Guía de tambores y poleas para cables de acero según ISO 16625
Resumen de la norma: La norma ISO 16625 «Grúas — Selección y mantenimiento de tambores de cable y poleas» es un documento técnico de carácter orientativo publicado por el comité técnico ISO/TC 96 de grúas. Esta norma establece de forma sistemática los métodos de cálculo para la selección de tambores de cable y poleas, los requisitos de materiales, las tolerancias dimensionales de las gargantas, las especificaciones de instalación y mantenimiento, así como los criterios de desecho. Se utiliza en combinación con la norma ISO 4308 — Selección de cables de acero para grúas, garantizando conjuntamente la seguridad y fiabilidad del sistema de transmisión del mecanismo de elevación.
El tambor de cable y las poleas son los componentes clave del sistema de transmisión del mecanismo de elevación en una grúa. La calidad de su selección y mantenimiento influye directamente en la vida útil del cable de acero y en la seguridad de las operaciones de izado. Una desviación dimensional superior a 0,5 mm en la ranura del tambor puede provocar un enrollamiento irregular del cable y daños por compresión localizada; un desgaste excesivo de la garganta de la polea puede ocasionar la salida del cable de la garganta y la aceleración de la rotura de alambres. La norma ISO 16625 ofrece una guía técnica estandarizada para la gestión del ciclo de vida completo de estos dos componentes críticos.
Selección del tambor y diseño de la ranura
La norma ISO 16625 establece el método para determinar el diámetro del tambor D: D ≥ h₁×d (donde d es el diámetro nominal del cable de acero y h₁ es el coeficiente de diámetro del tambor correspondiente a la Clase de Funcionamiento del mecanismo). Para mecanismos de elevación de clase M5, h₁=18; para clase M6, h₁=20; y para clase M7, h₁=22,4. Tomando como ejemplo un Puente Grúa de 10 t con clase M5 y cable de acero de 16 mm de diámetro, el diámetro mínimo del tambor sería D=18×16=288 mm, que se redondea al valor estándar de 320 mm.
En cuanto a la ranura del tambor, la profundidad estándar es h=0,33d~0,40d, el paso entre ranuras es p=d+(2~3) mm, y el radio del fondo de la ranura es R=0,53d~0,56d. La Rugosidad superficial interior de la ranura debe ser Ra≤3,2 μm, y tanto el fondo como las paredes de la ranura deben someterse a un tratamiento de Temple hasta alcanzar HRC45~50 para resistir el desgaste por contacto con el cable de acero. La altura de las pestañas laterales de la ranura debe ser ≥1,5d (≥1,0d si se dispone de dispositivo de enrollamiento), para evitar que el cable se salga de la garganta.
Selección de poleas y requisitos de la garganta
El diámetro de paso de la polea Dp (diámetro de la circunferencia que pasa por el centro del cable) se determina igualmente mediante Dp ≥ h₂×d. Los coeficientes h₂ para poleas fundidas según la Clase de Funcionamiento son: M5=20, M6=22,4, M7=25. La garganta de la polea adopta una sección en forma de U, con radio de fondo R=0,525d~0,550d y ángulo de garganta de 45°~60°. La Rugosidad de las paredes laterales de la garganta debe ser Ra≤6,3 μm.
La norma ISO 16625 clasifica los requisitos de materiales de las poleas según el grado de Resistencia del cable de acero: cuando la Resistencia a la Tracción del cable es ≤1770 MPa, las poleas pueden fabricarse en fundición dúctil QT500-7 o en Acero Fundido ZG270-500; cuando la Resistencia a la Tracción supera 1770 MPa (p. ej., grado 1960 MPa), la garganta de la polea debe someterse a temple por inducción de frecuencia media hasta HRC50~55, o bien fabricarse en acero aleado fundido ZG35CrMo con una capa de relleno resistente al desgaste en el fondo de la garganta. Para el rodamiento de polea se recomienda preferentemente el Rodamiento de Rodillos Esféricos de doble hilera, con tolerancia H7/g6 para garantizar un giro suave.
Instalación y calibración de la concentricidad
La norma ISO 16625 exige que la desviación de paralelismo entre el eje del tambor y el eje del Polipasto fijo sea ≤0,5 mm/m. La Planicidad de la superficie de montaje del Cojinete de tambor debe ser ≤0,1 mm/500 mm, verificándose con galga de espesores. El ángulo de desviación del cable sobre el tambor (ángulo entre el eje del cable y el eje de la ranura) debe ser ≤4° para tambores de Acabado brillante y ≤2,5° para tambores con ranura en espiral. Si se supera este ángulo, el cable presiona las pestañas de la ranura, acelerando el Desgaste e incluso provocando la salida del cable de la garganta.
Tras la instalación de las poleas, debe comprobarse manualmente la libertad de giro: las poleas de clase M5 o inferior deben poder girarse con una sola mano, mientras que las de clase M6 y superior deben girar fácilmente con una llave de palanca. Todas las poleas del Polipasto deben estar en el mismo plano, con una desviación de Planicidad del plano central de las gargantas ≤1/1000 de la distancia entre poleas. Una vez completada la instalación, se realizará una Prueba de Funcionamiento en vacío durante 30 minutos para verificar que el cable se enrolla de forma ordenada y que no se producen Ruido anormal por fricción.
Detección de desgaste y criterios de desecho
Los criterios de desecho por desgaste de la ranura del tambor según la norma ISO 16625 son los siguientes: cuando la pérdida de espesor de pared de la ranura supera el 20% del espesor original, el tambor debe sustituirse; si aparecen surcos de profundidad ≥1 mm o marcas de indentación del cable en el fondo de la ranura, se puede re-mecanizar la ranura en el torno (siempre que el espesor de pared restante sea ≥80% del espesor original).
Criterios de desecho para la garganta de la polea: cuando el desgaste del fondo de la garganta supera el 25% del diámetro del cable de acero, la polea debe sustituirse (por ejemplo, con cable de Φ16 mm, un desgaste de 4 mm en el fondo de la garganta implica el desecho); cuando el desgaste de las paredes laterales de la garganta alcanza el 30% del espesor original, debe sustituirse; si aparecen Grietas o desprendimientos en la Pestaña de rueda, la polea debe reemplazarse de inmediato, independientemente de la magnitud del daño.
Lubricación y mantenimiento diario
En condición de trabajo, la ranura del tambor y la garganta de la polea se autolubrican mediante la Grasa presente en la superficie del cable de acero. La norma ISO 16625 recomienda lubricar el cable de acero cada 200 horas de trabajo o al menos una vez al mes (lo que ocurra primero), utilizando una Grasa específica para cables de acero sin componentes ácidos ni resinosos (consistencia NLGI 2). El rodamiento de polea debe engrasarse con grasa de litio cada 500 horas de funcionamiento; si la temperatura del rodamiento supera los 70 ℃, el Intervalo de Lubricación debe acortarse.
La inspección rutinaria incluye: inspección visual para comprobar que el cable se enrolla ordenadamente, que no hay marcas brillantes anormales de Desgaste en las ranuras, que las poleas giran con suavidad y sin Ruido anormal, y que los Perno de la tapa del rodamiento no estén flojos. Trimestralmente, se medirá el Desgaste de las ranuras con un calibre vernier o una galga de perfiles, registrando los datos y realizando un análisis de tendencias.
| Clase de Funcionamiento | Tamborh₁ | Poleah₂ | Diámetro del cable16mm D | Diámetro del cable20mm D |
|---|---|---|---|---|
| M5 | 18 | 20 | ≥288320 | ≥360400 |
| M6 | 20 | 22.4 | ≥320355 | ≥448450 |
| M7 | 22.4 | 25 | ≥358400 | ≥500500 |
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué el cable de acero no se enrolla de forma ordenada en el tambor?
R: Hay cuatro causas principales: ① El ángulo de desviación del cable supera el límite de 2,5° establecido por ISO 16625; es necesario ajustar la posición de la polea fija o instalar un dispositivo de guiado del cable. ② La precisión de mecanizado de la garganta del cable es insuficiente, con tolerancias de paso fuera del rango de ±0,3 mm; se requiere rectificado en el torno. ③ La precarga inicial es insuficiente; al instalar un cable nuevo, debe enrollarse de 3 a 5 vueltas bajo una tracción del 10% al 15% de la carga de trabajo. ④ Torsión del cable de acero (característica inherente de los cables rotatorios); se puede optar por un cable de acero antigiratorio o instalar una articulación giratoria de liberación de par en el extremo del cable.
P: ¿Cuáles son los primeros signos de fallo en el rodamiento de polea?
R: Los primeros signos incluyen: ① Ruido anormal o clics periódicos en la polea durante el funcionamiento en vacío. ② Temperatura en la tapa del rodamiento notablemente superior a la de otras poleas (diferencia > 15 °C). ③ Resistencia irregular o sensación de agarrotamiento al girar la polea manualmente. ④ Oscilación periódica del borde exterior de la polea (desviación radial > 0,5 mm). Ante cualquiera de estos indicios, detenga la máquina inmediatamente y verifique el estado del rodamiento con un analizador de vibraciones o un estetoscopio industrial. Sustituya el rodamiento si es necesario para evitar que el cable roce contra una polea bloqueada y provoque la rotura del cable.
P: ¿Se puede reparar la garganta del tambor in situ?
R: Sí, pero con limitaciones. Si la garganta presenta surcos de profundidad 80 % del original, el tambor debe desmontarse y enviarse al taller de mecanizado para re-mecanizar la garganta en un torno de gran tamaño. Si tras el re-mecanizado la reducción del espesor de pared supera el 20 % o el aumento del diámetro de la garganta hace que el coeficiente de diámetro del tambor h₁ no cumpla con la Clase de Funcionamiento del mecanismo, será necesario sustituir el tambor por uno nuevo. La reparación de la garganta mediante soldadura in situ no está permitida según ISO 16625, ya que el aporte térmico altera la dureza superficial de la garganta y puede provocar microgrietas.
P: ¿Cómo elegir entre polea fundida y polea laminada?
R: La polea fundida (en fundición dúctil QT500-7 o acero fundido ZG270-500) es adecuada para diámetros pequeños y medianos (≤800 mm) y capacidades de elevación convencionales; su coste de fabricación es menor y el perfil de la garganta se garantiza mediante la matriz de fundición. La polea laminada (fabricada por conformado por rotación a partir de chapa de acero Q345B, equivalente a S355J2) presenta un espesor de pared uniforme, menor peso y es idónea para producción estandarizada en grandes series, aunque su precisión dimensional en la garganta es ligeramente inferior a la de la polea fundida. ISO 16625 recomienda priorizar la polea de acero fundido con temple por inducción de frecuencia media en la garganta para aplicaciones con Clase de Funcionamiento M6 y superior y diámetro del cable de acero > 20 mm, con el fin de prolongar la vida útil de la garganta.
