ES2937812T3 - Grúa así como procedimiento para monitorizar el funcionamiento de una grúa de este tipo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para monitorear el funcionamiento de una grúa (1), en el que se determina y monitorea un centro de gravedad general de la grúa, posiblemente con una carga adjunta, en términos de su posición en relación con un borde de volteo. (20) de la grúa, en el que se determinan los posibles desplazamientos del centro de gravedad global causados por posibles cambios en diferentes variables operativas y/o de influencia, que comprenden al menos diferentes movimientos de la grúa, y los centros de gravedad globales futuros resultantes (x),donde el centro de gravedad global más crítico en relación con el borde de inclinación se determina a partir de la pluralidad determinada de centros de gravedad globales futuros y una posible restricción de los movimientos de la grúa se determina sobre la base de la posición de este centro de gravedad global futuro más crítico en relación con el borde de inflexión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Grúa así como procedimiento para monitorizar el funcionamiento de una grúa de este tipo

La presente invención se refiere a un procedimiento para monitorizar el funcionamiento de una grúa, en el que se determina un centro de gravedad global de la grúa con una carga dado el caso suspendida en esta y se monitoriza su posición con respecto a un borde de volqueo de la grúa. La invención se refiere además a una grúa, en particular una grúa giratoria de torre, con dispositivos de accionamiento para movimientos de grúa y/o carga, así como un dispositivo de control de grúa para controlar los dispositivos de accionamiento, en donde el dispositivo de control de grúa presenta un dispositivo de monitorización para monitorizar la carga de la grúa y limitar los movimientos de la grúa cuando se alcanza una carga crítica de la grúa.

En el caso de grúas tales como grúas de construcción, por ejemplo grúas de construcción móviles y/o telescópicas o grúas de torre, normalmente por medio de un dispositivo de control de la grúa o bien un dispositivo de monitorización implementado en esta se monitoriza si la estabilidad de la grúa está garantizada o si la carga de la grúa ha alcanzado un límite de carga crítico, de modo que la grúa amenaza con volcarse o corre peligro de otro modo, para entonces, dado el caso, desconectar los dispositivos de accionamiento correspondientes de la grúa a tiempo o permitir solo aquellos movimientos de la grúa que reducen o al menos no elevan adicionalmente la carga de la grúa, véase, por ejemplo, el documento EP 2 578 757 A1. En particular, la carga de elevación y el alcance de la carga de elevación pueden monitorizarse a este respecto, lo que puede realizarse, por ejemplo, a través de la determinación de la fuerza de tracción que actúa en el cable de elevación o un par inducido mediante esto en el cabrestante del cable de elevación y, en lo que respecta al alcance, a través de la posición de un carro de grúa o una longitud de cable de traslación del carro desenrollada. Sin embargo, dependiendo del tipo de grúa, los parámetros mencionados también pueden determinarse de manera diferente, por ejemplo, en el caso de grúas con pluma basculable, el alcance puede determinarse a través del ángulo de basculación y, dado el caso, la longitud de alcance en cada caso extendida telescópicamente.

Con la determinación de la carga de elevación y su alcance, puede determinarse como resultado un momento de carga que actúa sobre la grúa, que se puede comparar con un límite de carga correspondiente en forma de un momento límite para garantizar la estabilidad de la grúa. Si el dispositivo de monitorización detecta que se eleva una carga que generalmente es demasiado pesada o que cierta carga de elevación se desplaza demasiado hacia afuera de modo que el alcance se vuelva demasiado grande para esta carga, el dispositivo de control de grúa puede, por ejemplo, detener el accionamiento del mecanismo de elevación y el accionamiento del carro para asegurar la estabilidad de la grúa.

Sin embargo, la estabilidad de la grúa no depende exclusivamente de los parámetros mencionados, carga de elevación y alcance, sino que también se ve influida por otros parámetros de funcionamiento e influyentes, por ejemplo por la velocidad de movimiento y la aceleración. Por esta razón, el documento DE 102005035 729 A1, por ejemplo, propone reducir continuamente la velocidad de los accionamientos de la grúa cuando la grúa se acerca a su límite de carga mediante un correspondiente movimiento de la grúa. Además, para la monitorización de las cargas de la grúa, el documento DE 10 2008 021 627 A1 propone monitorizar el centro de gravedad global de la grúa, incluida la carga suspendida, para determinar su posición con respecto a un borde de volqueo de la grúa. El documento DE 102008 021627 A1 divulga todas las características del preámbulo de la reivindicación 1 o la reivindicación 12.

Además, la estabilidad de una grúa no solo depende en gran medida del momento de carga que carga la grúa, sino también de la base de apoyo sobre la que descansa o se apoya la grúa. Habitualmente, las grúas se apoyan en el suelo mediante soportes de suelo extensibles, de modo que suele resultar un cuadrilátero de apoyo, que se define mediante las líneas de conexión a través de los puntos de contacto. Tal cuadrilátero de apoyo da como resultado una dependencia direccional de la estabilidad, ya que en diferentes posiciones de rotación de la grúa sobre su eje de giro de la grúa vertical, el momento de la carga es contrarrestado por un contramomento de distinta magnitud, que resulta del diferente brazo de palanca de las fuerzas de apoyo sobre los soportes. Los soportes mencionados definen bordes de volqueo, de los que el punto de articulación de la parte superior giratoria de la grúa se encuentra a diferentes distancias, dependiendo del sentido en el que gire dicha parte superior.

Además, recientemente se han utilizado bases de apoyo ajustables de forma variable para poder adaptar el sistema de apoyo a las proporciones de espacio limitadas. Si, por ejemplo, una grúa se encuentra en proporciones de espacio muy estrechas en el borde de la carretera o acera, a veces no es posible extender completamente los soportes para fijar el cuadrado de apoyo más grande posible. Para poder seguir utilizando la grúa en dicha situación de montaje, es posible operar la grúa también con uno o más soportes de arriostramiento que solo están parcialmente extendidos, lo que, por supuesto, afecta la estabilidad y debe tenerse en cuenta por el dispositivo de monitorización de la grúa. Mediante la extensión no completa o distinta de los soportes del apoyo del suelo pueden resultar superficies de apoyo que se desvían de un cuadrado o un rectángulo, en las que los bordes de volqueo definidos por los puntos de contacto o las líneas de conexión a través de los puntos de contacto ya no pueden discurrir de manera rectangular o en paralelo uno con respecto a otro. Esto aumenta aún más la dependencia direccional de la estabilidad explicada anteriormente, ya que la grúa solo puede absorber un momento de carga menor cuando se hace girar la carga o la pluma sobre los soportes solo parcialmente extendidos, mientras que la grúa puede transferir un momento de carga mayor cuando se hace girar la pluma con la carga sobre los soportes estabilizadores completamente extendidos.

Para poder garantizar la seguridad de la grúa con tales apoyos del suelo configurables de forma variable, el documento DE 10 2008 021 627 A1 propone determinar los bordes de volqueo de la grúa dependiendo de una posición real alcanzada en cada caso de los soportes y determinar el centro de gravedad global del sistema de grúa, es decir, de la grúa con la carga suspendida en cada caso en esta. El centro de gravedad global determinado en cada caso se comprueba por el dispositivo de monitorización para determinar si se encuentra dentro de la superficie de apoyo fijada por los bordes de volqueo. La posición actual del centro de gravedad global en relación con la superficie de apoyo definida por los bordes de volqueo se muestra en una pantalla en la cabina de la grúa, para que el conductor de la grúa pueda detener el movimiento de la grúa a tiempo si el centro de gravedad global se aproxima peligrosamente a un borde de volqueo.

Sin embargo, con una monitorización de este tipo del centro de gravedad global y su posición con respecto a un borde de volqueo, no es muy fácil permitir, por un lado, un funcionamiento eficiente de la grúa, con el que el conductor de la grúa puede desplazar una carga útil desde un punto de partida hacia un punto objetivo utilizando las velocidades de desplazamiento disponibles en la medida de lo posible y, por otro lado, puede preverse una desconexión o ralentizamiento a tiempo de los movimientos de la grúa para evitar con seguridad una carga crítica en la grúa. Si, por ejemplo, se requieren grandes distancias entre el centro de gravedad global registrado en cada caso y un borde de volqueo como tope de seguridad, la movilidad o la capacidad de carga de la grúa se ven severamente limitadas. Por el contrario, si solo se requiere una distancia de seguridad más pequeña entre el centro de gravedad global y un borde de volqueo respectivo, es posible que no se pueda detener un movimiento de la grúa correspondiente con la suficiente rapidez.

Partiendo de esto, la presente invención se basa en el objetivo de crear una grúa mejorada así como un procedimiento mejorado para monitorizar el funcionamiento de una grúa, que eviten las desventajas del estado de la técnica y perfeccionen este último ventajosamente. En particular, debe garantizarse una limitación a tiempo de los movimientos críticos de la grúa sin limitar innecesariamente un funcionamiento eficaz de la grúa con altas capacidades de cambio.

De acuerdo con la invención, el objetivo mencionado se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 así como una grúa de acuerdo con la reivindicación 12. Formas de realización preferentes de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Por lo tanto, se propone ya no solo monitorizar el centro de gravedad global registrado en cada caso y su distancia de un borde de volqueo respectivo, sino también estimar de manera previsora posibles desplazamientos del centro de gravedad global bajo diversos parámetros de funcionamiento e influyentes y estimar, por medio de las futuras posiciones del centro de gravedad global que entran en consideración en relación con el borde de volqueo, la reserva de carga límite o de estabilidad que queda para poder iniciar las limitaciones necesarias de los movimientos de la grúa o las contramedidas. De acuerdo con la invención, se determinan posibles desplazamientos del centro de gravedad global mediante posibles modificaciones de distintos parámetros de funcionamiento y/o influyentes, que comprenden al menos distintos movimientos de la grúa, y futuras posiciones del centro de gravedad global que resultan de esto, a partir de las cuales se selecciona entonces el futuro centro de gravedad global más crítico con respecto al borde de volqueo. Por medio de la posición de este futuro centro de gravedad global más crítico con respecto a un borde de volqueo se determina entonces una posible limitación de los movimientos de la grúa. Mediante una determinación previsora de este tipo de futuras posiciones del centro de gravedad global con consideración de distintos parámetros de funcionamiento y/o influyentes y sus modificaciones, las contramedidas necesarias pueden iniciarse a tiempo sin limitar innecesariamente el funcionamiento de la grúa y la capacidad de rendimiento de la grúa.

En particular, por medio de la distancia del futuro centro de gravedad global más crítico seleccionado del borde de volqueo más cercano, puede determinarse una reserva de alcance, es decir, el recorrido aún posible que aumenta el alcance, que aún puede recorrerse sin poner en peligro la estabilidad de la grúa. En el caso de una grúa giratoria de torre, la reserva de alcance mencionada puede ser el recorrido por el que puede desplazarse aún hacia fuera el carro de grúa en la pluma. Teniendo en cuenta la dependencia direccional del alcance permitido debido a la superficie de apoyo normalmente no circular del apoyo del suelo de la grúa, puede determinarse sin embargo también una reserva de movimiento para un posible movimiento giratorio de la grúa por medio de dicha distancia del futuro centro de gravedad global más crítico del borde de volqueo. Por ejemplo, si la grúa gira alrededor de su eje de giro de grúa vertical hacia la derecha hacia un pie de apoyo menos extendido, el ángulo de giro hacia la derecha puede limitarse por medio de la mencionada distancia como reserva de movimiento.

El futuro centro de gravedad global más crítico mencionado puede determinarse a partir de las varias futuras posiciones del centro de gravedad global posibles, por ejemplo por medio de las distancias de los posibles futuros centros de gravedad global de los bordes de volqueo de la base de apoyo de la grúa. Si todos los posibles futuros centros de gravedad globales determinados se encuentran dentro de la superficie de apoyo fijada por los bordes de volqueo de la base de apoyo, puede seleccionarse como centro de gravedad global más crítico aquél que tiene la distancia más pequeña de un borde de volqueo. Sin embargo, si uno o varios futuros centros de gravedad globales posibles se encuentran fuera de la base de apoyo mencionada, puede seleccionarse el centro de gravedad global que se encuentra fuera o el centro de gravedad global que se encuentra fuera con la mayor distancia de un borde de volqueo.

Por medio de la distancia del centro de gravedad global más crítico seleccionado del borde de volqueo más cercano puede determinarse la reserva de carga o de estabilidad restante, en donde para el caso expuesto de un futuro centro de gravedad global que se encuentra fuera de la base de apoyo se obtiene una reserva de carga negativa, lo que puede conducir por ejemplo a que el dispositivo de monitorización detenga la grúa.

Ventajosamente, el dispositivo para determinar los futuros centros de gravedad globales no solo tiene en cuenta los diversos movimientos posibles de la grúa y las fuerzas de inercia inducidas por ello a partir, por ejemplo, de un posible movimiento de giro, una posible elevación y/o un posible movimiento transversal de la grúa, sino también los parámetros influyentes que van más allá.

En particular, puede determinarse un posible desplazamiento del centro de gravedad global que puede resultar de una carga del viento. Por ejemplo, puede utilizarse para esto una fuerza del viento, que resulta de la velocidad máxima admisible del viento con la que debe funcionar la grúa, o que resulta de la diferencia entre una velocidad actual del viento y la velocidad máxima admisible del viento mencionada.

Ventajosamente pueden determinarse y tenerse en cuenta a este respecto diferentes direcciones del viento y los diferentes desplazamientos resultantes del centro de gravedad global, en donde ventajosamente se debe tener en cuenta sólo una o algunas direcciones del viento que tienen una influencia desfavorable sobre la estabilidad de la grúa. Por ejemplo, para determinar un posible desplazamiento del centro de gravedad global, se puede tener en cuenta el viento por detrás y/o el viento por los lados con la velocidad máxima admisible en cada caso del viento.

En un perfeccionamiento de la invención, también puede determinarse una deformación estructural de la grúa, que puede resultar por medio de parámetros de funcionamiento y/o influyentes actuales y/o de modificaciones de estos parámetros e funcionamiento y/o influyentes, para la determinación del posible desplazamiento del centro de gravedad global. En particular, por ejemplo, puede calcularse la deformación de la grúa y el desplazamiento resultante del centro de gravedad global, que se produce mediante una determinada carga del viento, por ejemplo, con una velocidad del viento específica en caso de viento desde el frente o viento desde el lado. Como alternativa o adicionalmente, también puede calcularse una deformación de la grúa, que puede resultar mediante fuerzas de inercia al levantar la carga y/o desplazar el carro de grúa y/o girar la grúa alrededor de su eje de giro de grúa vertical y/o bascular hacia abajo y bascular hacia arriba la pluma.

Si, por ejemplo, el alcance de una carga que cuelga del gancho de una grúa giratoria de torre aumenta mediante el desplazamiento del carro de grúa, el centro de gravedad global no solo se desplaza hacia afuera por el recorrido del carro de grúa, sino también por la deformación por flexión de la torre que se produce. De manera similar, el centro de gravedad global puede desplazarse cuando, por ejemplo, la torre se deforma hacia adelante por una ráfaga de viento desde atrás.

Además, las fuerzas centrífugas pueden determinarse y tenerse en cuenta para el desplazamiento del centro de gravedad global. Cuando la grúa gira alrededor de su eje de giro de grúa vertical, tales fuerzas centrífugas pueden, por un lado, tirar de la carga en el gancho de carga hacia afuera, dependiendo de la profundidad de descenso del gancho de carga. Por otro lado, puede producirse una deformación adicional de la torre o también de la pluma basculante que puede extenderse telescópicamente si, además de la carga, un momento centrífugo correspondiente tira de la grúa.

Como alternativa o adicionalmente a los parámetros de influencia mencionados anteriormente, también se pueden tener en cuenta, por ejemplo, ciertos estados de falla y su repercusión sobre un desplazamiento del centro de gravedad global. En particular, se puede tener en cuenta un cable roto y se puede determinar su repercusión sobre un desplazamiento del centro de gravedad global. Una consideración de este tipo de una rotura de cable puede consistir, por un lado, en el hecho de que todo el sistema carece por un lado de la carga del gancho y su proporción en el centro de gravedad global y por otro lado que una carga dinámica actúa sobre la grúa debido al repentino desprendimiento de la carga del gancho, en particular en forma de una carga hacia la parte trasera de la grúa debido a la recuperación de deformaciones previamente existentes bajo carga.

Con respecto a los posibles desplazamientos a determinar y los futuros centros de gravedad globales resultantes de los mismos, ventajosamente se tienen en cuenta todos los posibles movimientos de la grúa, en donde pueden considerarse todos los ejes de movimiento en cada uno de sus dos sentidos. En el caso de una grúa giratoria de torre, puede considerarse en particular un desplazamiento del carro de grúa hacia fuera y hacia dentro, una subida y bajada del gancho de carga y un giro de la pluma alrededor del eje de giro de grúa vertical hacia la derecha y hacia la izquierda.

Las velocidades máximas de movimiento y/o las aceleraciones previstas de acuerdo con la determinación por el dispositivo de control de la grúa pueden utilizarse como base para determinar las fuerzas de inercia que resultan de dicho desplazamiento del carro, elevación y descenso del gancho de carga y giro de la pluma u otros movimientos de la grúa. Si el dispositivo de monitorización aún no ha especificado ninguna limitación de las velocidades de movimiento, pueden usarse como base por tanto las velocidades y aceleraciones de desplazamiento máximas. Si ya se han limitado las velocidades de desplazamiento o también una velocidad de desplazamiento individual, por ejemplo porque ya se ha realizado una aproximación a los límites de carga admisibles, las fuerzas de inercia pueden determinarse sobre la base de esta velocidad y/o aceleración ya limitadas y un posible desplazamiento del centro de gravedad global puede calcularse a partir de esto.

La limitación realizada por el dispositivo de monitorización por medio de la posición del futuro centro de gravedad global más crítico posible con respecto a un borde de volqueo puede ser fundamentalmente de diferentes tipos. Por ejemplo, todos los accionamientos de grúa pueden limitarse de manera correspondiente, por ejemplo prescribiendo una velocidad máxima reducida y/o prescribiendo un accionamiento individual de los accionamientos de grúa, en cuyo caso sólo puede funcionar uno de los varios accionamientos de grúa al mismo tiempo.

En particular, el dispositivo de monitorización también puede seleccionar o implementar selectivamente la limitación a implementar, y concretamente en particular por medio del movimiento de la grúa en el que se basaron el desplazamiento y el centro de gravedad global resultante, que entonces se seleccionó como el centro de gravedad global más crítico. Si el centro de gravedad global más crítico ha resultado, por ejemplo, de un movimiento giratorio de la grúa en sentido contrario a las agujas del reloj, por ejemplo porque esto conduciría a un soporte que solo se extiende parcialmente, el dispositivo de monitorización puede, por ejemplo, bloquear el mecanismo giratorio en la dirección de giro correspondiente, mientras que los movimientos de elevación y descenso del gancho de carga siguen siendo posibles sin restricciones. Adicionalmente a la limitación selectiva mencionada, también se puede evitar, restringir o limitar otro movimiento de la grúa que aumente el momento de vuelco, por ejemplo, un desplazamiento adicionalmente hacia fuera del carro de grúa de una grúa giratoria de torre.

En un perfeccionamiento ventajoso de la invención, los bordes de volqueo de la grúa se determinan por medio del respectivo estado extendido de los soportes del apoyo del suelo, para poder tener en cuenta diferentes configuraciones de soporte. Por ejemplo, los sensores pueden registrar el estado de extensión actual del soporte respectivo, para luego usar los valores de extensión registrados para determinar la base del soporte o los bordes de volqueo, que se pueden determinar usando líneas de conexión a través de los puntos de contacto.

Ventajosamente, la posición y/o la orientación de los bordes de volqueo también pueden tomarse de una memoria de datos en la que pueden almacenarse los bordes de volqueo y su posición y orientación para diferentes estados de extensión.

El dispositivo de monitorización del dispositivo de control de la grúa puede calcular los posibles desplazamientos y las posibles posiciones futuras del centro de gravedad global y su posición con respecto a los bordes de volqueo actualmente en base a un estado real respectivo, en particular en base a los valores actuales del sensor en cada caso de los parámetros relevantes. El dispositivo de monitorización toma como punto de partida a este respecto el centro de gravedad global actual y determina, por medio de los posibles parámetros de funcionamiento e influyentes y sus posibles modificaciones, tal como por ejemplo una activación de los accionamientos de la grúa, de las mencionadas fuerzas del viento o de posibles deformaciones, los posibles desplazamientos del centro de gravedad global actual y los posibles futuros centros de gravedad globales que resultan de esto, para realizar entonces de la manera mencionada las limitaciones de los movimientos de la grúa.

Como alternativa o adicionalmente, puede realizarse la determinación de las futuras posiciones del centro de gravedad teóricamente posibles sin embargo también fuera del dispositivo de control de la grúa y del dispositivo de monitorización, en particular ya de antemano utilizando un modelo que tenga en cuenta los diferentes estados de configuración posibles de la grúa y los parámetros de funcionamiento y/o influyentes relevantes y sus posibles modificaciones. Los conjuntos de parámetros calculados de antemano por medio del modelo pueden ponerse a disposición del dispositivo de control o del dispositivo de monitorización de la grúa, por ejemplo, por medio de una memoria de datos en la que se depositan los respectivos conjuntos de parámetros. El dispositivo de monitorización solo necesita acceder entonces a los conjuntos de parámetros mencionados y, en función del centro de gravedad global actual y/o las posiciones actuales del mecanismo giratorio, el carro de grúa, el gancho de carga y/o la pluma, consultar un conjunto de parámetros en cada caso relevante que contiene las posiciones futuras del centro de gravedad y se aplica para una respectiva posición y configuración actual de la grúa.

La invención se explica con más detalle a continuación con la ayuda de un ejemplo de realización preferente y dibujos correspondientes. En los dibujos muestran:

Fig. 1: una vista lateral esquemática de una grúa giratoria de torre móvil, cuya torre apoyada en una superestructura giratoria lleva una pluma con carro de grúa y cuyo carro se apoya en el suelo por soportes extensibles,

Fig. 2: una vista en planta de la grúa de la Figura 1, que muestra los cantos basculantes que se definen por los soportes extendidos del apoyo del suelo, así como la posición actual del centro de gravedad y las posibles posiciones futuras del centro de la gravedad y la posible transitabilidad de la carga útil, que pueden derivarse de las posibles posiciones futuras del centro de gravedad y la reserva de estabilidad resultante de ello,

Fig. 3: una representación del alcance permisible o los límites de alcance permisibles resultantes para diferentes cargas de elevación y para diferentes posiciones de pluma con soportes completamente extendidos del apoyo del suelo,

Fig. 4: una representación de los límites de alcance para diferentes cargas de elevación similares a la Figura 3, sin embargo para soportes no completamente extendidos del apoyo del suelo.

Como muestra la Fig. 1, la grúa 1 puede diseñarse como una grúa de construcción móvil o grúa giratoria de torre móvil, que comprende una torre 2, que se apoya en una plataforma giratoria 3, que se asienta sobre un carro inferior 4 y puede hacerse girar alrededor de un eje de giro vertical por medio de un dispositivo de accionamiento del mecanismo giratorio 9. Dicho carro inferior 4 puede estar configurado de manera desplazable como camión o de otra manera, dado el caso sin embargo también puede ser una base de apoyo firmemente anclada o apoyada.

La torre 2 puede llevar una pluma 5, que puede bascularse de arriba abajo alrededor de un eje de basculación horizontal, que discurre de manera transversal, véase la Fig. 1. Un dispositivo de accionamiento de basculación 12 para la pluma 5 puede, por ejemplo, bascular la pluma 5 a través de las cuerdas de sujeción.

Puede estar colocado de manera longitudinalmente desplazable un carro de grúa 6 en la mencionada pluma 5, que puede desplazarse mediante un dispositivo de accionamiento del carro de grúa 11, por ejemplo, a través de un cable de carro correspondiente. Un cable de elevación 8 puede pasar sobre dicho carro de grúa 6, al que se puede conectar un arnés de carga, por ejemplo en forma de gancho de carga 7, para levantar una carga de una manera en sí conocida. Un dispositivo de accionamiento del mecanismo de elevación 10 puede accionar un tambor del cable de elevación de manera correspondiente para ello.

Opcionalmente, y por lo tanto solo indicado, la grúa puede comprender otros dispositivos de accionamiento, por ejemplo, podría estar prevista una pluma telescópica con un dispositivo de accionamiento telescópico 13, un dispositivo de accionamiento de ajuste de lastre 15 para ajustar un lastre o un dispositivo de accionamiento transversal 14 para desplazar toda la grúa, lo que en la realización ilustrada de la grúa de construcción móvil no será el caso ya que esta está levantada sobre tacos para elevar cargas.

Los diversos accionamientos se controlan por un dispositivo de control de grúa 16 central que, de manera en sí conocida, puede prever palancas de accionamiento correspondientes para un operador de grúa u otros medios de entrada para que este pueda controlar los diversos ejes de movimiento de la grúa. El dispositivo de control de grúa 16 comprende un dispositivo de monitorización 17 que utiliza sensores adecuados para monitorizar la carga de la grúa que actúa sobre la grúa, en particular la carga de elevación recogida en el gancho de carga 7 así como y el alcance que tiene el gancho de carga 7 con respecto a la base de la grúa. El mencionado alcance puede determinarse, por ejemplo, a través de la posición del carro de grúa 6 sobre la pluma 5 y dado el caso del ángulo de basculación de la pluma 5 con respecto a la horizontal.

Los dispositivos de accionamiento mencionados y/o los elementos de grúa que pueden moverse por ellos pueden monitorizarse en su posición o en su estado de funcionamiento mediante sensores correspondientes, de modo que el dispositivo de control de grúa 16 o el dispositivo de monitorización 17 pueden determinar la posición actual de la grúa, es decir en particular, el ángulo de giro alrededor del eje de giro de la grúa 18 vertical y, por lo tanto, la orientación de la pluma 5, la posición del carro de grúa 6 en términos de distancia desde la torre 2, la profundidad de descenso del gancho de carga 6 y, dado el caso, el ángulo de basculación de la pluma 5 y la posición del lastre. Además, la carga recogida en el gancho de carga 6 puede determinarse mediante un sensor de carga de elevación que, por ejemplo, mide la carga en el mecanismo de elevación 10.

A partir de estas variables de estado actuales de la grúa 1, el dispositivo de monitorización 17 puede determinar el centro de gravedad global actual del sistema completo que consiste en la grúa 1 y la carga de elevación unida al gancho de carga 7, y concretamente en particular con respecto a la posición del centro de gravedad global actual con respecto a la superficie de contacto definida por el apoyo del suelo 19, lo que se muestra en la figura 2.

En la figura 2 está caracterizada con la letra y la posición actual del centro de gravedad global, que el dispositivo de monitorización 17 conoce o puede determinar a partir de las variables de estado indicadas, por ejemplo, puede calcular o puede leer a partir de un conjunto de parámetros determinados para la configuración de la grúa.

Por otro lado, el dispositivo de monitorización 17 mencionado puede determinar los bordes de volqueo 20 que resultan como líneas de conexión a través de los puntos de contacto del apoyo del suelo 19. Tal como muestra la figura 2, el apoyo del suelo 19 puede comprender, por ejemplo, cuatro soportes que pueden extenderse por pares hacia lados opuestos del tren de rodaje 4 y pueden bajarse al suelo en la respectiva posición extendida. Como muestra la figura 2, los soportes del apoyo del suelo 19 pueden extenderse en diferentes extensiones, de modo que pueden resultar diferentes geometrías de la superficie de apoyo definida por los bordes de volqueo 20. Básicamente es posible a este respecto que los soportes mencionados se puedan extender libremente, por ejemplo de forma continua o escalonada, de modo que pueden dar como resultado una pluralidad discrecional de superficies de contacto o de apoyo configuradas de forma diferente. En la práctica, sin embargo, puede tener sentido permitir solo algunos estados de extensión para los soportes, por ejemplo, de tal manera que cada soporte pueda extenderse 1/4, 2/4, 3/4 y 4/4 o, por ejemplo, 1/3, 2/3 y 3/3 ampliamente. Los bordes de volqueo 20 resultantes y su orientación pueden calcularse actualmente por el dispositivo de monitorización o bien por medio de señales de sensor o pueden leerse también valores almacenados en forma de conjuntos de parámetros para los estados de extensión permitidos y/o detectados.

A partir de la posición actual del centro de gravedad global, que se designa con y en la figura 2, el dispositivo de monitorización 17 puede determinar el desplazamiento del centro de gravedad global y, de manera correspondiente a esto, las posibles posiciones futuras del centro de gravedad global, que están caracterizadas con una x en la figura 2, en donde los posibles desplazamientos para diferentes parámetros de funcionamiento y/o influyentes y/o sus modificaciones pueden determinarse.

En particular, los distintos movimientos de la grúa pueden tenerse en cuenta para el posible desplazamiento del centro de gravedad global actual hacia un posible centro de gravedad global futuro, por tanto por ejemplo un giro de la grúa alrededor del eje de giro rotación de la grúa 18 vertical, una elevación o descenso de la carga en el gancho de carga 7, un desplazamiento del carro de grúa 6, una basculación hacia arriba o hacia abajo de la pluma 5, dado el caso una retracción y extensión telescópica de la pluma 5 y/o un desplazamiento del lastre.

Además de los posibles movimientos de la grúa y las fuerzas de inercia resultantes, también se pueden tener en cuenta parámetros influyentes externos sobre la grúa para la determinación de los posibles desplazamientos de la posición del centro de gravedad. En particular, pueden tenerse en cuenta las fuerzas del viento o una carga del viento sobre la grúa 1.

A este respecto, una carga del viento de este tipo puede tenerse en cuenta, por ejemplo, virtualmente en forma de una fuerza de inercia adicionalmente aplicada al gancho de carga cuando el viento presiona contra la torre desde atrás. Como alternativa o adicionalmente, dicha fuerza del viento también puede tenerse en cuenta en forma de un desplazamiento real del centro de gravedad global, en particular porque el viento desvía la carga de elevación recogida en el gancho de carga, en donde en este caso dado el caso la profundidad de descenso del gancho de carga 7 puede tenerse en cuenta, ya que en el caso del gancho de carga descendido más profundamente la carga puede desviarse más por el viento que en el caso del gancho de carga desplazado cerca del carro de grúa. Sin embargo, como alternativa o adicionalmente, también se puede tener en cuenta una deformación de la grúa, en particular una flexión de la torre 2 debido a una carga del viento, como se explicó al principio. Si, por ejemplo, la fuerza del viento presiona contra la torre 2 desde atrás, se deformará esta un poco hacia la pluma 3, lo que aumenta el alcance del gancho de carga 7 y, de manera correspondiente a esto, se desplaza el centro de gravedad global del sistema.

Para la determinación de los posibles futuros centros de gravedad globales x, también se puede tener en cuenta una deformación de la grúa 1, que puede ocurrir no solo de la manera mencionada por las cargas del viento, sino también por otras variables de carga, en particular la carga de elevación recogida en el gancho de carga 7 y las fuerzas de inercia de un giro de la grúa 1, un desplazamiento del carro de grúa 6, una elevación o descenso del gancho de carga 7 u otro de los movimientos de la grúa explicados.

Dado que la estructura de la grúa y, como resultado, sus propiedades de deformación bajo cargas son conocidas, su deformación puede calcularse o determinarse a partir de las fuerzas de inercia mencionadas, las fuerzas del viento y otras cargas que tiran de la grúa. Tales deformaciones de la estructura de la grúa pueden determinarse, por ejemplo, usando un modelo, en donde las deformaciones que ocurren para diferentes variables de carga pueden almacenarse como un conjunto de parámetros y pueden facilitarse de manera que pueden consultarse al dispositivo de control de la grúa 16 o al dispositivo de monitorización 17. Como alternativa, las deformaciones mencionadas sin embargo también podrían calcularse directamente de manera actual por medio de los parámetros influyentes.

Partiendo del centro de gravedad global actual y su posición, el dispositivo de monitorización 17 reconstruye por así decirlo los posibles parámetros de funcionamiento e influyentes y sus posibles desplazamientos, en particular los posibles movimientos de la grúa, las posibles cargas del viento y las posibles deformaciones de la grúa, y determina a partir de esto distintos posibles desplazamientos y las posibles posiciones futuras resultantes del centro de gravedad, que se caracterizan en la figura 2 con la variable de referencia x.

El dispositivo de monitorización 17 analiza las posibles posiciones futuras del centro de gravedad x para determinar su posición relativa con respecto a los bordes de volqueo 20 y selecciona como centro de gravedad global futuro más crítico aquél que se encuentra más cerca de uno de los bordes de volqueo 20. En la figura 2, este centro de gravedad global futuro crítico está caracterizado adicionalmente a la letra x también aún con el parámetro xk.

Por medio de la distancia del futuro centro de gravedad global crítico xk del borde de volqueo 20 más cercano, el dispositivo de monitorización 17 puede determinar la reserva de carga límite o estabilidad, y luego determinar a partir de dicha reserva de carga límite o estabilidad hasta qué punto se puede aumentar el alcance de la grúa, por ejemplo, mediante desplazamiento del carro de grúa 6 hacia fuera o basculación hacia abajo de la pluma 5 o la extensión telescópica de la pluma 5.

La capacidad de desplazamiento o la ampliación del alcance dada en caso de estabilidad aún garantizada, que se determinó de la manera mencionada a partir del futuro centro de gravedad global crítico, está simbolizada en la figura 2 por la flecha que conecta las dos posiciones del carro de grúa A y B.

Teniendo en cuenta los bordes de volqueo 20 y el respectivo alcance y posición, que pueden modificarse debido a la extensión de los soportes, el dispositivo de monitorización 17 puede determinar los posibles nuevos sitios de la carga útil para todas las posiciones de la pluma o posiciones giratorias de la grúa 1 para una carga de elevación recogida en cada caso en el gancho de carga 7. Estos posibles nuevos sitios de la carga útil para todas las posiciones de la pluma están caracterizados en la figura 2 con el número de referencia 21 y dan como resultado, aproximadamente, en términos generales, un cuadrilátero, cuyos ejes principales están orientados aproximadamente a los ejes principales de la superficie de contacto del apoyo del suelo 19, que viene determinado por los estados extendidos de los soportes.

Como ilustra la figura 2, este límite de alcance 21 depende de la dirección para una carga de elevación específica recogida en el gancho de carga 6 y varía para diferentes posiciones de la pluma o dependiendo del ángulo de giro de la pluma 5 sobre el eje de giro de grúa 18 vertical.

Como muestra la figura 3, para diferentes cargas útiles o diferentes cargas de elevación unidas al gancho de carga 7, pueden determinarse en cada caso correspondientes límites de alcance 21, cada vez mayores o menores, por medio de los cuales la grúa 1 o su dispositivo de monitorización 17 saben cómo de extensamente puede moverse aún una carga recogida en el gancho de carga 7 mediante los correspondientes movimientos de la grúa. Dado que los límites de alcance 21 especificados no tienen forma circular alrededor del eje de giro de grúa 18, sino que tienen un contorno aproximadamente rectangular o cuadrado, pueden conseguirse los límites de alcance 21 mencionados no solo mediante un desplazamiento del carro de grúa 6 hacia fuera o bien una basculación hacia abajo de la pluma 5, sino también mediante un giro de la grúa 1 alrededor de su eje de giro de grúa 18 vertical.

De manera correspondiente a esto, el dispositivo de monitorización 17 puede desconectar y/o ralentizar y/o limitar selectivamente el movimiento de la grúa que conduciría a que se alcance o se acerque más al límite de alcance 21 mencionado, por tanto en particular, un desplazamiento hacia fuera del carro de grúa 6 y un movimiento de giro correspondiente alrededor del eje de giro de grúa 18.

Como muestra una comparación de las figuras 3 y 4, resultan límites de alcance 21 formados de manera diferente para diferentes estados de extensión de los soportes del apoyo del suelo 19.

Con ello, el procedimiento descrito para monitorizar el funcionamiento de una grúa así como la grúa correspondiente que acompaña a esto con el dispositivo de monitorización diseñado apropiadamente para esto, se caracteriza, entre otras cosas, por los siguientes aspectos ventajosos:

- El procedimiento de cálculo proporciona a este respecto conocimientos de todas las posibles posiciones del centro de gravedad del sistema global que pueden resultar debido a influencias externas (por ejemplo, viento), fuerzas de inercia, ciertos estados de falla (por ejemplo, rotura de cable) u otras influencias.

- Partiendo de la configuración de la grúa y la posición de carga existentes en cada caso, se tienen en cuenta todos los estados del sistema con las correspondientes posiciones del centro de gravedad que podrían resultar durante el funcionamiento.

- Con el presente procedimiento se tienen en cuenta las deformaciones del sistema de grúa a la hora de determinar las posiciones del centro de gravedad.

- A este respecto, a partir de todos los estados examinados, se utilizan aquellos que conducirían a la menor seguridad contra el vuelco del sistema o a la superación de las cargas de los componentes individuales.

- El procedimiento de cálculo subyacente está diseñado de tal manera que se cumplan las normas de cálculo y los estándares de cálculo especificados para la configuración de la grúa existente en cada caso y el uso de la grúa actualmente existente.

- El procedimiento proporciona las posibles posiciones del centro de gravedad del sistema para todos los posibles estados del sistema de forma previsora. A partir de esto, las posiciones de carga permitidas y las pendientes asociadas para todas las posibles direcciones de movimiento de la parte superior de la grúa y la carga pueden determinarse en cualquier momento y usarse para controlar los movimientos de la grúa.

- Al determinar el tamaño de carga permitido y la posición de la carga, se utilizan límites adicionales almacenados en el dispositivo de control. Esto significa que se pueden tener en cuenta otros estados límite del sistema de los componentes estructurales implicados.

- Las presiones de soporte podrían depositarse en el dispositivo de control y usarse para monitorización/redundancia adicional.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para monitorizar el funcionamiento de una grúa (1), en el que se determina un centro de gravedad global (y) de la grúa (1) con una carga dado el caso colocada en esta, y se monitoriza su posición con respecto a un borde de volqueo (20) de la grúa (1), caracterizado por que se determinan posibles desplazamientos del centro de gravedad global mediante posibles modificaciones de diversos parámetros de funcionamiento y/o influyentes, que comprenden al menos distintos movimientos de la grúa, y posiciones futuras del centro de gravedad global (x) que resultan mediante esto, en donde a partir de las varias posiciones futuras del centro de gravedad global (x) determinadas se determina el centro de gravedad global más crítico (xk) con respecto al borde de volqueo (20) y por medio de la posición de este futuro centro de gravedad global más crítico (xk) con respecto al borde de volqueo (20) se determina una posible limitación de los movimientos de la grúa.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior, en donde el futuro centro de gravedad global más crítico (xk) se selecciona por medio de su distancia del borde de volqueo (20), en donde a partir de la distancia del centro de gravedad global más crítico seleccionado del borde de volqueo (20), se determina una reserva de carga límite y/o de estabilidad, por medio de la cual se limitan o se liberan opcionalmente movimientos de la grúa que elevan el momento de vuelco y/o que reducen la estabilidad.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la posible limitación mencionada de movimientos de la grúa comprende una desconexión y/o limitación de un movimiento de la grúa, una reducción de la velocidad máxima o aceleración máxima de un movimiento de la grúa y/o una limitación de una operación individual de un accionamiento de grúa en caso de otros accionamientos de grúa detenidos al mismo tiempo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde un posible desplazamiento del centro de gravedad global y una posible posición futura del centro de gravedad global (y) asociada a ello se determina mediante una carga del viento que se produce, en particular máxima admisible.

5. Procedimiento según la reivindicación anterior, en donde se determina un posible desplazamiento del centro de gravedad global considerando la carga del viento de al menos una determinada dirección del viento, en particular una dirección del viento por detrás y/o una dirección del viento por los lados.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se determina un posible desplazamiento del centro de gravedad global y una posible posición futura del centro de gravedad global (y) asociada a ello como resultado de una deformación de la grúa (1).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde un posible desplazamiento del centro de gravedad global y un posible futuro centro de gravedad global (y) asociado a ello se determina mediante la influencia de las fuerzas de inercia de los movimientos de la grúa, en particular de un giro, una elevación y/o un desplazamiento del carro.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde un posible desplazamiento del centro de gravedad global y una posible posición futura del centro de gravedad global (y) asociada a ello se determina considerando una fuerza centrífuga que actúa sobre la grúa (1) y/o la carga de elevación unida a esta.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde se determina el borde de volqueo (20) y su posición y orientación con respecto al eje de giro de grúa (18) vertical dependiendo de la amplitud de extensión de los soportes de un apoyo del suelo (19).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde para una carga de elevación respectiva recogida en el gancho de carga (7) y/o en cada caso para cargas de elevación recogidas en el gancho de carga (7) discrecionales dependiendo del borde de volqueo (20) y su posición y dependiendo de los posibles desplazamientos determinados del centro de gravedad global se determina en cada caso un límite de alcance (21), que asume valores distintos para las distintas posiciones de giro de la grúa (1).

11. Procedimiento según la reivindicación anterior, en donde por medio del límite de alcance (21) no circular para la carga de elevación recogida en cada caso en el gancho de carga (7) se limita un desplazamiento del carro de grúa (6) hacia fuera y/o una basculación hacia abajo de la pluma (5) por un lado y un giro de la grúa alrededor del eje de giro de grúa (18) vertical.

12. Grúa, en particular grúa giratoria de torre, con dispositivos de accionamiento (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) para movimientos de la grúa y/o la carga, así como un dispositivo de control de grúa (16) para controlar los dispositivos de accionamiento, en donde el dispositivo de control de grúa (16) presenta un dispositivo de monitorización (17) para monitorizar la carga de la grúa y limitar los movimientos de la grúa cuando se alcanzan las cargas críticas de la grúa, en donde el mencionado dispositivo de monitorización (17) está configurado para monitorizar un centro de gravedad global (x) de la grúa con un carga dado el caso suspendida en la misma para determinar su posición con respecto a un borde de volqueo (20) de la grúa (1), caracterizada por que el dispositivo de monitorización (17) está configurado para determinar posibles desplazamientos del centro de gravedad global (x) mediante posibles modificaciones de distintos parámetros de funcionamiento y/o influyentes, que comprenden al menos distintos movimientos de la grúa, y futuras posiciones del centro de gravedad global (y) que resultan mediante esto, así como para determinar a partir de las futuras varias posiciones del centro de gravedad global (y) determinadas el centro de gravedad global más crítico (xk) con respecto al borde de volqueo (20) y para determinar por medio de la posición de este futuro centro de gravedad global más crítico (xk) con respecto al borde de volqueo (20) una posible limitación de los movimientos de la grúa.