etapas, elevándose efectivamente al siguiente nivel. Un ejemplo especial de grúa trepadora fue presentado por Lagerwey Wind y Enercon [ Este párrafo necesita cita(s) ] para construir una torre de turbina eólica , donde en lugar de erigir una grúa grande, una grúa trepadora más pequeña puede elevarse con la construcción de la estructura, levantar la carcasa del generador hasta su parte superior, agregar las palas del rotor y luego descender.
Un reach stacker es un vehículo que se utiliza para manipular contenedores de carga intermodal en terminales pequeñas o puertos de tamaño medio. Los reach stackers son capaces de transportar un contenedor a distancias cortas con gran rapidez y apilarlos en varias filas en función de su acceso.
Una grúa de elevación lateral es un camión o semirremolque para carretera , capaz de elevar y transportar contenedores que cumplen con las normas ISO . La elevación de contenedores se realiza con polipastos paralelos similares a grúas, que pueden levantar un contenedor desde el suelo o desde un vehículo ferroviario .
Un elevador de viaje (también llamado grúa pórtico para barcos o grúa para barcos) es una grúa con dos paneles laterales rectangulares unidos por una única viga que los atraviesa en la parte superior de un extremo. La grúa es móvil con cuatro grupos de ruedas orientables, una en cada esquina. Estas grúas permiten sacar del agua barcos con mástiles o superestructuras altas y transportarlos por muelles o puertos deportivos. [70] No debe confundirse con un dispositivo mecánico utilizado para transferir una embarcación entre dos niveles de agua, que también se denomina elevador de barcos .
Un Straddle Carrier mueve y apila contenedores intermodales .
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Las grúas de anillo son unas de las grúas terrestres más grandes y pesadas jamás diseñadas. Una vía en forma de anillo sostiene la superestructura principal, lo que permite soportar cargas extremadamente pesadas (hasta miles de toneladas).
The "hammerhead", or giant cantilever, crane is a fixed-jib crane consisting of a steel-braced tower on which revolves a large, horizontal, double cantilever; the forward part of this cantilever or jib carries the lifting trolley, the jib is extended backwards in order to form a support for the machinery and counterbalancing weight. In addition to the motions of lifting and revolving, there is provided a so-called "racking" motion, by which the lifting trolley, with the load suspended, can be moved in and out along the jib without altering the level of the load. Such horizontal movement of the load is a marked feature of later crane design.[71] These cranes are generally constructed in large sizes and can lift up to 350 tons.[72]
The design of Hammerkran evolved first in Germany around the turn of the 19th century and was adopted and developed for use in British shipyards to support the battleship construction program from 1904 to 1914. The ability of the hammerhead crane to lift heavy weights was useful for installing large pieces of battleships such as armour plate and gun barrels. Giant cantilever cranes were also installed in naval shipyards in Japan and in the United States. The British government also installed a giant cantilever crane at the Singapore Naval Base (1938) and later a copy of the crane was installed at Garden Island Naval Dockyard in Sydney (1951). These cranes provided repair support for the battle fleet operating far from Great Britain.
In the British Empire, the engineering firm Sir William Arrol & Co. was the principal manufacturer of giant cantilever cranes; the company built a total of fourteen. Among the sixty built in the world, few remain; seven in England and Scotland of about fifteen worldwide.[73]
The Titan Clydebank is one of the four Scottish cranes on the River Clyde and preserved as a tourist attraction.
Normally a crane with a hinged jib will tend to have its hook also move up and down as the jib moves (or luffs). A level luffing crane is a crane of this common design, but with an extra mechanism to keep the hook at the same level when the jib is pivoted in or out.
An overhead crane, also known as a bridge crane, is a type of crane where the hook-and-line mechanism runs along a horizontal beam that itself runs along two widely separated rails. Often it is in a long factory building and runs along rails along the building's two long walls. It is similar to a gantry crane. Overhead cranes typically consist of either a single beam or a double beam construction. These can be built using typical steel beams or a more complex box girder type. Pictured on the right is a single bridge box girder crane with the hoist and system operated with a control pendant. Double girder bridge are more typical when needing heavier capacity systems from 10 tons[which?] and above. The advantage of the box girder type configuration results in a system that has a lower deadweight yet a stronger overall system integrity. Also included would be a hoist to lift the items, the bridge, which spans the area covered by the crane, and a trolley to move along the bridge.
The most common overhead crane use is in the steel industry. At every step of the manufacturing process, until it leaves a factory as a finished product, steel is handled by an overhead crane. Raw materials are poured into a furnace by crane, hot steel is stored for cooling by an overhead crane, the finished coils are lifted and loaded onto trucks and trains by overhead crane, and the fabricator or stamper uses an overhead crane to handle the steel in his factory. The automobile industry uses overhead cranes for handling of raw materials. Smaller workstation cranes handle lighter loads in a work-area, such as CNC mill or saw.
Almost all paper mills use bridge cranes for regular maintenance requiring removal of heavy press rolls and other equipment. The bridge cranes are used in the initial construction of paper machines because they facilitate installation of the heavy cast iron paper drying drums and other massive equipment, some weighing as much as 70 tons.
In many instances the cost of a bridge crane can be largely offset with savings from not renting mobile cranes in the construction of a facility that uses a lot of heavy process equipment.
This electric overhead traveling crane is most common type of overhead crane, found in many factories. These cranes are electrically operated by a control pendant, radio/IR remote pendant, or from an operator cabin attached to the crane.
A gantry crane has a hoist in a fixed machinery house or on a trolley that runs horizontally along rails, usually fitted on a single beam (mono-girder) or two beams (twin-girder). The crane frame is supported on a gantry system with equalized beams and wheels that run on the gantry rail, usually perpendicular to the trolley travel direction. These cranes come in all sizes, and some can move very heavy loads, particularly the extremely large examples used in shipyards or industrial installations. A special version is the container crane (or "Portainer" crane, named by the first manufacturer), designed for loading and unloading ship-borne containers at a port.
Most container cranes are of this type.
A jib crane is a type of crane - not to be confused with a crane rigged with a jib to extend its main boom - where a horizontal member (jib or boom), supporting a moveable hoist, is fixed to a wall or to a floor-mounted pillar. Jib cranes are used in industrial premises and on military vehicles. The jib may swing through an arc, to give additional lateral movement, or be fixed. Similar cranes, often known simply as hoists, were fitted on the top floor of warehouse buildings to enable goods to be lifted to all floors.
Bulk-handling cranes are designed from the outset to carry a shell grab or bucket, rather than using a hook and a sling. They are used for bulk cargoes, such as coal, minerals, scrap metal etc.
A crane with a forklift type mechanism used in automated (computer-controlled) warehouses (known as an automated storage and retrieval system (AS/RS)). The crane moves on a track in an aisle of the warehouse. The fork can be raised or lowered to any of the levels of a storage rack and can be extended into the rack to store and retrieve the product. The product can in some cases be as large as an automobile. Stacker cranes are often used in the large freezer warehouses of frozen food manufacturers. This automation avoids requiring forklift drivers to work in below-freezing temperatures every day.
Floating cranes are used mainly in bridge building and port construction, but they are also used for occasional loading and unloading of especially heavy or awkward loads on and off ships. Some floating cranes are mounted on pontoons, others are specialized crane barges with a lifting capacity exceeding 10,000 short tons (8,929 long tons; 9,072 t) and have been used to transport entire bridge sections. Floating cranes have also been used to salvage sunken ships.
Crane vessels are often used in offshore construction. The largest revolving cranes can be found on SSCV Sleipnir, which has two cranes with a capacity of 10,000 tonnes (11,023 short tons; 9,842 long tons) each. For 50 years, the largest such crane was "Herman the German" at the Long Beach Naval Shipyard, one of three constructed by Nazi Germany and captured in the war. The crane was sold to the Panama Canal in 1996 where it is now known as Titan.[74]
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Deck cranes, also known as shipboard or cargo cranes,[75] are located on ships and boats, used for cargo operations where no shore unloading facilities are available, raising and lowering loads (such as shellfish dredges and fish nets) into the water, and small boat unloading and retrieval. Most are diesel-hydraulic or electric-hydraulic, supporting an increasingly automated control interface.[76]
A railroad crane has flanged wheels for use on railroads.
The simplest form is a crane mounted on a flatcar. More capable devices are purpose-built. Different types of crane are used for maintenance work, recovery operations and freight loading in goods yards and scrap handling facilities.
Aerial cranes or "sky cranes" usually are helicopters designed to lift large loads. Helicopters are able to travel to and lift in areas that are difficult to reach by conventional cranes. Helicopter cranes are most commonly used to lift loads onto shopping centers and high-rise buildings. They can lift anything within their lifting capacity, such as air conditioning units, cars, boats, swimming pools, etc. They also perform disaster relief after natural disasters for clean-up, and during wild-fires they are able to carry huge buckets of water to extinguish fires.
Some aerial cranes, mostly concepts, have also used lighter-than air aircraft, such as airships.
Lifetime of existing cranes made of welded metal structures can often be extended for many years by after treatment of welds. During development of cranes, load level (lifting load) can be significantly increased by taking into account the IIW recommendations, leading in most cases to an increase of the permissible lifting load and thus to an efficiency increase.[77]
The generally accepted definition of a crane is a machine for lifting and moving heavy objects by means of ropes or cables suspended from a movable arm. As such, a lifting machine that does not use cables, or else provides only vertical and not horizontal movement, cannot strictly be called a 'crane'.
Types of crane-like lifting machine include:
More technically advanced types of such lifting machines are often known as "cranes", regardless of the official definition of the term.
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Crane operators are skilled workers and heavy equipment operators.
Key skills that are needed for a crane operator include:
The ISO 4306 series of specifications establish the vocabulary for cranes:[80]
The earliest recorded version or concept of a crane was called a Shaduf and used over 4,000 years by the Egyptians to transport water.
History of cranes
