Tipos de polipastos
Polipastos manuales
Los polipastos manuales son dispositivos de elevación no motorizados operados únicamente por esfuerzo humano, que brindan ventaja mecánica a través de sistemas de engranajes y mecanismos de frenado para elevar o bajar cargas sin depender de fuentes de energía eléctrica o neumática. Estos dispositivos son esenciales en entornos donde se prioriza la portabilidad y la simplicidad, como talleres, obras de construcción y operaciones de mantenimiento. Los subtipos comunes incluyen polipastos de cadena manuales, que cumplen con estándares de seguridad como los descritos en ASME B30.16 para polipastos aéreos y estacionarios,[28] y polipastos de palanca, que cumplen con ASME B30.21.[3]
Los polipastos de cadena manuales funcionan cuando el usuario tira de una cadena manual suelta, que hace girar la rueda de la cadena de carga para enrollar la cadena de carga alrededor de una rueda dentada, elevando así la carga adjunta. Este mecanismo a menudo incorpora un engranaje diferencial tipo Weston para autobloqueo, donde dos poleas coaxiales de diámetros ligeramente diferentes crean un efecto diferencial que evita el descenso involuntario de la carga al requerir más fuerza para bajar que para sostener. Las capacidades de estos polipastos suelen oscilar entre 0,5 y 20 toneladas, lo que los hace adecuados para aplicaciones de taller que involucran cargas de moderadas a pesadas, como posicionamiento de maquinaria o materiales.[29][30]
Los polipastos de palanca, también conocidos como polipastos de trinquete o de arrastre, utilizan una palanca operada manualmente que acciona un sistema de trinquete y trinquete para hacer avanzar la cadena o el cable de carga en incrementos cortos, lo que permite un control preciso sobre las acciones de elevación o tracción. La configuración de doble línea permite tanto la elevación vertical como la tracción horizontal, y el trinquete garantiza un movimiento incremental y una sujeción segura. Estos polipastos son particularmente ideales para espacios reducidos debido a su diseño compacto y están disponibles en capacidades de carga de 0,75 toneladas a 9 toneladas, y admiten tareas como tensar o alinear componentes en áreas confinadas.[31][32]
La mecánica principal de los polipastos manuales depende de la reducción de engranajes para amplificar la fuerza de entrada humana y de los frenos de fricción, generalmente de disco o de trinquete, para proporcionar un descenso controlado y una sujeción segura de la carga sin el esfuerzo continuo del operador. Los trenes de engranajes, que a menudo constan de dos o tres etapas de engranajes rectos, logran la ventaja mecánica necesaria, mientras que las superficies de fricción se activan automáticamente al soltar el mecanismo operativo. Las velocidades de elevación típicas varían de 10 a 30 pies por minuto, influenciadas por la velocidad de tracción del operador y el peso de la carga.[33][34][35]
Los polipastos manuales ofrecen ventajas clave, incluida la ausencia de necesidad de electricidad, lo que mejora su portabilidad y usabilidad en ubicaciones remotas o peligrosas, junto con bajos requisitos de mantenimiento debido a que tienen menos piezas móviles en comparación con las alternativas eléctricas. Sin embargo, presentan desventajas como la fatiga del operador durante levantamientos pesados o repetidos, ya que el esfuerzo físico requerido puede provocar tensión musculoesquelética durante el uso prolongado.[21][36]
Polipastos motorizados
Los polipastos motorizados dependen de fuentes de energía externas para automatizar el proceso de elevación, lo que los distingue de las variantes manuales al mejorar la eficiencia, la velocidad y la capacidad para tareas repetitivas o exigentes. Estos dispositivos convierten la energía eléctrica, neumática o hidráulica en movimiento mecánico a través de motores o actuadores, lo que permite un manejo preciso de la carga en entornos industriales. Son comunes en los polipastos eléctricos los mecanismos de seguridad como los frenos electromagnéticos, que se activan instantáneamente ante una pérdida de energía para evitar el descenso incontrolado, y los accionamientos inversores que facilitan los arranques y paradas suaves para reducir el estrés mecánico.[37] Además, a menudo se integran perfectamente con puentes grúa o sistemas de monorraíl para mejorar la movilidad y optimizar el flujo de trabajo en líneas de montaje o almacenes.[38]
Los polipastos eléctricos, el tipo más frecuente, emplean motores de CA o CC combinados con reducciones de engranajes, como engranajes helicoidales para un par elevado a bajas velocidades o engranajes helicoidales para un funcionamiento y una eficiencia más suaves.[39] Los controles de velocidad variable, generalmente a través de unidades de frecuencia variable (VFD), permiten a los operadores ajustar las tasas de elevación desde elevaciones lentas de precisión hasta ciclos más rápidos, lo que mejora la productividad en entornos dinámicos.[37] Con capacidades de carga que van desde 0,25 toneladas para modelos de cadena de servicio liviano hasta 100 toneladas en configuraciones de cable pesado, sobresalen en entornos de fábrica que requieren una operación frecuente y confiable durante períodos prolongados.[40]
Los polipastos neumáticos utilizan motores impulsados por aire comprimido, que generan un movimiento giratorio para enrollar cadenas o cuerdas, ofreciendo una alternativa antichispas ideal para atmósferas peligrosas o explosivas donde los equipos eléctricos presentan riesgos de ignición.[41] Su construcción liviana (a menudo entre un tercio y un octavo del peso de los modelos eléctricos equivalentes) facilita la portabilidad, mientras que las velocidades de elevación de hasta 100 pies por minuto permiten un manejo rápido en tareas de gran volumen.[42] Las capacidades generalmente alcanzan un máximo de 3 toneladas para las unidades estándar, aunque los modelos especializados alcanzan más, pero necesitan una infraestructura de aire comprimido dedicada, generalmente a una presión de 0,5 a 0,6 MPa, para un rendimiento constante.[43]
Los polipastos hidráulicos aprovechan el fluido presurizado de las bombas para impulsar pistones o cilindros, brindando un movimiento suave y controlable a través de una dinámica de fluidos incompresible que minimiza las sacudidas y permite un posicionamiento preciso.[44] Adecuadas para aplicaciones marinas y costa afuera exigentes, como plataformas petrolíferas o barcos, manejan capacidades superiores a 50 toneladas (hasta miles en sistemas de grúas integradas) donde prevalecen la resiliencia ambiental y las demandas de carga elevadas.[45] Si bien son más lentos que sus homólogos eléctricos o neumáticos, con velocidades a menudo inferiores a 50 pies por minuto, incorporan protección inherente contra sobrecargas a través de válvulas de alivio de presión que ventilan automáticamente el exceso de líquido para evitar fallas estructurales durante las cargas máximas.[46]
Polipastos Especializados
Los polipastos especializados son adaptaciones de diseños estándar para satisfacer las demandas de industrias particulares o entornos desafiantes, incorporando características como mayor durabilidad, configuraciones de montaje específicas y mejoras de seguridad para aplicaciones específicas. Estas variantes priorizan la funcionalidad en entornos restringidos o de alto riesgo, como fábricas, edificios de gran altura, operaciones subterráneas y zonas peligrosas.[1]
Los polipastos aéreos están montados sobre vigas en I o equipados con carros que permiten desplazarse a lo largo de las pistas, lo que facilita el movimiento horizontal en entornos industriales como líneas de montaje. Utilizan mecanismos de cable o cadena para levantar, con capacidades de carga nominal que generalmente oscilan entre 1 y 50 toneladas, como está marcado en el equipo para una operación segura. Estos polipastos cumplen con estándares como ASME B30.2 para grúas puente y pórtico, lo que garantiza un manejo confiable de materiales en entornos de producción.[1]
Los polipastos de construcción sirven como plataformas temporales para el transporte vertical de personal y materiales en las obras, con cabinas cerradas para seguridad y sistemas de accionamiento de piñón y cremallera que proporcionan un ascenso estable. Capaces de alcanzar alturas de hasta 500 metros agregando gradualmente mástiles guía, están diseñados para soportar velocidades del viento de acuerdo con estándares internacionales como EN 12159, que especifica los requisitos de resistencia para plataformas elevadas. Estos polipastos manejan cargas útiles desde 500 kg hasta 3 toneladas, lo que respalda un flujo de trabajo eficiente en proyectos de gran altura.[9][47]
Los polipastos de mina emplean sistemas Koepe o de tambor de fricción optimizados para pozos profundos, utilizando configuraciones de múltiples cables para izar contenedores cargados con mineral o personal en distancias de 150 a 2000 metros. Con capacidades de carga útil que van de 50 a 200 toneladas, estos sistemas minimizan el uso de energía al depender de la fricción en lugar del almacenamiento en tambores, e incorporan diseños a prueba de explosiones esenciales para el carbón subterráneo o ambientes volátiles. Fabricantes como ABB ofrecen soluciones integradas que incluyen controles eléctricos adaptados a profundidades y cargas tan exigentes.[48][49]
Otras variantes especializadas incluyen polipastos a prueba de explosiones para áreas peligrosas, que cuentan con componentes resistentes a chispas como ganchos de bronce y ruedas de latón para evitar la ignición en atmósferas inflamables clasificadas en Clase I, División 2. Los diseños de altura baja abordan las limitaciones de espacio mediante el uso de grandes diámetros de tambor para elevadores casi verticales mientras mantienen un espacio libre superior mínimo, con capacidades de hasta 80 toneladas adecuadas para naves industriales estrechas. Los polipastos articulados, a menudo integrados con sistemas de brazo o brazo, permiten maniobrar con precisión en ángulos incómodos, como en trayectorias curvas con radios de hasta 800 mm, lo que reduce la tensión en tareas de elevación repetitivas o desplazadas.[50][51][52]