Calculadora del diámetro mínimo del tambor de la grúa

Esta calculadora en línea del diámetro mínimo del tambor de la grúa cumple con ISO 16625:2013. Calcula el diámetro mínimo del círculo primitivo de un tambor de polipasto en función del diámetro nominal del cable, la clase de servicio del mecanismo y el tipo de cordón del cable, abarcando grúas puente viajeras, grúas pórtico, grúas móviles y grúas de pluma.

El dimensionamiento correcto del diámetro del tambor reduce la tensión de flexión del cable de acero, mejora la resistencia a la fatiga, prolonga la vida útil y garantiza un funcionamiento seguro y a largo plazo de la grúa.

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Fórmula de cálculo

El diámetro mínimo del círculo melódico del tambor se determina mediante:

D₁ ≥ h₁ × t × d

Símbolo	Definición
D₁	Diámetro mínimo del círculo primitivo del tambor (mm)
h₁	Factor de selección del tambor: determinado por el tipo de grúa y la clase de servicio del mecanismo según la norma ISO 16625:2013.
t	Coeficiente de torsión del cable de acero: basado en el número de hebras y la construcción del cable.
d	Diámetro nominal del cable de acero (mm)

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Cómo usar la calculadora

Se requieren cinco datos. Introdúzcalos en orden y el resultado se mostrará al instante.

Paso 1: Seleccionar el tipo de grúa

Elija entre:

• Puentes grúa
• Grúas pórtico o semipórtico
• Grúas puente pórtico o semipórtico
• Grúas voladizas (de columna, de pluma, de pared o móviles)
• Grúas móviles

Cada categoría de grúa tiene una tabla de factores de selección h₁ diferente, tal como se especifica en la norma ISO 16625:2013.

Paso 2: Elija la clase de servicio (M1–M8)

La clase de servicio del mecanismo, según la norma ISO 4301-1, refleja el espectro de carga y el número total de ciclos de trabajo durante la vida útil de diseño de la grúa. Una grúa que eleva casi a plena capacidad suele pertenecer a una clase de servicio superior (M6-M8) y requiere un diámetro mínimo de tambor mayor.

Paso 3: Especificar el mecanismo y el tipo de cuerda.

Indique si la cuerda pasa por encima de una tambor elevador o un tambor de grátil/de pluma, y si la cuerda es una construcción estándar o un resistente a la rotación tipo. Las cuerdas resistentes a la rotación tienen filas de factor h₁ separadas y coeficientes de cordón modificados.

Paso 4 — Seleccionar el coeficiente de torsión de la cuerda (t)

Recuento de hebras / Construcción	Coeficiente t
3 hebras	1.25
4–5 hebras	1.15
6–10 hebras	1.00
8–10 hebras, rellenas de plástico	0.95
Más de 10 hebras, resistente a la rotación.	1.00

Paso 5 — Introduzca el diámetro nominal del cable de acero (mm)

Introduzca el diámetro nominal d tal como se indica en la hoja de datos del fabricante de la cuerda o en la especificación de diseño de la grúa. La calculadora devuelve el diámetro mínimo del círculo de paso del tambor. D₁ en milímetros.

Nota de diseño: D₁ es un límite inferior. El tambor seleccionado debe tener un diámetro de círculo de resonancia igual o superior a D₁. El diámetro del círculo de resonancia equivale al diámetro de la raíz del tambor (fondo de la ranura) más el diámetro de una cuerda; confirme la dimensión que indica el fabricante del tambor antes de comparar.

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Por qué el diámetro del tambor afecta directamente la vida útil del cable de acero

Cada vez que un cable de acero se dobla alrededor de un tambor, cada alambre dentro del cable experimenta un ciclo de flexión. La tensión de flexión es inversamente proporcional al diámetro del tambor: un tambor más pequeño genera curvaturas más pronunciadas y mayor tensión por ciclo. Tras miles de operaciones de elevación, esta tensión se concentra en los alambres exteriores y en los puntos de contacto entre los hilos, lo que provoca grietas por fatiga.

Las consecuencias de utilizar tambores de tamaño insuficiente incluyen roturas aceleradas de los cables, sustitución prematura de las cuerdas, tiempos de inactividad no planificados y, en casos graves, rotura repentina de las cuerdas bajo carga.

Bobinado de una sola capa frente a bobinado multicapa

Para bobinado de una sola capa, La fatiga por flexión en los puntos de tangencia del tambor es el mecanismo de desgaste dominante. Los factores de selección de la norma ISO 16625:2013 están calibrados para limitar la presión radial en esos puntos de entrada y salida de la cuerda.

Para bobinado multicapa — utilizado en minería de pozo profundo, ciertas grúas portuarias y grandes grúas móviles — el modo de falla principal cambia a aplastamiento y torsión del cable en las zonas de solapamiento. La norma ISO 16625:2013 proporciona coeficientes de selección más altos para esta configuración, lo que resulta en un D₁ calculado mayor.

Cuerdas resistentes a la rotación

Las cuerdas resistentes a la rotación utilizan múltiples capas de hebras enrolladas en direcciones opuestas para minimizar el par de torsión y evitar que el gancho gire. Esta construcción las hace más sensibles a las cargas de compresión y a la flexión en diámetros pequeños. Las filas de coeficientes independientes en esta calculadora garantizan que se apliquen correctamente los diámetros mínimos de tambor más elevados requeridos para este tipo de cuerdas.

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Notas de aplicación

Grúas y polipastos generales — bobinado de una sola capa En los cables de elevación y abatimiento de la pluma de las grúas convencionales, la fatiga por flexión suele ser la principal causa de daño. Los coeficientes de selección se recomiendan específicamente para limitar la presión radial en los puntos de tangencia del cable.

Grúas móviles — bobinado de una sola capa Los mismos coeficientes limitan la presión de contacto radial en los flancos del tambor y mejoran la resistencia a la fatiga por flexión bajo las cargas dinámicas típicas del funcionamiento de las grúas móviles.

Grúas móviles — bobinado multicapa Cuando se utiliza un bobinado multicapa, se recomienda ajustar los coeficientes para limitar la presión radial en las zonas de cruce de la cuerda y la torsión resultante que se produce a medida que la cuerda asciende entre las capas.

Nota sobre las gavillas: Los coeficientes de selección para poleas móviles y poleas de contrapeso difieren de los de los tambores. Los cálculos para tambores y poleas siempre deben realizarse por separado.

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Tipos de grúas aplicables

• Puentes grúa
• Polipastos de cable de acero
• Grúas pórtico
• Grúas semipórtico
• grúas puente pórtico
• Grúas móviles
• Grúas voladizas (de columna, de pluma, de pared o móviles)

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Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre el diámetro del círculo de tono del tambor y el diámetro de la raíz del tambor?

El diámetro del círculo primitivo (D₁) se mide en el eje central del cable cuando este se asienta en la ranura. El diámetro de la raíz es el diámetro en el fondo de la ranura. D₁ = diámetro de la raíz + diámetro del cable. La norma ISO 16625:2013 especifica el diámetro mínimo del círculo primitivo; siempre confirme la dimensión que indica el fabricante del tambor antes de comparar valores.

P2: ¿Cómo determino la clase de servicio ISO 4301-1 para mi grúa?

La clase de servicio se basa en dos parámetros: el factor de espectro de carga (distribución de las cargas de trabajo en relación con la capacidad nominal) y el número total de ciclos de trabajo durante la vida útil del mecanismo. La especificación de diseño de la grúa o la documentación original del fabricante suelen indicar la clase de servicio. Si no está disponible, un ingeniero de grúas cualificado debe evaluarla antes de dimensionar los componentes.

P3: ¿Puedo usar esta calculadora para seleccionar el diámetro de la polea?

La norma ISO 16625:2013 especifica tablas de factores de selección independientes para tambores, poleas motrices y poleas de contrapeso. Esta calculadora se aplica únicamente a tambores. Los diámetros de las poleas deben calcularse utilizando los coeficientes de selección correspondientes de la misma norma.

P4: ¿Qué sucede si el tambor es más grande que el mínimo calculado?

Un tambor de mayor tamaño siempre es admisible y, por lo general, beneficioso: reduce aún más la tensión de flexión y puede prolongar significativamente la vida útil del cable. La norma ISO 16625:2013 no establece un límite superior. Las limitaciones prácticas son el peso, el coste y el espacio disponible dentro de la estructura del polipasto o carro.

P5: ¿Un tambor de tamaño inferior al requerido afecta la certificación de la grúa?

Sí. Las normas nacionales e internacionales para grúas —incluida la EN 13001 en Europa— hacen referencia a la ISO 16625:2013 para la selección de cables y tambores. Un tambor de tamaño inferior a D₁ significa que la grúa ya no cumple con la clase de servicio declarada, lo que puede invalidar el marcado CE o la certificación legal equivalente y transferir la responsabilidad por fallas en el cable al diseñador o modificador.