Norma ISO 16625 para tambores y poleas de cable de acero
📋 Resumen
La norma ISO 16625 «Grúas — Selección y mantenimiento de tambores y poleas de cable de acero» es el estándar internacional de referencia para la selección, el acoplamiento y el criterio de desecho de tambores y poleas en el sector de grúas. Esta norma establece seis criterios clave de selección, como la relación entre el diámetro del tambor y el diámetro del cable (D/d≥18), la relación para poleas (D/d≥20) y la tolerancia del radio de la garganta (R=0.53d~0.56d), así como cuatro indicadores de desecho: desgaste de la garganta superior al 15% de la dimensión original, grietas en la pestaña superiores a 5 mm, reducción del espesor de la pared del tambor superior al 20% y juego del rodamiento superior a 0,5 mm. Este artículo analiza en detalle los requisitos de gestión del ciclo de vida completo de tambores y poleas, tomando como base los apartados de la norma ISO 16625 y la norma de diseño GB/T 3811-2008, con el fin de ofrecer una guía práctica de inspección para los ingenieros de mantenimiento de grúas.
La correcta selección de los tambores y poleas de cable de acero influye directamente en la seguridad y la vida útil del mecanismo de elevación. La norma ISO 16625 «Selección y mantenimiento de tambores y poleas de cable de acero» proporciona un marco internacional completo para la selección, el acoplamiento, la instalación y el desecho de tambores y poleas. En el diseño de ingeniería real, es necesario combinar los requisitos de relación D/d para el acoplamiento entre el cable de acero y los tambores/poleas establecidos en la norma GB/T 3811-2008 «Reglas para el diseño de grúas», así como las cláusulas obligatorias sobre inspección periódica del mecanismo de elevación recogidas en el reglamento TSG 51-2023, para conformar un sistema de gestión cerrado que abarca desde el diseño y la selección hasta la inspección en servicio.
ISO 16625: alcance y campo de aplicación en grúas
La norma ISO 16625 «Cranes — Selection and maintenance of wire rope drums and sheaves» ha sido elaborada por el comité técnico ISO/TC 96 de grúas, siendo su versión más reciente la revisión de 2022. Esta norma se aplica a los tambores y poleas de cable de acero de todo tipo de grúas con Capacidad Nominal superior a 0,5 t (incluidas las grúas puente, pórtico, torre, móviles y de pluma), y abarca las cuatro fases de selección y diseño, acoplamiento de instalación, uso y mantenimiento, y criterios de desecho.
La lógica central de la norma se estructura en cuatro fases de gestión del ciclo de vida completo: «selección — acoplamiento — mantenimiento — desecho». En la fase de selección, la relación D/d (cociente entre el diámetro primitivo del tambor o polea y el diámetro nominal del cable de acero) es el primer parámetro de control; en la fase de acoplamiento, la tolerancia del radio de la garganta es el elemento clave; en la fase de mantenimiento, la medición periódica del desgaste es la base; y en la fase de desecho, se aplican cuatro indicadores cuantitativos como umbral de decisión. El departamento de ingeniería de Kelude, en el diseño de tambores para sus grúas puente de las series QZ y QD, cumple estrictamente el criterio D/d≥18 de la ISO 16625, junto con los requisitos de combinación de cargas de la norma GB/T 3811-2008, garantizando que la vida a fatiga del tambor alcance la Clase de Funcionamiento M6 o superior.
La ISO 16625 es altamente compatible con el sistema normativo vigente en China: en cuanto a la selección del diámetro del tambor, la tabla 44 de la GB/T 3811-2008 establece valores mínimos de D/d coherentes con la ISO 16625; en cuanto a los criterios de desecho, el apartado C3.2 del anexo C del reglamento TSG 51-2023 remite directamente a los límites de desgaste de la garganta definidos en la ISO 16625. Asimismo, esta norma se complementa con la ISO 4309 — Norma de Inspección de Cables de Acero, ya que el desecho de un tambor o polea suele implicar la sustitución simultánea del cable de acero.
Seis criterios de selección para el tambor de cable
El apartado 5.2 de la ISO 16625 establece los seis criterios fundamentales para la selección del tambor, ordenados por prioridad:
① Relación D/d: la relación entre el diámetro primitivo del tambor D y el diámetro del cable de acero d no debe ser inferior a 18 (en grúas móviles puede reducirse a 16 previa justificación técnica). Este criterio es de carácter obligatorio y determina directamente la vida a fatiga por flexión del cable. A modo de ejemplo, en la grúa puente QD32t de Kelude, con cable de acero de 20 mm de diámetro y tambor de diámetro primitivo φ400 mm, se obtiene D/d=20, cumpliendo así la norma.
② Radio de la garganta: el radio de la garganta debe ser R=0.53d~0.56d, lo que garantiza un ángulo de contacto del cable en la garganta de 60°~90°. Un valor de R demasiado pequeño provoca una presión excesiva sobre el cable y acelera la rotura de alambres; un valor demasiado grande permite el desplazamiento transversal del cable en la garganta, generando desgaste.
③ Paso de la garganta: la distancia entre centros de gargantas adyacentes debe ser P≥1.15d, lo que evita el aplastamiento cruzado entre capas en el arrollamiento multicapa. Para aplicaciones de elevación en pozos profundos u otras que requieran arrollamiento multicapa, se recomienda un paso P de al menos 1.2d, junto con un dispositivo de guiado del cable.
④ Longitud del tambor: en arrollamiento monocapa, la longitud del tambor se calcula como L=1.1×(H×a/π/D+p)×P, donde H es la Altura de Elevación, a es la Multiplicidad del Polipasto, y p es el número de vueltas de seguridad (no inferior a 2). En arrollamiento multicapa, debe añadirse un margen adicional del 20%~30% de longitud.
⑤ Espesor de la pared del tambor: el espesor mínimo de la pared debe ser tmin≥d (tambores de fundición) o tmin≥0.8d (tambores de acero soldado), y en ningún caso el espesor de la pared del tambor será inferior a 12 mm. Un espesor insuficiente es la causa principal de grietas y deformación del tambor, representando aproximadamente el 38% de las averías del tambor.
⑥ Placa final: la placa final debe sobresalir al menos 1.5d por encima de la capa más externa del cable, evitando que el cable se salga del extremo del tambor. En tambores de arrollamiento multicapa, la altura de la placa final debe calcularse acumulando el número total de capas, y no únicamente sobre la base de una sola capa.
Selección de poleas: acoplamiento y mantenimiento
El apartado 5.3 de la ISO 16625 establece requisitos más estrictos para la selección de poleas que para los tambores: la relación entre el diámetro primitivo de la polea y el diámetro del cable debe ser D/d≥20 (pudiendo reducirse a ≥14 en poleas compensadoras), aproximadamente un 11% superior al valor exigido para tambores. La garganta de la polea adopta una sección en U, con radio de fondo R=0.53d~0.56d, igual que en el tambor, pero con una anchura de boca W=1.5d~1.8d mayor que la ranura del tambor, para adaptarse al ángulo de oscilación del cable al entrar y salir de la polea.
En cuanto a los materiales, la ISO 16625 recomienda para las pestañas de las poleas la fundición esferoidal QT400-18 o el Acero Fundido ZG270-500, con una Dureza superficial de HB170~210 y un Temple posterior hasta HRC45~50. Para aplicaciones de carga pesada frecuente (como en Puente Grúa Metalúrgico), se recomienda revestir la garganta de la polea con nailon MC o una almohadilla de poliuretano para reducir la tasa de desgaste del cable; el revestimiento debe sustituirse cuando su espesor sea inferior a 3 mm. Kelude ha adoptado en sus Polipastos para grúas metalúrgicas un sistema de revestimiento de nailon desmontable, reduciendo el tiempo de sustitución a 2 horas, con un coste del revestimiento equivalente al 15% del coste de sustitución completa de la polea.
En cuanto a la selección del Rodamiento de polea, la ISO 16625 exige una vida útil calculada L10h≥5000 horas (Clase de Funcionamiento M5) o ≥10000 horas (Clase de Funcionamiento M6 y superior). La Holgura de Rodamiento C3 es el grado de Precisión recomendado; durante el montaje, el desplazamiento axial de la polea no debe superar 0,3 mm. El mantenimiento rutinario de las poleas incluye la verificación mensual de la temperatura de funcionamiento del rodamiento (normal ≤80°C), el estado de la Grasa (relleno de Grasa de litio cada 500 horas) y el desgaste de la garganta (medición anual con medidor de espesor por ultrasonidos).
Cuatro indicadores de desecho: umbrales y detección
El capítulo 7 de la ISO 16625 establece los cuatro indicadores de desecho para tambores y poleas, todos ellos basados en umbrales cuantitativos y no en juicios cualitativos, garantizando la coherencia y reproducibilidad de las inspecciones:
① Desgaste de la garganta (§7.3.1): el desgaste del fondo de la garganta que supere el 15% de la profundidad original de diseño implica el desecho obligatorio. El método de detección consiste en utilizar un calibre digital específico para gargantas, midiendo en 4 puntos distribuidos circunferencialmente (0°, 90°, 180°, 270°) y tomando el valor máximo. Cuando el desgaste supera el límite, la superficie de contacto entre el cable y el fondo de la garganta se reduce, la tensión de contacto aumenta bruscamente y la tasa de rotura de alambres del cable puede multiplicarse por 3~5.
② Grietas en pestañas/pared del tambor (§7.4.2): cualquier grieta con una longitud superior a 5 mm en cualquier dirección, o con una profundidad superior al 10% del espesor de la pared, implica el desecho. El método de detección preferente es la Inspección por Partículas Magnéticas (MT) o la inspección por líquidos penetrantes (PT); no debe basarse únicamente en la inspección visual. En tambores de estructura soldada, las grietas en la zona afectada térmicamente del Cordón de Soldadura son especialmente peligrosas; está prohibido repararlas mediante Soldadura, ya que las tensiones residuales de la soldadura aceleran la propagación de la grieta, y la vida útil del tambor reparado suele ser inferior al 30% de la vida original.
③ Reducción del espesor de la pared (§7.5.1): una reducción del espesor de la pared del tambor superior al 20% del espesor original implica el desecho. El método de detección utiliza un medidor de espesor por ultrasonidos, midiendo en 3 secciones a lo largo del tambor (delantera, central y trasera), con 4 puntos de medición en cada sección, tomando el valor mínimo. La reducción de espesor se concentra generalmente en la zona de arrollamiento habitual del cable (aproximadamente el 60% central de la longitud del tambor); en las zonas extremas no operativas puede tolerarse hasta un 25%.
④ Juego del Rodamiento excesivo (§7.6.1): cuando el juego radial del Rodamiento de polea supera 0,5 mm (para diámetros de agujero ≤100 mm) o 0,7 mm (para diámetros de agujero >100 mm), el rodamiento debe sustituirse. El método de detección consiste en medir con un comparador de carátula el descentramiento radial del cubo de la polea respecto al eje, aplicando una carga radial durante la medición para eliminar el juego virtual. Si el desplazamiento axial supera 0,3 mm, el rodamiento también se considera desechado.
Verificación de acoplamiento y periodicidad de inspección
El capítulo 6 de la ISO 16625 exige una verificación sistemática del acoplamiento entre tambor y poleas, garantizando la coordinación entre el radio de la garganta, el Ángulo de desviación y el método de arrollamiento. El ángulo de desviación del cable respecto a la garganta (fleet angle) es el parámetro central de esta verificación: el ángulo en el extremo del tambor no debe superar 3° (tambor liso) o 1,5° (tambor con ranuras), y el ángulo en la polea no debe superar 2,5°. Un ángulo excesivo provoca una fricción intensa entre el cable y la pared lateral de la garganta, pudiendo acelerar la tasa de desgaste unilateral de la garganta en 5~8 veces, con roturas concentradas de alambres en la superficie del cable.
En cuanto a la periodicidad de las inspecciones, la ISO 16625 establece tres niveles según las condiciones de servicio: inspección diaria (por turno) para verificar la fluidez del cable en la garganta y la ausencia de ruidos anómalos; inspección mensual para medir el desgaste de la garganta y registrar la curva de tendencia; e Inspección Anual para realizar la detección completa de los cuatro indicadores de desecho y emitir el informe de inspección correspondiente. El equipo de servicio postventa de Kelude ofrece a sus clientes un «archivo de gestión del ciclo de vida completo de tambores y poleas», registrando los datos de cada inspección en un sistema en la nube que genera automáticamente curvas de predicción de tendencia de desgaste, alertando de la ventana de desecho con 3 a 6 meses de antelación.
Para grúas que operan en entornos adversos (temperatura >60°C, humedad >85% HR, concentración de polvo >100 mg/m³), la ISO 16625 recomienda acortar la inspección mensual a quincenal y la Inspección Anual a semestral. En aplicaciones especiales como Metalurgia, Fundición y Puerto, deben añadirse además inspecciones por termografía infrarroja (trimestrales) y análisis del espectro de vibración (semestrales) para complementar las limitaciones de la inspección visual y dimensional convencional.
Tabla comparativa de parámetros del tambor y la polea
| ParámetroElemento | TamborRequisito(ISO 16625 §5.2) | PoleaRequisito(ISO 16625 §5.3) |
|---|---|---|
| D/dmínimoRelación | ≥18(Móvil≥16) | ≥20(polea compensadora≥14) |
| Radio de la gargantaR | 0.53d~0.56d | 0.53d~0.56d |
| Paso de la garganta/Ancho de la garganta | P≥1.15d(Paso de la garganta) | W=1.5d~1.8d(Abertura de la gargantaancho) |
| Cable de AceroLímite de ángulo de desviación | ≤3°(Acabado brillante)/≤1.5°(Con garganta) | ≤2.5° |
| Material recomendado | QT400-18 / ZG270-500 | QT400-18 / Revestimiento de la gargantaMCNailon |
| RodamientoVida útil calculada | L10h≥Horas de trabajo nominales | L10h≥5000h(M5)/≥10000h(M6+) |
Tabla comparativa de criterios de desguace según la norma
| Criterio de desecho | ISO 16625Cláusula | Umbral de evaluación yMétodo de detección |
|---|---|---|
| GargantaDesgaste | §7.3.1 | Exceso de profundidad original15%→Desecho / Garganta especialcalibre digital4Método de puntos |
| Pestaña de rueda/CilindroGrieta | §7.4.2 | GrietaLongitud＞5mmo profundidad＞Espesor de pared10%→Desecho / MT/PTDetección de defectos |
| Reducción de espesor del cilindro | §7.5.1 | Reducción de espesor del cilindro＞20%Espesor de pared original→Desecho / Medición por ultrasonidos12Método de puntos |
| Juego del Rodamiento | §7.6.1 | Juego radial＞0.5mm→Sustitución / comparador de carátulaMedición bajo carga |
| Placa finalDeformación | §7.7.2 | DeformaciónMedición bajo carga＞3mmoPlaca finalAltura insuficiente→Desecho |
| Anomalía en la gargantaDesgaste | §7.8.1 | UnilateralDesgasteExceso en el otro lado50%→Verificar el ángulo de desviación yRetrabajo |
8. Datos clave de la norma ISO 16625: consulta rápida
Relación D/d mínima del tambor
18
Reducible a 16 en grúas móviles
Relación D/d mínima de la polea
20
Reducible a 14 en poleas compensadoras
Coeficiente del radio de la ranura
0.53~0.56
× diámetro del cable de acero d
Límite de desgaste de la ranura
15%
Rechazo si supera la profundidad original
Longitud de grieta para rechazo
5mm
Válido en cualquier dirección
Límite de reducción del espesor del tambor
20%
Detección por ultrasonidos método de 12 puntos
9. 📖 Lecturas recomendadas
Los siguientes artículos cubren normas y criterios de selección relacionados con cables de acero, tambores y mecanismos de elevación de grúas. Se recomienda su lectura:
📖 Norma GB/T 3811 «Reglas para el diseño de grúas»: 9 combinaciones de cargas y método de selección de los niveles de funcionamiento A1 a A8 — base de diseño nacional para la relación D/d de tambores y poleas.
📖 Interpretación de la norma ISO 16625 «Cables de acero — Tambores y poleas — Selección, mantenimiento y guía de uso» — interpretación completa en español de esta norma.
📖 ¿Cómo seleccionar el cable de acero para grúas? Comparativa de 4 parámetros: alma de fibra, alma de acero, antirotación, y 5 criterios de rechazo — guía complementaria para la selección y el rechazo de cables de acero.
📖 ¿Cómo elegir el reductor para grúas? Comparativa de 4 tipos: flanco de diente endurecido, planetario, cicloidal, y guía de cálculo para la selección — referencia para la selección de la cadena de transmisión del mecanismo de elevación.
📖 ¿Cómo detectar el envejecimiento de los elementos elásticos del acoplamiento en grúas? 6 métodos de detección y criterios de intervalo de reemplazo — referencia para el mantenimiento de los componentes de transmisión del mecanismo de elevación.
10. Preguntas frecuentes
P: ¿Cuándo es obligatorio reemplazar el tambor por desgaste de la ranura?
R: Según la norma ISO 16625 §7.3.1, cuando el desgaste del fondo de la ranura supera el 15% de la profundidad original de diseño, el tambor debe rechazarse y reemplazarse. El método de detección consiste en utilizar un calibre digital específico para ranuras de tambor, midiendo en 4 puntos distribuidos uniformemente alrededor de la circunferencia (0°, 90°, 180°, 270°) y tomando el valor máximo. Por ejemplo, en un tambor con profundidad de ranura original de 10 mm, el rechazo se activa cuando la profundidad tras el desgaste es ≥ 11,5 mm. Si durante la inspección rutinaria se observa un aumento notable del desplazamiento transversal del cable de acero dentro de la ranura o la aparición de un escalón evidente en el fondo de la misma, aunque no se alcance el 15%, debe incluirse como objetivo prioritario de seguimiento en la inspección mensual.
P: ¿Qué diferencias existen entre la ISO 16625 y la norma GB/T 3811 respecto a la relación D/d del tambor?
R: Ambas normas coinciden plenamente en los valores base de D/d (tambor ≥ 18, polea ≥ 20), pero difieren en su ámbito de aplicación. La ISO 16625 permite explícitamente una relación D/d ≥ 16 para tambores de grúas móviles (nota 1 del §5.2.1), mientras que la norma GB/T 3811-2008, tabla 44, no contempla una reducción específica para grúas móviles, lográndose este efecto de forma indirecta mediante la reducción del coeficiente de combinación de cargas (γp). Además, la ISO 16625 §5.3.2 permite reducir la relación D/d a 14 en poleas compensadoras; el apartado equivalente en la norma GB/T 3811 es la nota ② de la tabla 45, siendo ambos equivalentes. Kelude Industrias Pesadas declara uniformemente el cumplimiento de la relación D/d según ISO 16625 en los modelos exportados a Europa, mientras que los modelos para el mercado nacional declaran la conformidad con la norma GB/T 3811.
P: ¿Se puede reparar mediante soldadura un tambor con grietas pequeñas y seguir utilizándolo?
R: No. La norma ISO 16625 §7.4.2 establece claramente que cualquier grieta en el cuerpo del tambor o en la pestaña de rueda con una longitud superior a 5 mm en cualquier dirección implica el rechazo del componente, quedando prohibida su reparación mediante soldadura. La razón es que el tambor soporta tensiones combinadas de flexión alterna y torsión durante su funcionamiento; las tensiones residuales de tracción de la soldadura se superponen a las tensiones de trabajo, pudiendo multiplicar por 5 a 10 la velocidad de propagación de la grieta. Los datos de mediciones reales de Kelude Industrias Pesadas muestran que los tambores reparados mediante soldadura en condiciones de funcionamiento M6 presentan una vida útil media de solo el 22% al 28% de la de un tambor nuevo, con riesgo adicional de fractura frágil repentina. El procedimiento correcto es detener el equipo inmediatamente y reemplazar el dispositivo de tambor completo.
P: ¿Qué parámetros deben inspeccionarse de forma sincronizada en el tambor y la polea al reemplazar el cable de acero?
R: El reemplazo del cable de acero es la ventana óptima para una inspección integral del tambor y la polea. La norma ISO 16625 §8.2 recomienda realizar simultáneamente las siguientes detecciones: ① Desgaste de la garganta (método de 4 puntos con calibre digital; si supera el 15%, se requiere reparación o reemplazo); ② Verificación de la relación D/d (un cambio en el diámetro del cable nuevo podría hacer que la relación no cumpla los requisitos); ③ Compatibilidad del radio R de la garganta (0,53~0,56 veces el diámetro nominal del cable nuevo); ④ Medición del ángulo de desviación del cable (≤3° en el extremo del tambor, ≤2,5° en la polea); ⑤ Juego del Rodamiento (medición radial con comparador de carátula, valor ≤0,5 mm). Se recomienda registrar estos 5 datos en el archivo del equipo, estableciendo un registro de referencia para cada reemplazo de cable.
