Aparatos de elevación y transporte continuo - Tomo 1 - Hellmut Ernst - Roberta Méndez

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HELLMUT ERNST 
TOMO 1 
PRINCIPIOS Y ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS 
EDITORIAL BLUME 
TUSET, 8 BARCELONA - 6 
ROSARIO. 17 MADRID - 5 
Titulo original: 
DIE HEBEZEUGE, Grundlagen und Bauteile 
FRIEDR. VIEWEG & SOHN BRUNSWICK 
Traducción de 
JULIO PINTO 
Ingeniero Jefe de Unidad A. C. E. S. A. 
Primera edicidn española, 1970 
f - Friedr. Vieweg & Sohn, Verlag. Brunswick, 1965 
- ?: : 3n española, Editorial Blume, Tuset, 8, Barcelona, 1970 
PrinteJ in Spain - Impreso en España 
De?ósito Legal: B. 28 209 - 1970 
-.. - = 1 ~ : ; .a i 1:s :sera-Americanos, S. A. - Provenza, 86 - Barcelona-15 - ?S: : :. . 
A causa de la guerra, gran número de libros técnicos relativos a los aparatos de elevación fueron 
destruidos o desaparecieron de las librerías. Estas circunstancias han hecho su reedición y revisión 
imposible; su contenido no correspondería al moderno desarrollo de la Técnica. He accedido 
gustoso a la demanda de escribir una obra moderna, debido a ini condición de Jeje de Estudios 
de un gran Constructor de grúas y antiguo Profesor en la Facultad de Dantzig. 
Me propongo atender a la vez los deseos de los estudiantes y de los ingenieros experimentados 
en la materia. Los primeros encontrarán en ella los principios fundamentales inmutables y los 
adquiridos por la ciencia, que les serán presentados de forma completa, pero tan sencilla como 
sea posible, sin necesidad de acudir a desarrollos matemáticos excesivamente elevados. Los se- 
gundos encontrarán un manual destinado a refrescar sus coiiovimientos escolares y a estimularles 
en el trabajo cotidiano, poniéndoles al corriente de las últimas creaciones y tendencias, de las 
experiencias y resultados de la investigación y de las formas de cálculo apropiadas. Esta Obra 
no se limita por tanto a las construcciones alemanas, sino que contiene también ejemplos de rea- 
lizaciones extranjeras, particularmente norteamericanas. Además se consignan datos relativos a la 
explotación de los aparatos de elevación que, sin duda, interesarán a los ingenieros encargados 
de su iiso. 
De acuerdo con la tradición, la materia de este libro. presentada en tres tomos, no incluye los 
ascensores. los funiculares ni las máquinas e instalaciones de manutención. El primero trata de 
los principios y de los elementos, el segundo se refiere a los aparatos liormales, mientras que el 
tercero trata de los aparatos especiales. 
El conocimiento minucioso de los elementos es muy importante para el estudio, explotación y 
mantenimiento de los aparatos, porque sucede que son los elementos y detalles, aparentemente 
insignificantes, los que muchas veces constituyen la causa de u11 f~iiicionamiento defectuoso y de 
averías. Nos ha parecido necesario tratar detalladamente tales partes, incluyendo el equipo eléc- 
trico y la calderería. Suponemos que el lector conoce los Elementos de Máquinas y la Electro- 
tecnia General. Esta Obra se ocupa de sus aplicaciones a los Aparatos de Elevación. 
Dado que la importancia y dificultad de la materia lo exige, hemos intercalado ejemplos numé- 
ricos, a fin de completar la parte descriptiva y de explicar el proceso de cálculo. Los ejemplos de 
cálculo de calderería se incluyen en el tomo 11, con los aparatos correspondientes. Numerosas 
tablas y ábacos facilitarán datos útiles para su estudio y cálculo. 
En mis esfuerzos por presentar los últimos adelantos en la materia, he podido contar con la ayuda 
generosa de numerosas casas. He de expresar aquí mi agradecimiento y particular reconocimiento 
al Profesor Dr. Ingeniero G. Niemann, al Director Diplomado Ingeniero. A. Strobel y al Inge- 
niero Jefe Fr. Hüller, por sus útiles indicaciones; al Diplomado Ingeniero A. Felh por su ayuda 
en la preparación de los clichés. Agradezco a la Sefíora Tischmeyer la minuciosidad con que realizó 
la mecanografía del manuscrito. 
Las circunstancias de los años de guerra y de posguerra originaron dificultades que retrasaron 
la aparición del tomo primero, de lo que se han podido originar algunas deficiencias. Yo espero 
que mi Obra sustituirá con éxito el libro bien conocido de Hugo Bethmann y contribuirá a resolver 
los problemas a los que deben hacer frente los ingenieros de nuestra época. 
Dr. Ing. HELLMUT ERNST 
I . Introducción 
X . Bases principales del estudio . . . . . . . . . . . . . . . 
B . Dimensión de los elementos mecánicos . . . . . 
C . Arranque y frenado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Las fuerzas y momentos de aceleración y des- 
aceleración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Las sobrecargas dinámicas de los cabrestan- 
tes y mecanismos de traslación . . . . . . . . . . 
D . Ajustes y tolerancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
SI . Los elementos de transmisión 
por cables metálicos 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . Los cables metálicos 
1 . Composición y arrollamientos de los cables . 
2 . Las solicitaciones y la duración de un cable . 
6: Dimensionamiento de cables para máquinas 
de elevación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4 . Control de los cables durante la explotación . 
5 . Fijación de los cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . Poleas para cabIes 
1 . Dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
C . Tambores de cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Espesor de los tambores . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Proyecto de los tambores . . . . . . . . . . . . . . . 
D . Poleas de fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Arrastre por fricción ................... 
2 . Disposición y proyecto de poleas de fric- 
ción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
E . Inclinación y guiado del cable . . . . . . . . . . . . . . 
F . Disposición y rendimienso de las transmisiones 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . por cable 
1 . Disposición general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
f .$- Rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
111 . Los elementos de transmisión 
por cadena 
A . Las cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Cadenas ordinarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Cadenas a rodillos y cadenas Galle . . . . . . 
B . Ruedas y piñones para cadenas . . . . . . . . . . . . 
1 . Ruedas lisas para cadenas ordinarias . . . . 
2 . Ruedas con estampados para cadenas cali- 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bradas 
3 . Ruedas dentadas para cadenas Galle . . . . 
C . Tambores de cadena ...................... 
D . Las guías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
MATERIAS 
IV . Dispositivos simples de suspensión 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A Ganchos y grilletes 
1 . Cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Proyecto de ganchos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . B . Equipos de los ganchos y aparejos 
C . Eslingas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Eslingas de cadena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Cables y cabos 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D Vigas de suspensión 
E . Plataformas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F Pinzas y grifas 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G Cucharas 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H Electroportadores 
. . . . . . . . 1 Construcción y formas de trabajo 
2 . Fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 3 Modelos especiales 
V . Ejes. árboles y cojinetes 
A . Ejes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Esfuerzos admisibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Placas de retención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Ejemplo numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
B . Árboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Esfuerzos admisibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Deformación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Ejemplo numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
C . Cojinetes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Cojinetes lisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Ejemplo numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Rodamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4 . Engrase de los soportes . . . . . . . . . . . . . . . . 
VI . Frenos 
A . Frenos de zapatas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Disposición general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Dimensiones de la polea de freno ....... 
3 . Dimensionado de resortes y de electroima- 
nes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4 . Proyecto de un freno de dos zapatas ...... 
5 . Ejemplo numérico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
B . Frenos de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Disposición general y cálculo . . . . . . . . . . . 
2 . Dimensionado de la polea de freno . . . . . . 
3 . Dimensionamiento del 'electroimán . . . . . . . 
4 . El proyecto de los frenos de banda . . . . . 
C . Frenos de discos y de conos . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Disposición general y cálculo ........... 
2 . Diseños de los frenos de discos y de conos . 
D . Frenos especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Los frenos de trinquete . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Frenos accionados por la carga . . . . . . . . . 
3 . Frenos mecánicos de descenso de tornillo y 
tuerca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4 . Frenos centrífugos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E . Trinquetes 
1 . Trinquetes dentados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Dispositivos de detención por apriete . . . . 
VII . Acoplamientos y embragues 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . Acoplamientos rígidos 
B . Acoplamientos elásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C . Limitadores de esfuerzo 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . Embragues 
1 . Embragues de tetones . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Embrague de fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Embragues sin posición de descenso libre . 
VIiI . Ruedas y carriles 
A . Ruedas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Cálculo del diámetro de la rueda . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . 2. Resistencia a la rodadura 
Diseños de las ruedas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4 . Ejecuciones especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . Carriles 
1 . Perfiles y dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Carriles sobre fundaciones de hormigón . . 
3 . Caminos de rodadura de monocarriles . . . 
IX . Engranajes y reductores 
A . Cálculo y dimensionado de los engranajes de 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ruedas cilíndricas 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . Cálculo de la usura 
2 . Consideraciones sobre la elección del número 
. . . . de dientes. del peso y de la anchura 
. . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . Resistencia a la rotura 
4 . Dentadura helicoidal y dientes de cheurones . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . Cálculo de la duración 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Ejemplo numérico 
B . Cálculo y 'dimensionamiento de los engranajes 
cónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Cálculo de la usura 
2 . Principios para la elección del número de 
. . . . . . . dientes. del paso y de la anchura 
3 . Cálculo de la resistencia a la rotura . . . . . . 
. . . . . . . 4 . Dentaduras helicoidales y espirales 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . Ejemplo numérico 
c .. C . Cálculo y dimensionamiento de los engranajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . planetarios 
1 . Disposición, relaciones, velocidades y ren- 
dimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Cálculo del engranaje según la usura y según 
. . . . . . . . . . . . . . la resistencia a la ruptura 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Ejemplos numéricos 
D . Cálculo y dimensionamiento de los engranajes 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . de linterna o husillos 
E . Cálculo y dimensionado de los engranajes de 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tornillo sin fin 
1 . Relaciones fundamentales, fuerzas y rendi- 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mientos 
. . . . . . . . . . . . . . 2 Bases de dimensionamiento 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Dentados especiales 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Ejemplo numérico 
F . Concepción >- ejecución de engranajes y de 
reductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Piiiones y ruedas 
. . . . . . . . . . . . 2 Reductores estancos > carters 
. . . . . . . . . . . . . 3 Lubricación de los engranajes 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Ajustes y tolerancias 
X . Accionamientos a mano 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A Manivelas 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Manivelas simples 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Manivelas de seguridad 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B Palancas de trinquete 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C Cadenas de maniobra 
XI . El equipo eléctrico de las máquinas 
de elevación 
A. Motores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
1 . Construcción y característica de los motores 
. . . . . . . . . . . . ara las máquinas de elevación 
. . . . . . . . . . . . . . . . ? (2: Elección de la potencia .; 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Ejemplos numéricos 
. . . . 4 Forma de construcción de los motores 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B Aparellaje 
. . . . . . . . . . . . . . . 1 Combinadores y contrólers 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Resistencias 
3 . Las conexiones de las máquinas de elevación . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C Levantafrenos 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Electroimanes de freno 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Motores de conexión 
. . . . . . . . . . . . . . 3 Dispositivo electrohidráulico 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . D Dispositivos de seguridad 
. . . . . . . . . . . 1 Interruptores de fin de carrera 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Armarios de protección 
. . . . . . . . . . . . . E Líneas de alimentación y cables 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Líneas de contacto 
2 . Cables flexibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Cables 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . F Iluminación y calefacción 
XII . Principios para el dimensionamiento y el 
proyecto de las estructuras de los aparatos de 
elevación 
A . Principios de la estática de los aparatos de 
. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . elevación 
1 . Los sistemas triangulados planos ......... 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Cargas móviles 
. . . . 3 Deformación elástica de las armaduras 
B . Principios para el dimensionamiento de las 
estructuras de las máquinas de elevación . . . 
1 . Fuerzas exteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
2 . Esfuerzos admisibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
3 . Cálculo de los esfuerzos máximos efectivos . 
C . El proyecto de las estructuras de las máquinas 
de elevación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
. . . . . . . . 1 Barras de los sistemas triangulares 
....... . 2 Diseño de las uniones remachadas 
3 . Viga de alma llena unida por remaches . . 
4 . Estructuras soldadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
A. BASES PRINCIPALES DEL ESTUDIO 
El Ingeniero de estudios y proyectos encuentra en las máquinas y aparatos de elevación un campo 
de actividad muy interesante y variado, con un carácter particular resultante a la vez de una com- 
binación de la Mecánica, de la Calderería y de la Electrotecnia y de la gran variedad de problemas 
de soluciones que ellos comportan. 
Este libro se dirige en primer lugar al ingeniero mecánico que se ocupa normalmente del estudio 
general, lo cual le obliga a conocer los otros dominios para poder utilizar sus posibilidades y con- 
iderar sus exigencias. Estos conocimientos son tanto más necesarios, cuanto no existen reglas 
fijas que le puedan orientar; las condiciones locales y la finalidad perseguida varían de un caso 
J. otro y necesitan una adaptación individual. 
.A excepción de los polipastos y otros elementos normalizados, la diversidad de tipos es tan grande 
que no permite su construcción en serie. Los aparatos más generalizados, como las grúas-puente 
\. las grúas giratorias difieren mucho, tanto por la capacidad de carga como por sus dimensiones, 
ilcance y velocidad de funcionamiento, altura de elevación y tipo de servicio (trabajo con gancho 
o con cuchara). Las condiciones locales, por ejemplo, un hangar de dimensiones reducidas, un 
muelle de puerto con sus carriles, etc. obligan a crear aparatos adaptados a sus condiciones. A esta 
variedad de tipos se añade la gama de aparatos especiales: pórticos de descarga, grúas flotantes, 
grúas gigantes, grúas de grada, grúas de puertos y de ferrocarriles; aparatos para la siderurgia, grúas 
de colada, grúas stripper, etc. De ahí la necesidad de hacer siempre un nuevo proyecto para el 
estudio de estos aparatos. Frecuentemente en la construcción mecánica, la Oficina de Proyectos 
desarrolla ciertos tipos que pueden construirse en series más o menos grandes según los pedidos 
en cartera. Desgraciadamente en los aparatos de elevación el estudio está siempre ligado al pedido 
y constituye el primer paso de la realización que debe ser terminada en un plazo determinado, 
lo que no facilita el trabajo de estudio si no se dispone de un precedente comparable. En resumen, 
problemas nuevos exigen nuevas soluciones. El ingeniero se ve obligado a crear aparatos de nueva 
concepción en un tiempo limitado, aparatos que no se pueden ensayar y que a pesar de ello han 
de coronar con éxito todas las pruebas establecidas en los pliegos de recepción. 
Para encontrar la solución adecuada a un problema es necesario precisar primeramente el propó- 
sito buscado. Con todos los puntos de vista a considerar, jerarquizados según el caso y los distintos 
condicionamientos contrapuestos, se puede establecer un orden de posibilidades que muchas veces 
constituyen un gran paso para el establecimiento de la solución óptima. 
De una manera general el uso futuro del aparato tomará el primer puesto en tales consideraciones 
porque. a fin de cuentas, la satisfacción que da el aparato al usuario es la que determina su valor. 
Se-euridad de servicio, facilidad de mantenimiento y de engrase, duración suficiente, fácil recambio 
de las piezas y elementos sujetos a desgaste, son otras tantas exigencias a Izs que todo aparato 
o máquina de elevación debe responder. Además, el servicio exigido al mi5ir.o cesá casi siempre 
duro y aquellas condiciones se revelarán importantes. 
La explotación debe ser económica: el gasto, el consumo de energía y lubricantes, los costos del 
mantei~imiento y de reparación, los salarios y los precios de compra entran en línea de conside- 
ración. Es evidente que no se puede satisfacer todas las condiciones a la vez y que normalmente 
una máquina de gasto elevado resultará cara aunque su precio de adquisición sea bajo. Por lo 
tanto no se puede fijar una regla y todo depende de la habilidad del ingeniero. 
La necesidad de ofrecer un aparato barato obliga al ingeniero a considerar los medios de una 
fabricación económica: economía de materia y de mano de obra (l), facilidad de montaje en el 
taller y en la obra, reducción de los gastos de transporte, economía por empleo de piezas nor- 
malizadas. Este último recurso es particularmente eficaz. Los elementos normalizados, ruedas, 
poleas, acoplamientos, palieres, frenos, cárters deben ser utilizados con las máquinas más diversas, 
permitiendo la fabricación económica en gran serie de estos elementos. Las piezas normalizadas 
constituyen las partes con que el ingeniero compone sus aparatos. Aunque esta normalización 
puede ser molesta en tanto que limita la libre elección del proyectista, facilita grandemente el estudio 
general, evitando estudiar cada uno de los numerosos detalles. Frecuentemente no pueden utili- 
zarse todas las posibilidades de la normalización. Se pueden, por ejemplo, normalizar los con- 
juntos como cabrestantes, que en cada caso serán dispuestos sobre bastidores independientes, 
facilitando así el montaje. De otra parte, la normalización debe ser suficientemente elástica para 
poder adaptarse a las condiciones más diversas. 
La forma exterior y su efecto estético influyen especialmente en el diseño de las grandes grúas, 
máquinas que se distinguen desde lejos. Pero siendo importante para valorar un proyecto, la 
estética muy rara vez tomará el primer puesto en el conjunto de las condiciones. Generalmente, 
si el proyecto es perfecto y adecuado desde un punto de vista estático, su impresión exterior será 
neta, simple y bella. Se puede afirmar que la estética va ligada a la estática. 
Antes de terminar haremos unas consideraciones sobre la técnica del estudio. Después de haber 
determinado el objetivo buscado y el orden de los diferentes puntos de vista, se debe hacer los 
croquis para aproximarse a la mejor solución, ya que entre todas las posibles muy pocas serán 
buenas. Solamente después de su comparación y verificación se podrá encontrar la mejor. Queda 
ahora estudiarla en detalle y comprobarla por el cálculo. Durante este trabajo se podrá modificar 
parcial o enteramente la solución escogida. Y, a estas alturas, el ingeniero no deberá perder 
de vista el objetivo buscado y el orden de consideraciones que fueron fijadas anteriormente. Gene- 
ralmente se podrá basar en constnicciones precedentes, en elementos normalizados y en las expe- 
riencias y conocimientos personales. En todo caso él deberá guardar una actitud critica y sin 
prejuicios, como se indica en la frase de Sir Roger Bacon: El remedio principal contra el error 
y la ignorancia es no contentarse con lo que es tradicional, habitual y aceptado D. 
B. DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS 
MECANICOS 
Para las estructuras de los aparatos de elevación, las bases de cálculo están dadas por las DIN 120. 
A diferencia de ello, el dimensionamiento de los elementos de los mecanismos no ha sido todavía 
normalizado y debe ser hecho de acuerdo con los puntos siguientes: En la mayor parte de los 
casos se trata de máquinas móviles; esto determina que sea interesante construirlas tan ligeras 
como sea posible, si bien el aligeramiento no tiene nunca la misma importancia que en auto- 
movilismo o aviación. Una grúa móvil, por ejemplo, debe tener un cierto peso paraser estable, 
1 Estas dos exigrncias se hallan a menudo en contradicción ya que con frecuencia una construcción ligera requiere 
más horas de trabajo que una estructura pesada. En EE.UU. donde los salarios son muy elevados predomina el 
costo de la mano de obra. Para reducirlo, se recurre con frecuencia a las construcciones pesadas (vigas de alma llena). 
En Europa, al contrario, los salarios son relativamente más bajos, de donde un mayor interés en ganar sobre el peso. 
Por consiguiente, las estructuras en enrejado están más extendidas. 
ARRANQUE Y FRENADO 3 
peso que puede ser reducido en las partes que aumentan el momento de vuelco como la pluma 
y las poleas sobre ella montadas. Inversamente, una disminución de los pesos que contribuyen 
a la estabilidad no será nunca justificada porque habría que añadir, bajo forma de contrapesos, 
el peso ganado con el empleo de una construcción ligera y, por ello, cara. Es ilecesario limitar 
la construcción ligera a las partes que no tienen influencia sobre el resto de la máquina y de su 
peso. Una economía de peso en la pluma y en particular en la cabeza de la pluma de una grúa, 
entraña una ganancia triple sobre el contrapeso. Las economías de peso en los carros de los pór- 
ticos de gran gálibo ejercen una influencia análoga sobre el peso de la viga, de la traslación y del 
camino de rodadura. El peso de las cucharas juega un papel aún más importante, puesto que 
actúan directamente disminuyendo la capacidad de elevación de la máquina. En todos estos ele- 
mentos, se puede justificar la utilización de materiales y procedimientos onerosos (aluminio) 
aunque su empleo no se defiende de una forma general. A reserva de no caer en el exceso, es ven- 
tajoso, desde un punto de vista económico, hacer más bien las construcciones pesadas y baratas. 
En la mayor parte de los casos no es interesante reemplazar los cárters de fundición por cárters 
de chapa soldada, más ligeros pero más caros. Las dimensiones de los engranajes, en cambio, 
pueden fácilmente ser reducidas por el empleo de aceros especiales: también con frecuencia la 
dimensión de los motores y otros elementos de construcción exigen un cierto intereje, limitando 
sus posibilidades. Así, en los aparatos de elevación se emplean principalmente materiales de resis- 
tencia media. 
Quedan no obstante medios para disminuir el peso, utilizando una disposición apropiada de los 
mecanismos. Así, el estudio de los detalles relativos a la fatiga de los metales ha aumentado gran- 
demente los conocimientos recientes sobre la resistencia a los esfuerzos alternativos. No se debe 
jamás olvidar que la influencia de los acuerdos y de los entallados es tan importante como el 
espesor y el diámetro. Una pieza de diseño apropiado y dimensiones reducidas es tan segura como 
una pieza de concepción primitiva y de peso más elevado. El dimensionado y la elección de los 
esfuerzos admisibles depende del tipo de servicio. Por supuesto que las condiciones de explotación 
varían para los diferentes tipos de máquinas así como para los diferentes movimientos de un mismo 
aparato. Los esfuerzos admisibles deben ser fijados en consecuencia. La frecuencia de la carga 
máxima, la posibilidad de sobrecargas, las solicitaciones por aceleración y choques, la duración 
del servicio, deben ser considerados tanto como la importancia de cada pieza dentro del conjunto 
y las consecuencias de su eventual rotura. 
La precisión del cálculo y de sus hipótesis han de considerarse adecuadamente, ya que cuanto 
más inseguro y aproximado sea el cálculo más hay que rebajar el esfuerzo admisible. La precisión 
del cálculo debe crecer con la solicitación de los materiales. 
El gran número de consideraciones no permite establecer una tabla general de esfuerzos admi- 
sibles. Los valores establecidos para otras aplicaciones de la mecánica sólo pueden ser utilizados 
aquí con cautela. En los capítulos dedicados a los diferentes elementos de los aparatos de eleva- 
ción, se encontrarán indicaciones de los esfuerzos admisibles, indicaciones que tienen en cuenta, 
en la medida de lo posible, los principios citados anteriormente. 
C . ARRANQUE Y FRENADO 
El servicio intermitente es característico de los aparatos de elevación. Los tiempos de marcha son 
seguidos de tiempo de parada; después, la marcha se reemprende en sentido inverso. De este modo 
una grúa que levanta una carga desde la bodega de un navío hasta una altura suficiente para evitar 
las superestructuras, detiene el cabrestante de elevación y pone en marcha el mecanismo de giro 
para descarga sobre el muelle. Después el cabrestante desciende la carga. Todos los movimientos 
de una grúa se encuentran alternativamente en marcha y en reposo, y durante el tiempo de marcha, 
la aceleración, la velocidad a régimen nominal y el frenado se suceden. Del mismo modo los mo- 
\ imientos de gran velocidad y curso reducido que alcanzan durante un tiempo muy corto su velo- 
cidad de régimen y donde los mecanismos trabajan principal o exclusivamente en aceleración o 
desaceleración. Es muy importante estudiar la aceleración y el frenado detalladamente para aplicar 
los resultados de este estudio a la concepción y al dimensionado de los mecanismos de elevación 
de giro y de traslación. 
1. Las fuerzas y momentos de aceleración o desaceleración 
Durante la marcha de régimen, es decir a velocidad constante, no existen más que las fuerzas 
estáticas, a saber el peso de la carga y la resistencia a la rodadura, mayoradas por las pérdidas 
mecánicas en los árboles y engranajes. Durante los períodos de aceleración o deceleración las 
fuerzas de inercia se suman. Las fórmulas fundamentales son 
P, = mb, 
M, = 18; 
con P,, fuerza de aceleración en kg; 
P 
m = -, la masa, en kg - s2/m; 
g 
by aceleración en m/sg; 
M,, momento de aceleración en kgm; 
1, momento de inercia de las masas giratorias en kgm.s2; 
8, la aceleración angular en l/s2. 
Ni el momento de aceleración ni el momento de frenado son constantes durante los períodos en 
que actúan y también los valores de b y E cambian. Por ello se suele calcular con un valor medio, 
es decir, con una aceleración o deceleración constantes. Si se mide en t segundos el tiempo nece- 
sario para acelerar hasta la velocidad normal de traslación v (mis) o hasta la velocidad angular 
w (11s) o hasta la velocidad de rotación n (r.p.m.) la aceleración se calcula como sigue 
En lugar del momento de inercia se utiliza a menudo el valor PDQn kgm2 (motores eléctricos 
poleas de freno). La siguiente fórmula expresa la relación de los dos valores: 
Los mecanismos de un cabrestante, por ejemplo, comprenden varios árboles sobre los que están 
montadas masas giratorias como: rotor del motor eléctrico, acoplamiento, polea de freno, ruedas 
dentadas, tambores, etc. Las velocidades de régimen n, y consecuentemente las aceleraciones de 
estas masas, son diferentes. Es conveniente reducir la inercia de las masas giratorias sobre el árbol 
motor. Introduciendo en la ecuación la fuerza de inercia como sigue: 
lo que da 9 
con 
I r , momento de inercia reducido al árbol motor girando a la velocidad n; 
I,, momento de inercia efectivo de una masa girando sobre un árbol a velocidad n,. 
ARRANQUE Y FRENADO 
De manera análoga se reducen sobre el árbol motor las masas en traslación 
lo que da 
Si designamos por I el momento 'de inercia efectivo sobre el árbol motor, hallaremos el momento 
de inercia total como sigue: 
Ir 1" nn ) para la aceleración ; 
nn 
MF = (1+ 21ít"/1 + Itfv'' - 
30t 
para la deceleración; 
con 
?/', rendimiento mecánico entre el árbol motor y los árboles intermedios; 
t i " , rendimiento mecánico entre el árbol motor y las masas en movimiento. 
2. Las sobrecargas dinámicas de los cabrestantes y de los mecanismos 
de traslación 
Durante el período de arranque, el motor suministra además un par de arranque que se puede 
estimar entre el 70 y el 100 % del par normal en los accionamientos eléctricos. Este par no es 
constante y las puntassobrepasan los valores indicados. Para dimensionar las piezas mecánicas, 
es importante saber en qué forma el par de arranque se transmite a través de los mecanismos. 
Según la ecuación (6) se compone de tres partes designadas I, 1', 1" que corresponden a la inercia 
de las masas giratorias sobre el árbol motor y sobre los árboles intermedios y a la inercia de las 
masas en traslación. 
Si el momento I domina, es decir, si el momento de aceleración se aplica sobre todo a acelerar 
las masas del árbol motor, los mecanismos no transmitirán más que el sobrante del momento de 
aceleración. En caso contrario, es decir, si 1" 9 I + 1', los mecanismos deberán transmitir la casi 
totalidad del momento de aceleración. La influencia de las masas sobre los árboles intermedios 
es normalmente muy pequeña. Con objeto de poner de relieve la diferencia, desde un punto de 
vista de sobrecarga dinámica, entre los cabrestantes y los mecanismos de traslación, veamos algunos 
ejemplos numéricos. 
La tabla 1 da las potencias y los momentos de inercia para un cabrestante: Fuerza, 10 t; Velocidad 
variable de 0,3 a 1 m/s; Rendimiento, 0,8. La potencia para la marcha de régimen se calcula como 
sigue : 
La tabla 2 da las mismas características para el accionamiento de traslación: Peso, 100 t ; Resis- 
tencia a la rodadura, 20 kg/t. Con un rendimiento de 0,8 se calcula la potencia para la velocidad 
de régimen como sigue: 
En las tablas indicadas, I representa las masas giratorias sobre el árbol motor (rotor, acoplamiento, 
freno) e I" está calculada para n = 730 r.p.m. según la ecuación (5). 
TABLA 1. - Polipastos TABLA 2. - Traslación 
Peso de la 
máquina 
(kg) 
Carga 
(kg) 
1 
Velocidad ' Potencia 1 
Del examen de estas tablas se pueden deducir las siguientes conclusiones: En los aparatos de ele- 
vación, Ir' es pequeña en relación con 1, lo que indica que la casi totalidad del par de aceleración 
se utiliza para vencer la inercia de las masas sobre el árbol motor. Los elementos situados después 
del mismo soportan muy pequeños esfuerzos y no es necesario reforzarlos a cau,sa del arranque. 
Velocidad 
de 
régimen v 
(mis) 
Para la traslación, en cambio, la inercia de las masas I" es bastante superior a la inercia del árbol 
motor I. La mayor parte del momento de aceleración se transmite al tren de traslación, que debe 
ser dimensionado teniendo en cuenta las sobrecargas. Las traslaciones solicitan de él un tiempo de 
arranque mds largo, porque su inercia total es mayor que la de un cabrestante de la misma 
potencia (2). 
D. AJUSTES Y TOLERANCIAS 
Potencia 
de 
régimen 
(CV) 
Se distinguen los sistemas de eje normal y agujero normal. Si se trabaja con el segundo, es suficiente 
poseer un solo elemento por cota nominal y ello permite economías de utillaje. El primer sistema 
en cambio permite economías de maquinado de los ejes lisos, como sucede con frecuencia en las 
máquinas de elevación. Si los agujeros de todos los elementos mecánicos en contacto con sus ejes 
(palieres, acoplamientos, poleas de freno, etc.) son elegidos siguiendo el sistema de eje normal, 
se pueden utilizar ejes en acero estirado sin maquinado posterior. Las tolerancias de ajuste dife- 
rentes se toman en los agujeros. Para limitar el número de escariadores necesarios, es ventajoso 
elegir solamente los ajustes con juego. La tolerancia de ejes de acero estirado es demasiado grande 
para hacer un ajuste preciso sin mecanizar los asientos del árbol. Se pierde con ello la ventaja del 
sistema del árbol normal, en lo que atañe a la economía del mecanizado sobre el acero estirado 
y una mejor posibilidad de elegir ajustes estrechos con el sistema de agujero normal. De esta forma 
se constituye un sistema combinado que es particularmente interesante en la mecánica de los 
aparatos de elevación. 
La figura 1 representa las tolerancias correspondientes a las necesidades normales. Estas toleran- 
cias corresponden al sistema internacional (I.S.A.) que designa los agujeros o cotas hembras con 
letras mayúsculas, reservando las minúsculas a los ejes o cotas machos. De A a 2, los agujeros 
tienen valores descendentes, mientras que los ejes aumentan de a a z. La « calidad )) de la tole- 
rancia, es decir, el valor de la diferencia entre la separación máxima y la mínima, se indica por 
I 
2 Comparando las dos tablas, se constata que para la misma potencia, los valores de 1 son mayores para la tras- 
lación. Ello explica que los motores de traslación deben tener pares de calado más elevados para absorber los grandes 
pares de arranque, su inercia es pues mayor. 
I" 
( k m - S?) 
AJUSTES Y TOLERANCIAS 7 
cifras de calidad de 1 a 16. A medida que las cifras son más elevadas, son mayores las tolerancias 
y la precisión menos rigurosa. Para los aparatos de elevación, las calidades 6 y 7 son suficientes 
para los ajustes cerrados; para los ajustes con juego se pueden admitir tolerancias mayores. 
FIG. 1. -Esquema de tolerancias para las máquinas de elevación. 
. - Ajustes recomendados para las máquinas de elevación. 
La figura 2 puede servir de guía para la elección de ajustes dentro del cuadro de tolerancias indi- 
cadas en la figura 1. Los ajustes estrechos son elegidos en el sistema de agujero normal con H7 
para el agujero y r6, m6 y j6 para los ejes. Los ajustes con juego en el sistema eje normal con h9 
para el eje y H7, E8 y C11 para los agujeros. En caso necesario se pueden e'egir ajustes diferentes. 
Para las diferentes aplicaciones se recomiendan los ajustes siguientes: 
H7/r6, apriete duro: para ruedas dentadas, acoplamientos y poleas de freno sobre ejes de gran 
velocidad (fijados por chavetas paralelas), así como para las uniones entre cubos y ejes. 
H7Jm6, apriete medio: para enchavetados entre ejes y ruedas de desmontaje relativamente fácil 
(chavetas paralelas) así como para el centrado de coronas de engranajes de tornillo-corona 
helicoidal ; 
H7/j6, deslizante semiduro: para ruedas y poleas de desmontaje fácil (unidas por chavetas incli- 
nadas, por lo que su velocidad no puede ser elevada, por el riesgo de excentricidad resul- 
tante del enchavetado); 
H7/h9, deslizante: para los centrados de desmontaje fácil, por ejemplo, las envolventes de palieres; 
así como para fijar las ruedas dentadas, acoplamientos y poleas de freno sobre los árboles 
, (unidos por chavetas inclinadas, permitiendo únicamente velocidades moderadas); 
E8/h9, giratorio: para piezas deslizantes, como ruedas dentadas, embragues de garras, así como 
para ejes lisos lubricados por aceite y ejes de cárters lubricados por grasa consistente; 
Cl l/h9, giratorio libre: para árboles de transmisión lubricados por grasa consistente. 
Para los rodamientos a bolas y rodillos se emplea h6, j6 y m6 para los montajes de los ejes y H7 
y M7 para los alojamientos en las cajas (ver Capítulo V). Los ejes y cajas de alojamiento deben 
ser rectificados siempre que sea posible. 
Si no se indican tolerancias en los planos constructivos, se observarán las precisiones siguientes: 
Para las superficies maquinadas, cotas entre 50 y 100 mm, & 0,5 mm; hasta 250 mm, f 1 mm. 
Para la estructura la pre;isión es menor; normalmente se trabaja para las cotas por debajo de 
1000 mm con f 3 mm; por encima, 1 5 mm. 
Si se quiere que el taller respete las cotas, es indispensable indicar las aberturas, cuya magnitud 
debe corresponder a las indicaciones dadas; Si las piezas mecánicas reclaman una precisión más 
elevada, será necesario realizar un mecanizado posterior o un ajuste por galgas de espesores. 
11. LOS ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN 
POR CABLES METÁLICOS 
A. LOS CABLES METÁLICOS 
Para formar un cable, se arrollan un gran número de hilos de acero de alta resistencia (normal- 
mente entre 130 y 180 kg/mm2). Estos hilos se disponen en trenzas o torones según los casos. Para 
los aparatos de elevación se emplean exclusivamente los cables compuestos de varios torones. 
Estos torones están formados por un cierto número de hilos arrollados en uno o varios cordones 
alrededorde un alma de cáñamo o de acero, formando el cable. 
Los cables de acero se prestan especialmente al trabajo de los aparatos de elevación, habiendo 
sustituido completamente a las cadenas, sobre las que tienen ventajas considerables. Su peso propio 
es más reducido, permiten velocidades más elevadas, ya que pasan sin ruido ni choques por las 
poleas; la seguridad se aumenta porque los cables no se rompen súbitamente como las cadenas 
sino que, por el contrario, antes de la ruptura de un cable, se van rompiendo hilos asisladamente. 
En cambio los cables imponen poleas y tambores más grandes, lo que constituye una desventaja. 
1. Composición y arrollamientos de los cables 
Los cables de acero para las máquinas de elevacióii están normalizados en las DIN 655 y 656 
(tablas 3 y 4). Según el sentido de su arrollamiento, la norma distingue entre cables de arrollamiento 
a izquierdas y a derechas. Tanto uno como otro pueden ser de cnbleado cruzado y de cableado 
FIG. 3. - Cable cruzado, a la derecha. FIG. 4. - Cable cruzado, a la izquierda. 
FIG. 5. - Cable Lang, a la derecha. FIG. 6. - Cable Lang, a la izquierda. 
TABLA 3. - CABLES METÁLICOS SEGÚN LA DIN 655 
Composicjón 
1 
Normalmente los cables se envian en acero sin galvanizar, cruzados (K), con arrollamiento a la derecha. En-e) caso de un 
cable Lang (G) a la izquierda (S), bajo indicación expresa se envían galvanizados y preformados: Cable A 16 x 160 GS DIN 
655, galvanizado, preformado. 
Se debe utilizar preferentemente los diámetros en negritas. 
6 x 19 = 114 hilos 
+ 1 alma textil 
Número 
) - A 
Diámetro 
nominal 
de' (toleran- 
admi- 
sible 
-c 5 Y / , ) 
r----- 
de 
cor- 
dones 
I 
Diá- 
hilo 
(mm) 
- -- 
6 
---- 
L - - 
6 X 37 = 222 hilos 
-t 1 alma textil 
0,4 
0,5 
0,6 
0,7 
0,8 
0,9 
1,0 
1,1 
1,2 
1,3 
1,4 
de hilos 
por cordon 
L B 
total 
de 
hilos 
6.5 
-1 
I C 
8 x 37 = 296 hilos 
t 1 alma textil 
1 
8 
l 
Designación de un cable 
de 1,O mm de diámetro), 
6 
l Sección (kg/m) metálica (toleran- Carga de ruptura calculada del cable 
(mm2) 
-- - 
14,3 
22,4 
32,2 
43,9 
57,3 
72,5 
89,5 
108,3 
128,9 
151,3 
1753 
8 
9.5 
11 
12,5 
14 
16 
17' 
19 
20 
1 22 
19 
bajo 
del 
130 
- - - - 
1 860 
2 900 
4 200 
5 700 
7 450 
9450 
11 650 
14 100 
16 750 
19650 
22 800 
cia admi- 1 sible 
- - 5 7 ; ) 
0,135 
0,21 
0,30 
0,41 
0,54 
0,68 
0,85 
1,02 
1,22 
1,43 
1,66 
27,9 
35,3 
43,6 
52,7 
62,s 
73,7 
85.4 
98,l 
111,6 
141,2 
174,4 
211,O 
251,l 
294,7 
341,7 
392,3 
446,4 
503,9 
564,9 
629,4 
697,4 
83,7 
113,9 
130,s 
148,8 
168,O 
209,8 
232,6 
281,3 
334,8 
392,9 
455,7 
523,l 
595,l 
671,9 
752,2 
8 3 9 ~ 
929,9 
1125,l 
nominal 
DIN 655. 
I 
1 1 4 7 
' 1 ------ 
3 650 
4 600 
5650 
6 850 
8 150 
9 600 
11100 
12 750 
14500 
18 350 
22 650 
27 450 
32 650 
38 300 
44400 
51 O00 
58 050 
65 500 
73 450 
81 800 
90 650 
------ 
10 900 
14800 
17000 
19 350 
21 850 
27 250 
30 250 
36 550 
43 500 
51 050 
59 200 
68 O00 
77 350 
87 350 
97 800 
109 100 
120 900 
146250 
(seis 
0,26 
0,34 
0,41 
0,50 
0,59 
0,70 
0,81 
0,93 
1,06 
1,34 
i 1,65 
2,OO 
2,38 
2,80 
3,24 
3,72 
4,24 
4,78 
5,36 
5,97 
6,62 
0.84 
1 , 1 4 , 
1,31 
1,49 
1,68 
2,lO 
2,32 
2,81 
3,35 
3,93 
4,56 
5,24 
5,95 
6,72 
7,52 
8,39 
9,30 
11,25 
de 16 mm 
1 
1 37 2 1 2 i 
una 
hilo (kg/rnm2) 
A 
160 
- ---- 
2 300 
3 600 
5 150 
7 O00 
9 150 
,11600 
14 300 
17350 
20 600 
24200 
28 050 
1,2 
' 1,3 
1,4 
1,5 
1,6 
1,7 
1,8 
1,9 
2,O 
0,6 
0,7 
0,75 
0,8 
0,85 
0,95 
1,0 
1,l 
1,2 
1,3 
1,4 
1,5 
1,6 
1,7 
1,8 
1,9 
2,0 
2,2 
diámetro 
[--.-- 
37 
resistencia 
de 
-- 
186 
2 550 
' 4 050 
5 800 
7 900 
10 300 
13050 
16 100 
19 500 
23 200 
27250 
31 600 
4 450 
5 650 
7000 
8 450 
10 050 
11 800 
13650 
15 700 
17850 
22600 
27 900 
33 750 
40 200 
47 150 
54 650 
62 750 
71 400 
80 600 
90400 
100 700 
111 600 
13 400 
18200 
20950 
23 800 
26 900 
33 550 
37 200 
45 O00 
53 550 
62 850 
72 900 
83 700 
95 200 
107 500 
120 350 
134 300 
148 800 
180000202500 
cordones de 
9 0,4 
resistencia de 160 kg/mm2: Cable A 16 x 16 
5 O00 
6 350. 
7850 
9 500 
11 300 
13 250 
15350 
17 650 
20100 
25 400 
31 400 
38 O00 
45 200 
53 050 
61 500 
70 600 
80 350 
90 700 
101 700 
113 300 
125 550 
15 050 
20500 
23 550 
26 800 
30 250 
37 750 
41 850 
50 650 
60 250 
70700 
82000 
94 150 
107 100 
120 950 
135 400 
i51 050 
167 400 
19 hilos 
10 
11 
12 
13 
14 
cruzado (K), composición A de un 
27 
29 
3 1 
33 
3 5 
3 7 
40 
42 
1 44 
I 
I 
0,45 
0,5 
0,55 
0,6 
0,65 
296 -: 
( 16 
19 
20 
21 
23 
25 
27 
30 
32 
35 
37 
40 
43 
45 
48 
51 
54 
; 58 
1: 1 0,7 0,75 
i 
18 
20 
24 
22 
0,s 
0,9 
1,O 
1,l 
TABLA 4. - CABLES METÁLICOS SEGÚN LA DIN 656 
Designación de un cable cruzado (K), composición A (Seal-Lay) de un diámetro nominal de 20 mm (seis cordones de 19 hilos)? 
resistencia del hilo, 160 kg/mm2: Cable A 20 x 160 DIN 656. 
Normalmente los cables se envían en acero sin galvanizar, cruzados (K), con arrollamiento a la derecha (Z). En el caso de 
un cable galvanizado, arrollamiento Lang (G) a la izquierda (S) preformado, se debe especificar: Cable A 20 x 160 G S DIN 656, ' 
galvanizado, preformado. Se debe utilizar de preferencia los diámetros en negritas. 
Cornposicicín 
l, 
Diámetro 
nominal 
del cable 
!$'ad_ 
'lble 
& S % ) 
- - -- 
Número 
r-___n 
de 
cor- 
dones 
- 
Carga de ruptura cal- 
culada bajo una resis- 
0,26 
0,38 
0,55 
0,75 
1,OO 
1,18 
1,53 
1,79 
2,20 
2,50 
2,98 
3,51 -------- 
O,67 
0,87 
1,OS 
1,39 
1,65 
2,13 
2,50 
3,09 
3,50 - - - - 
2,27 
2,60 
3,02 
3,48 
3,81 
4,32 
4,87 
5,45 
4 2 6 
0,36 
0.53 
0,73 
0,89 
1,22 
1,46 
1,87 
2,13 
2,62 
2,93 
3,50 - - - - 
0.75 
0,92 
1,23 
1,48 
1,72 
2,06 
2,63 
3,OO / 3,69 
tencia 
130 
-- 
3 450 
5 150 
7 500 
10 150 
13 550 
16100 
20 750 
24 400 
30 100 
34 100 
40 800 
48 050 
8 750 
11 350 
13 600 
18 100 
21 450 
27 700 
32 550 
40 100 
45 500 
31 050 
35 600 
41 400 
47 700 
52 150 
59 150 
66 650 
74 550 
----- 
3 600 
5 O00 
7 300 
1OOGO 
12 250 
16 750 
25 650 
29 200 
35 950 
40 100 
47 950 
9 700 
11 950 
15950 
19 250 
22 350 
26 700 
'34 200 
38 950 
47 900 
Peso 
(kg/rn) 
(tole- 
rancia 
adrni- 
sible 
j , 5 % , 
- 
de hilos 
[por 
cordon 
- 
Sea[-Lay 
6 x 19 = 114 hilos + 1 alma textil 
Sección 
metál~ca 
del 
cable 
(mmL) 
6 
____ 
7 
total 
de 
hilos 
,- 
Diámetro 
del hilo 
del 
(kg/mm2) 
,------&- 
160 
- 
4 250 
6 350 
9 250 
12 550 
16 700 
19800 
25 550 
30 O00 
37 O00 
42 O00 
50 200 
59 150 
10 800 
14000 
16 700 
22 250 
26 400 
34 100 
40 050 
49 400 
56 O00 
38 200 
43 800 
51 O00 
58 750 
64 200 
72 850 
82 O00 
91 750 
4 400 
6 150 
8 950 
12 300 
15 100 
20 600 
2005024650 
31 600 
35 950 
44 250 
49 350 
59 O00 
11 950 
14 750 
19650 
23 700 
27 500 
32 900 
42 100 
47 950 
59 000 
> A 
hilo 
de - 
180 
4 800 
7 150 
10 400 
14 100 
18 800 
22250 
28 750 
33 800 
41 650 
47 250 
56 500 
66 550 
12 150 
15 750 
18 800 
25 050 
29 700 
38 350 
45 050 
55 550 
63 O00 
43 000 
49 250 
57 350 
66 050 
72 250 
81 950 
92 300 
103 250 
5 O00 
6 900 
10 100 
13 850 
17 O00 
23 200 
27750 
35 550 
40 450 
49 750 
55 550 
66 350 
13 430 
16 550 
22100 
26 650 
30 950 
37 O00 
47 400 
53 950 
66 350 
1 
9 
9 - 
19 
y 
; 
?$ 
-- 
S 
.S 
(mm) 
--A- 
5 
E 
- 
0,5 
0,6 
0,65 
0,7 
0,s 
0,9 
1,0 
1.1 
1,2 
0,95 
1,0 
1,l 
1,2 
1,2 
1,3 
1,4 
1,5 
0.9 
1,0 
1,l 
1,3 
1,4 
1,6 
1,7 
1,9 
2,O 
1,3 
1,4 
1,5 
1,6 
1,7 
1,8 
1,9 
2,O 
capa 
) 14 1.1 
1 16 1,3 
9 17,5 1,4 
9 1,6 
19 1,7 
24 1,9 
27 2,2 
67.5 
87,5 
104,6 
139,3 
165,l 
213,2 
250,3 
308,7 
350,O 
239,O 
273,8 
318,7 
367,l 
401,4 
455,3 
512,8 
537,7 
8 x 19 = 152 hilos 
-k 1 alma textil J 
/_-- 
+ 1 alma textil J 
0,37 
0,45 
0,55 
0,65 
O,7 
0,8 
0,9 
1,O 
1,l 
1,2 
1,3 
1,4 
0,65 
0,80 
0,95 
1,l 
1,3 
1.4 
1,6 
1,7 
1,9 
2,O 
2,2 
2,4 
8 
10 
12 
14 
1 :8 1 1 4 { 
20 
22 
24 
26 
29 
31 
7 
15 
15 - 
37 
26,739,9 
57,s 
78,4 
104,5 
123,8 
159,9 
187,7 
231,5 
262,5 
313,8 
369,8 
27.7 
38,5 
56,2 
77,1 
94,5 
129,O 
154,2 
197,5 
224,8 
276,5 
308.6 
368,8 
749 
92,l 
122,9 
148,l 
172,O 
205,7 
263,3 
299,7 
368,7 
0,80 
0,95 
1,2 
1,4 
1,6 
1.7 
1,9 
2,2 
2,4 
2,6 
2,8 
3,O 
j_--- 
1 
6 
' 6 + 6 
19 
r 8 
0,45 
0,55 
0,65 
0,75 
0,85 
0,95 
1,l 
1,2 
1,3 
7 
Warrington 
6 x 19 = 114 hilos + 1 alma textil 
30 
' 32 
-1 
25 
20 
29 
1 31 
222 ( 33 
35 
37 
39 
0.6 
0,7 
0,85 
1,0 
1,l 
1,3 
1,4 
1,6 
1,7 
k D 
2,4 
2,6 
1,3 
1,4 
1,5 
1,6 
1,7 
1,8 
1,9 
2,O 
J 
7 
1 
8 x 19 = 152 hilos + 1 alma textil j 
l 
- 
0.6 
0,7 
0,85 
1,0 
1,l 
1,3 
1,4 
1,6 
1,7 
1,9 
2,O 
2,2 
1 8 
1,4 1,9 
1,5 2,O 
1,6 2,2 l 
0.65 1 0.85 0.85 
0,95 
1,l 
1,2 
1,3 
1,4 
1,6 
1,7 
1,9 
' 
114 ' 
0,70 
0,s 
0,9 
0,95 
1,1 
1 - - 1 1 14 
10 
12 
14 
16 
18 
20 
22 
24 
26 
28 
30 
0,95 
1,l 
1,2 
1,3 
1,4 
1 
6 
6 6 
1,2 1,6 
1.3 1 1,7 
1,4 1,9 
16 
18 
20 
l9 i 
22 
24 
27 
( 29 
1 ( 32 I 
« lang o directo (ver figuras 3-4 y 5-6 respectivamente). En la construcción cruzada, los torones 
son cableados en sentido inverso al del arrollamiento de los hilos que forman los torones. En la 
construcción Lang, en cambio, los hilos y los torones tienen el mismo sentido de arrollamiento. 
En consecuencia los cables Lang tienen más tendencia a destorcerse que los cables cruzados, 
cuando sus extremos no son guiados (l). En el caso, igualmente, en que los extremos no puedan 
girar, cuando la carga está suspendida del gancho de un poliplasto, el cable Lang muestra una 
mayor tendencia a girar. Por ello se emplean casi exclusivamente los cables cruzados, salvo en 
las aplicaciones especiales como los carros a cables o los cabrestantes para cucharas de cuatro 
cables (dos cables con torsión derecha y dos con torsión izquierda, para el equilibrio de la misma). 
En cuanto a la composición de los cables, según las DIN 655 y 656 es necesario notar: 
Según la DIN 655, los cables se componen de un cierto número de hilos del mismo diámetro. 
Cada torón de la composición A (6 x 19) tiene dos capas de seis y doce hilos alrededor de un 
alma, mientras las composiciones B (6 x 37) y C (8 x 37) tienen además una tercera capade die- 
ciocho hilos. Para el mismo diámetro exterior, un cable B (6 x 37) está hecho con hilos mucho 
más finos que un cable A (6 x 19) ya que el número de hilos es más elevado. Lo mismo que un 
cable C (8 x 37) está hecho con hilos más finos que un cable B (6 x 37) ya que el número de 
torones es mayor. Dentro de la composición según la DIN 655, los hilos tienen la misma inclina- 
ción en todas las capas de un cordón. De ello resulta teóricamente, una distribución uniforme 
de la tracción. Todos los hilos tienen la misma longitud, independientemente de su posición en 
una capa interior o exterior. Pero el paso varía de una capa a otra, dado que el diámetro de arro- 
llamiento no es el mismo. A mayor diámetro corresponde un mayor paso. Resulta así que los 
hilos de la capa exterior no son paralelos a los de la capa interior y los cruzan. 
Los torones de la DIN 656, en cambio, tienen el paso constante. La inclinación de los hilos varía 
de una capa a la otra. En estos torones los hilos no se cruzan nunca, ya que los hilos de las capas 
exteriores se alojan entre los espacios de los de la capa precedente. Para ello es necesario utilizar 
hilos de diámetros diferentes. Los torones de cables Seal-La-y, DIN 655, A y B (6 x 11 y 8 x 19) 
se componen de un grueso hilo central cubierto por una capa de nueve hilos finos. Dentro de los 
surcos de esta capa se ponen los nueve hilos gruesos de la capa exterior. En la forma C (6 x 37) 
una capa de hilos finos se intercala entre dos capas de hilos gruesos. Las formas D y E comprenden 
los cables Warrington. Los torones de estos cables se componen de un hilo central y de dos capas 
de seis hilos cada una. Todos estos hilos son del mismo diámetro. De esta forma queda entre los 
C seis hilos de la capa exterior los intervalos que serán llenados por seis hilos de un diámetro menor 
2. Las solicitaciones y la duración de un cable 
Dado el doble arrollamiento, es difícil calcular los esfuerzos efectivos de los hilos. Estas dificul- 
tades son ya considerables desde el momento en que la solicitación en tracción es sólo una de las 
que hay que considerar. No es seguro el reparto de la fuerza entre los hilos todos por igual. En 
primera aproximación se puede admitir que todos los hilos zon rectos y paralelos al alma. En esta 
hipótesis se calcula la resistencia teórica a la rotura, como el producto de la sección metálica 
por la resistencia nominal de un hilo. Aunque el ensayo de un hilo da normalmente una resis- 
tencia superior a su especificación, el ensayo del cable acusa siempre una resistencia inferior a la 
resistencia teórica y admite una diferencia de 20 a 25 %. Esta minoración se explica por la incli- 
nación de los hilos y por un reparto desigual de las fuerzas. 
Es aún más difícil evaluar los esfuerzos de ,flexiórz que sufre el cable al pasar por las poleas y los 
tambores. 
Si siguiendo la primera hipótesis, admitimos que el cable se comp0n.e de hilos paralelos y que 
no hay rozamiento entre ellos, se puede calcular la fatiga de flexión de un hilo utilizando la ley 
de Hooke 
1 lncluso los cables cruzados no son antigiratorios, es decir que bajo la influencia de una carga, el extremo del 
cable tiene tendencia a girar, para volver a su posición inicial al descargar. Para los bultos libremente suspendidos 
a un solo cable, sobre todo si este cable es muy largo hay, pues, que prever un cable de composición antigiratoria 
(cables trenzados). 
con 8 el diámetro del hilo en cm; D el diámetro de la polea en cm y E = 2 150 000 kg/cm2 el mó- 
dulo de elasticidad. 
No obstante, es imposible calcular los esfuerzos reales de flexión de un hilo que se encuentra en 
el interior de un cable metálico de doble torsión aumentados por el rozamiento con los otros hilos .. y torones. 
Si admitimos que el cable es rígico como una barra llena de diámetro d, encontramos un esfuerzo 
de flexión 
El esfuerzo real se encuentra entre los límites indicados por las ecuaciones (1) y (2). 
En servicio normal, estas fatigas o esfuerzos son tan elevados, que limitan la duración de los cables, 
a menudo inferior a la de los elementos sujetos a desgaste, como manguitos, engranajes, etc. Es 
muy importante conocer las causas que prolongan o acortan la duración de un cable. WOERNLE 
ha realizado recientemente varios ensayos a tales efectos, que nosotros resumiremos aquí: 
FIGS. 7 y 8. - Flexion de un cable en el mismo sentido y en sentido opuesto. 
a) Solicitación a tracción. A igualdad de condiciones, la duración del cable disminuye con el 
esfuerzo de tracción. Para un servicio duro es conveniente elegir una carga de trabajo suficien- 
temente baja. 
h) Solicitación a flexión. La duración de un cable disminuye en la misma medida en que aumenta 
el número de flexiones que sufre un elemento del cable al pasar por las poleas y tambores, y a 
medida que disminuye el diámetro de los mismos. 
Por una flexión completa se entiende la deformación sufrida al pasar del estado recto al estado 
curvo y al retorno al estado recto. Al paso por una polea el cable sufre una flexión completa, 
mientras que el arrollamiento sobre un tambor no le hace sufrir más que la mitad de una flexión. 
La influencia de las poleas es mayor que la de los tambores. 
Parece ser que una flexión en sentido inverso ejerce una influencia aún más desfavorable que dos 
flexiones en el mismo sentido (figs. 7 y 8). Se debe evitar una disposición como la de la figura 8. 
c ) Calidad del hilo. Al seleccionar un hilo de calidad superior, se obtiene una mayor resistencia, 
pero la duración no aumenta en igual proporción. Pasando de las calidades de 130 a 160 e incluso 
180 kg/mm2, se registra, para la misma carga y el mismo diámetro del cable, un aumento de la 
seguridad, mientras que la duraciónaumenta muy poco al pasar de 130 a 160 kg/mm2; este - aumento de la duración es aún menos importante para la calidad de 180 kg/cm2 y se registra una 
disminución para la calidad de 200 kg/mm2. 
, 
No obstante, será mejor, si hay necesidad de usarlos, respetar el mismo factor de seguridad y 
aumentar la carga. En este caso se llega a que los cables de 160 kg mm2 presentan ya una duración 
más corta que los de 130 kg/mm2. Más allá de 160 kgjmm2 la disminución es aún más sensible. 
Los ensayos de duración demostraron que, salvo aplicaciones especiales, es inútil sobrepasar la 
calidad de 160 kg/mm"ara los aparatos de elevación. 
d) Perfil y material de las gargantas. La duración de los cables aumenta con la bondad de su 
alojamiento en las gargantas de tambores y poleas (fig. 9). En una garganta muy grande, el cable 
apoya sólo sobre una zona reducida, y las presiones elevadas que resultan, lo deforman; la sec- 
ción redonda del cable en el origen degenera en una forma oval. Para limitar la fatiga y aumentar 
la duración es necesario que las gargantas conserven la sección circular de los cables. Las gar- 
gantas redondas de los tambores y poleas son más favorables que las de las poleas de fricción 
(figura 50). La duración de un cable en una garganta en V disminuye con el ángulo de la garganta; 
W 20 30 40 5 0 r n m 
Radio del fondo de l a garganta 
FIG. 9. - Duración de un cable cruzado de 16 mm en función del radio del fondo de la garganta 
(según los ensayos de Woernle). 
en una garganta vaciada disminuye con la anchura del vaciado. Es interesante notar que en las 
gargantas vaciadas y en V, los cables de arrollamiento cruzado dan mejor resultado, mientras 
que en las gargantas redondas es mejor el cable Lang. 
Los ensayos y la experiencia práctica demuestran por otra parte, que una guarnición de materiales 
blandos, aumenta algunas veces la duración de los cables porque la presión se disminuye sensi- 
blemente. 
e) Diámetro del hilo. Partiendo de consideraciones teóricas se tiene la costumbre de especificar 
una cierta relación D/6 del diámetro de los tambores y poleas D y el diámetro 6 del hilo. Los ensayos 
prueban sin embargo que los cables de hilos gruesos dan frecuentemente mejores resultados sobre 
poleas de un mismo diámetro D, que los cables de alambres delgados, porque éstos son más sus- 
ceptibles de romperse. 
La superioridad de los cables de alambres gruesos se muestra sobre todo con gargantas anchas 
que soportan mal el cable. La relación DI6 no da indicaciones seguras relativas a la duración de 
los cables y ya no se utiliza, porque frecuentemente conducía al empleo de cables con alambres 
demasiado finos. 
f ) Composición y tableado. De forma general, los ensayos demuestran que el cable Lang es 
superior al cable cruzado. Sólo los ensayos con gargantas en V o gargantas vaciadas dan superio- 
ridad a los cables cruzados. 
La composición del cable tiene una importancia capital. Basándose en los ensayos y la experiencia 
práctica, las DIN 656 y 655 normalizaron la composición de los cables más adecuados a los apa- 
ratos de elevación. Es importante que los alambres de los cordones encuentren un buen apoyo 
sobre los alambres de las capas precedentes. Por esta razón, los cables Seal-Lay de paso constante 
en todas las capas son más ventajosos que los cables normales de ángulo de torsión constante. 
La DIN 655 que normaliza los cables normales, establece como ya vimos, tres composiciones 
(6 x 19), (6 x 37), (8 x 37). El cable de 6 torones de 37 alambres está considerado como normal. 
La composición 6 x 19 se emplea en todos los casos que presentan un fuerte desgaste, riesgos 
de averías mecánicas o de gargantas de poleas poco adecuadas. En todos estos casos es aún mejor 
emplear un cable Seal-Lay (DIN 656) con un número aproximado de alambres. Para los cables 
de gran diámetro es aconsejable elegir la composición de 8 cordones. 
FIG. 10. - Cable de fabricación normal. 
Las tensiones iniciales de los alambres componentes tienen también gran importancia sobre la 
duración. Estas tensiones son evidentes cuando se secciona un cable, los alambres se destuercen 
entonces y se separan (figs. 10 y 11). Si se eliminan estas tensiones por procedimientos de fabri- 
cación apropiados, por ejemplo, utilizando alambres y cordones preformados en la misma forma 
que tomarían después en el cable, se obtendrá un cable que no se destorcerá aunque se corte. 
FE. I l . -Cable compuesto de alambres preformados. 
Los cables preformados alcanzan duraciones considerablemente mayores que los ordinarios, lo 
que justifica su empleo a pesar de su precio más elevado. Tienen menos tendencia a formar cocas 
y a girar, lo que facilita su manejo. Por esta razón los cables Lang sólo deben usarse en maqui- 
naria de elevación si tienen el preformado. Quede bien entendido que los cables preformados no 
son antigiratorios. Los cables de las DIN 655 y 656 tienen un alma de cáñamo. Para trabajos 
duros (palas mecánicas, por ejemplo) es preferible reemplazarla por un alma de acero, o sea, un 
cordón central. Los cables con alma de acero se emplean en EE.UU. para las grúas de colada, 
'a que están expuestos al calor radiante. Algunas veces se ha constatado un mejoramiento de la 
duración debido al alma de acero, pero ello se explica sobre todo por el aumento de la sección 
metálica, lo que disminuye las solicitaciones de tracción. No obstante existen experiencias menos 
fa\ orables que permiten deducir que la correcta fabricación de cables c o ~ alma de acero, exige 
conocimientos especiales. 
De forma general, se puede decir que el esmero en la fabricación tiene una extraordinaria influencia 
sobre la duración de los cables. Se llega a la conclusión de que cables de la misma composición 
y de distinta procedencia acusan duraciones muy diferentes bajo las mismas condiciones de trabajo. 
g) Lubricación de los cables. Una buena lubricación tiene la mayor importancia sobre su dura- 
ción. Antes de la fabricación, el alma de cáñamo debe impregnarse a fondo con aceite o vaselina, 
dado que más tarde no se podría hacer penetrar el lubricante en el interior del cable. Por la misma 
razón los hilos de los torones deben ser bien engrasados en el momento de la fabricación. El aceite 
de máquina y la vaselina son mejores para el alma que los aceites más pesados. Durante el uso, 
el cable debe ser lubricado con una grasa adhesiva y no ácida. 
h) Corrosión. La galvanización es una buena protección contra la corrosión. Aunque la resis- 
tencia del cable disminuye un poco a consecuencia de la galvanización de los hilos, aumenta gene- 
ralmente la duración, siendo inútil aumentar el diámetro de un cable galvanizado. 
i) Cálculo aproximado de la duración. G. NIEMANN da la fórmula siguiente, que es el resultado 
de una evaluación de todos los ensayos publicados: 
con 
W, número de flexiones sufridas por el cable hasta la rotura (una flexión = paso por una polea, 
una flexión en sentido opuesto vale por 1,5 en el caso de un cable cruzado, y por 2, en el 
caso de cable Lang); 
DId, diámetro de la polea sobre el diámetro del cable; 
o, solicitación del cable en kg/mrn2; 
b,, coeficiente de forma de la garganta; 
h,, coeficiente del cable. 
Para estos coeficientes se tomarán los valores siguientes: 
Radio de la garganta, r .= 0,54 d: 
b, = 1 (cables cruzado y Lang); 
b, = 0,72 (cable cruzado), 
b, = 0,65 (cable Lang); 
Garganta en V a 45": 
b, = 0,72 (cable cruzado), 
b, = 0,60 (cable Lang) ; 
Cable cruzado 6 + 37, 160 kg/mm2: 
b, = 1,04; 
Cable Lang 6 + 37, 160 kg/mm2: 
Sc 5 -;cr::icado en las instalaciones realizadas que el orden de magnitud de W es de 30 000 para 
. >>::>sjtoj 4 140 000 para las grúas de cucharas prensoras. 
. Dimensionamiento de cables para máquinas de elevación 
f - '2 D 1 \ 4 130 se encuentran reglas para el dimensionamiento, basadas en ensayos y experiencias 
7-3;: ~ J s . 
Dc'xn de tenerse en cuenta las condiciones de explotación de la máquina. Se distinguen cinco 
_LT;?OS.según la frecuencia de los movimientos (movimiento de precisión, movimiento poco fre- 
;rente. movimiento frecuente) y la importancia de la carga (rara vez la plena carga, plena carga, 
7:ena carga en la industria siderúrgica). 
La tabla 6 da la clasificación de los diferentes tipos de máquinas según la tabla 5. El diámetro 
¿el cable se calcula por la fórmula 
que garantiza una duración suficiente. Para el diámetro de tambores y de poleas se utiliza la fórmula 
En estas dos fórmulas (3) y (4), tenemos: 
S, tracción máxima, sobre un ramal del cable, en kg; 
d, diámetro del cable en mm; 
D, diámetro primitivo del tambor o de la polea en mm; 
k y c, coeficiente según la tabla 7. 
TABLA 5. - CLASIFICACI~N EN GRUPOS DE LOS CABLES PARA MÁQUINAS DE ELEVACIÓN 
(Extraída de la DIN 41 30) 
1 
I1 : Movimiento de precisión )) poco frecuente 111 )) frecuente 
>) poco frecuente 
>> 
IV » 
frecuente 
v )) 
Grupo 
Sin precisar 
Raramente plena carga 
>> >> >> 
Plena carga 
» » 
Todas las cargas en la industria siderúrgica 
Los coeficientes k y c de la tabla 7 son valederos para las calidades de 160 y 180 kg/mm2. Los 
coeficientes de seguridad v están, por el contrario, solamente calculados para 160 kg/mm2, y deben 
ser mayorados en 118 para un cable de alambre de 180 kg/mm2. 
Frecuencia de los movimientos 
Si elegimos un cable de diámetro superior al diámetro calculado en 1,25 veces, no es necesario 
aumentar por ello los diámetros de las poleas y tambores más allá de los valores calculados por 
medio de los coeficientes c. 
Importancia de la carga 
TABLA '6. - CLASIFICACI~N DE LAS MÁQUINAS SEGÚN LOS GRUPOS DE LA TABLA 5 
(Extraído de la DIN 41 30) 
Polipastos y cabrestantes manuales 
Puentes-grúa de central 
>> para locomotoras 
Tipo de aparato -1 
Cabrestante 
>> 
Movimiento Observaciones 1 Grupo l 
>> de taller y de parque de pe- 1 
aueña potencia 1 >> 
>> de taller y de parque de gran( Cabrestante 
Cabrestante principal 
potencia 
I 
11 I1 l 
111, si trabaja normalmente TI o 111 i 
( a plena carga 
>> de montaie / Cabrestante 1 11 1 
>> de fundición 
Grúas de suspensión para máquinas de 
remachar 
Grúas de astillero 
» gigantes (también flotantes) 
Grúas giratorias : 
a) trabajo con gancho 
b) con cuchara prensora 
Grúas de canteras 
Pórticos de descarga: 
a) trabajo con gancho 
b) trabajo con cuchara 
1 Volcadores de vagones 
Grúas de obra de edificación 
1 o 111 { Ver 3, g"po 1V o V para las grúas de colada 
I Variación de alcance < 
i Cabrestante 
1 
>> 
>> 
Variación de alcance 
Cabrestante 
Variación de alcance 
Cabrestante 
>> 
>> 
Traslación del carro 
Cabrestante 
>> 
>> 
b 
Grúas especiales para la siderurgiu 
l6 1 Puentes-grúa ligeros para montaje de ci- 1 lindros de laminadores j Cabrestante 
11 o 111 
11 o 111 
17 ( Deshornadores y cargadores 1 )> 
Ver 3 
1 Puentes-grúa para transporte de laminados 
>> 
1 con carro transversal de te- ; N 
naza 
19 1 Puentes-grúa de colada M 
1 4 Grupo 111 o IV en el caso 
1 o 11 1 de riesgos elevados 
11 o I ( 111 Ver 3 
/ IV si trabaja normalmente con cuchara. Las poleas 111 o IV de la cuchara tendrán el 
( mismo dihmetro que las 
1 otras 
111 
1 
11 o 111 
IV 
IV 
)) « stripper >) 
)> para chatarra de fundición 
20 
21 
I 
» para transporte de lingoteras 1 >> 
y lingotes 
Puentes-grúa para hornos PITS 
>> 
>> 
N 
I 111, si el peso de la pera 
quebrantadora es inferior 
a la capacidad de la grúa 
TABLA 7. - FACTORES DE SEGURIDAD V Y COEFICIENTES k Y C 
(Extraído de la DIN 4130) 
Se debe elegir el valor superior del coeficiente c, si el mismo elemento de cable pasa por un nú- 
mero elevado de poleas, o si es plegado en sentido inverso. Hay siempre libertad de elegir diá- 
metros mayores para los tambores y las poleas. , 
Grupo 
I 
11 
111 
IV 
V 
4. Control de los cables durante la explotación 
Es claro que durante su utilización, los cables se gastan continuamente y, en consecuencia, pierden 
una parte de su resistencia, por lo que es indispensable someterlos a un control severo. Se deben 
observar con cuidado todas las modificaciones del aspecto exterior y valorar su influencia en la 
resistencia del cable. Principalmente se deben examinar las modificaciones siguientes: 
a) Desgaste y aflojamiento de los alambres exteriores. El desgaste de los alambres exteriores no 
es peligroso, siempre que no comporte el aflojamiento del cable. El aflojamiento de la capa exte- 
rior tiene lugar sobre todo en los cables Lang que han sufrido un cierto desgaste. En este caso 
el cable debe ser cambiado, porque si el aflojamiento es tal que permite desplazar los alambres 
exteriores con la ayuda de un destornillador, significa que los alambres de las capas internas están 
sobrecargados y que el desplazamiento de los alambres exteriores al pasar por las poleas deter- 
minará su destrucción. En este estado la humedad penetra más fácilmente y se llega a que bajo 
la presión, al pasar por las poleas, se acumule en un solo punto todo el aflojamiento, mientras 
que el resto del cable presenta un aspecto normal (fig. 12). En este caso el cable se deteriora muy 
rápidamente y se impone un control muy frecuente. 
Polea de 
compensación 
C 
b) Defectos de montaje. Es posible que el aflojamiento descrito se forme ya en el montaje por 
una distorsión que, sin ser intencional, resulte de la manera defectuosa en que se desarrolló el 
cable del carrete (figs. 13 y 14). Procediendo como indica la figura 13, el cable se desarrollará 
correctamente, sin formar las temibles cocas que son'causa de su destrucción prematura. La dis- 
minución de la torsión causa - sobre todo en los cables Lang - un aflojamiento, mientras que 
el aumento de torsión determina la formación de bucles. Si se estira un cable sin deshacer pre- 
viamente los bucles, se forman las cocas (fig. 15). De esta forma la composición del cable se disloca 
y al paso por las poleas los elementos del cable se deterioran rápidamente. Es conveniente'reem- 
plazar inmediatamente los cables que presenten cocas como las indicadas en la figura 15. 
Cable 
r h -, 
c) Formación de tirabuzones y de nudos. Cuando el alma es textil, bajo la presión de uno o de 
varios torones, se desplaza sobre el interior del cable adquiriendo forma helicoidal (fig. 16). Este 
fenómeno no constituye un peligro inmediato, aunque la resistencia del cable se encuentra dis- 
minuida. Se deben observar con cuidado los torones restantes, porque están expuestos a un des- 
gaste acelerado. La rotura del alma, en cambio, puede causar un hinchamiento local del cable 
(nudo, fig. 17). En este caso no hay un peligro inmediato pero aparecerá en seguida un desgaste 
excesivo. 
Tambor 
c 
Valores de v 
para 
160 kg/mmz 
5,s a 6 
5,5 a 6 
6 a 7 
7 a 8 
8 a 9,s 
"Fa 
k - Y _i 
Para cables de 160 y 180 kg/mrn2 
0,30 a 0,32 
0,30 a 0,32 
0,32 a 0534 
0,34 a 0,37 
0,37 a 0,40 
5 a 6 
6 a 7 
7 a 8 
8 a 9 
8 a 9 
5,s a 7 
,7 a 8 
8.a 10 
9 a 12 
9 a 12 
4,5 a 5 
4 3 a 5 
5 a 6 
6 a 7,s 
6 a 7,s 
20 LOS ELEMENTOS DE TRAUSMISIÓY POR CABLES ~ ~ E T ~ L I C O ~ 
FIG. 12. - Cable Lang con alambres exteriores 
aflojados 
Fic;. 16. - Deformación del cable en tirabuzóii. 
Fic. 17. - Formación de nudos. 
FIG. 13. - Desenrollamiento defectuoso 
de un cable 
FIG. 14. - Deseilrollamiento correcto. 
FIG. 15. - Coca. 
FIGS. 18 y 19. - Destrucción 
progresiva de un cable cruzado. 
Nótese la disminución rápida de la 
resistencia al final de la duración. 
o- I I I I 
70000 ZDDDD 30000 wo00 sooffu 
Número de flexiones W 
d) Rotura de alambres. La fatiga, debida a las tracciones y flexiones alternadas y a la presión 
por el paso por las poleas, es causa de la rotura de los alambres. Normalmente, los alambres 
exteriores de un cable son los más expuestos a la destrucción, pero también se produce la rotura 1 
de los alambres interiores en los puntos de apoyo de los torones, o en el caso de una fuerte soli- 
citación dinámica de los cables (puntos de fijación de los cablesde extracción). Esto se produce 
también cuando las poleas y tambores están guarnecidas con cuero o madera. 
Frcs. 20 y 21. - Destrucción progresiva de un cable Lang. 
Para la misma disminución de la resistencia de los cables Lang, dan la impresión de una destrucción más avanzada porque 
los extremos libres de los alambres rotos son más largos. 
Sin embargo, en el caso de cables para máquinas de elevación, es generalmente posible formarse 
una opinión de todo el cable inspeccionando los alambres exteriores, aunque hay que distinguir 
entre los cables cruzados y los cables Lang. 
En un cable cruzado los alambres se encuentran en el exterior sólo en una pequeña longitud y al 
pasar al interior, aún cuando estén rotos s'e encuentran fijados por fricción y contribuyen de 
nuevo a la resistencia del conjunto. En los cables Lang, los alambres se encuentran en el exterior 
en longitudes mayores, el cableado es menos apretado y los alambres resultan fijados menos 
intensamente. Hay que hacer una diferencia entre un cable cruzado y un cable Lang en lo que 
concierne al aspecto exterior y al número de hilos rotos admisibles para una longitud dada. Sobre 
el dinamómetro, un cable de mal aspecto puede dar resistencias sorprendentes. Pero en la explo- 
tación práctica tal cable rompe bajo una carga muy inferior, porque las flexiones y los choques 
aflojan el cable y porque los hilos rotos contribuyen menos a la resistencia que cuando el cable 
se encuentra en el dinamómetro. La DIN 4130 especifica que los cables deben ser reemplazados 
cuando la proporción de los alambres rotos visibles sobre la longitud de un paso, alcanza los 
valores siguientes : 
Cruzado Lang 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . Cable de 222 alambres.. 15 % 4 % 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . Cable de 114 alambres.. 8 % 2 % 
El cable debe ser cambiado en cuanto tenga una concentración de alambres rotos, fuerte corrosión 
o cuando presente la rotura de un cordón. k 
C 
6. Fijación de los cables 
Para unir los cables entre sí y a los elementos de fijación, se emplean los medios siguientes: 
a) El empalme sirve para unir dos trozos de cable o confeccionar un cable sin fin. Se atan en 1 
primer lugar los cabos de los cordones y se desarrolla cada uno de los dos cables sobre la longitud 
de la mitad del empalme. Seguidamente se cablean los dos cables, uno dentro del otro, de forma 
que cada uno de los torones de un cable se encuentre entre dos torones del otro (fig. 22), después , 
FIG. 22. - Empalme 
de cable metálico. 
de salir un torón de su punto de alojamiento y de rellenar la cavidad formada por el torón corres- - 
pondiente al otro cable (fig. 23). Se procede así colocando un torón entre dos. Los torones restantes 
se entrelazan de la misma forma, pero desde el otro lado del punto de unión, de tal manera que 
los extremos de los torones que salen de un cable se escalonan sobre la longitud del empalme 
(figuras 24 y 25). Para fijar los extremos de los torones, se les pasa al interior del cable, donde -. 
se ha desarrollado el alma de cáñamo, que se ha cortado al ras del cable. La longitud total del 
empalme de un cable cruzado debe ser al menos de 800 veces su diámetro y la de un cable Lang 
mil veces; para los cables preformados se ha de aumentar esta longitud en un 25 %. Los empalmes 
deben ser hechos únicamente por obreros muy especializados y experimentados. I 
6 ) Un guardacabos (figs. 26 y 27) sirve para unir los cables a un punto fijo, mediante el entrelazado 
I 
de un extremo sobre sí mismo, constituyendo una gaza. El guardacabos es una pieza de acero, 
galvanizado corrientemente, cuya parte exterior tiene forma de garganta y está destinada a recibir 
el cable. En vez del entrelazado del cable sobre sí mismo se puede utilizar sujetacables cuidando 1 
extremadamente del correcto apretado de las tuercas. I 
c ) El cepo (fig. 28). Está constituido por una pieza de acero moldeado en la que se introduce . ¡ 
una cuña que es apretada sobre el propio cable en forma directamente proporcional a la tracción 
del mismo. 
f 
1 
d ) Los sujeta-cables. Los sujetacables permiten unir fuertemente dos cables. Los del tipo « Mo- 
laire debidos a Bleichert-Transportanlagen GmbH. (fig. 29) transmiten los esfuerzos indicados 
en la tabla 8. Se debe prever una seguridad de 2,5 para asegurar los cables contra el deslizamiento. 
Los valores indicados se entienden para dos cables fijados uno sobre otro; si se utilizan guarda- 
cabos se pueden doblar los valores dados. 
Diámetro cable 1 (mm) 
Capacidad (kg) 
AL-____ 
7 
Tres su.jetacables U n sujetacables 
e ) Manguitos cónicos (fig. 30). Se destuerce el extremo del cable y se separan los extremos de los - 
alambres que fueron previamente introducidos en un manguito cónico, rellenándose después con 
un metal fundido apropiado. Es importante limpiar perfectamente los alambres para obtener 
Dos sujetacables 
una buena unión con el metal, así como es también necesario no elevar excesivamente la tempe- 
ratura de este metal para no destemplar los alambres. Como metales se emplean el plomo, el cinc 
y ciertas aleaciones plomo-cinc. Las peras de la Demag (fig. 31) han sido concebidas de forma 
FIG. 25. -Distribución de los extremos de los cordones sobre la longitud del empalme. 
FIG. 26. - Gaza de FIG. 27. - Gaza de FIG. 28. - Gaza con 
cable con empalme. cable con fijación por fijación de cable por 
dos sujeta-cables. cepo-cuña. 
FIG. 29. - Sujeta-cables tipo « Molaire » 
de Bleichert-Transportlangen 6 mbH, Leipzig. 
FIG. 30. - Fijacion del cable por medio 
de un cepo cónico relleno con estaño. 
que puedan pasar por las poleas. Son muy pequeñas (de acero al manganeso) y su forma sigue la 
curvatura de las poleas, de forma que el cable no sufra al pasar por las mismas más que una flexión 
en el punto c, como sucede con otros conos. Estas uniones reducen la usura de los cables y ofrecen 
bastante interés para reunir los cables de las cucharas a los cables de elevación. No solamente 
facilitan el cambio de cucharas entre sí o el de una cuchara por un gancho sino que también per- 
FIG. 31. - Empalme de cable Demag, Duisburg. Las peras, que salvan la curvatura de la polea, transmiten la tracción del 
cable sin doblarlo en torno a c (ver la descomposición de f~~erzas). 
Corte A B 
FIG. 33. - Eslabón giratorio, macho y 
tuerca con espiga (Demag, Duisburg). 
FIG. 32. - Unión de cable Demag. 
miten cambiar el cable de las cucharas que pasan por varias poleas y que esta por ello expuesto 
en mayor grado a desgaste, sin necesidad de desarrollar el cable de elevación. El eslabón que une 
las dos peras está hecho de dos piezas, u11 anillo abierto y un pasador especial (figs 32 y 33) for- 
mado por una tuerca de acero de resorte. La parte de la tuerca en contacto con el pasador tiene 
un tetón que se engarza en una ranura del pasador y se cierra sobre la tuerca. Para las dimen- 
siones ver tabla 9. 
1. Dimensiones 
Diámetro ( 1 0 12 14 16 18 20 34 37 40 43 46 
delcable {( 1 1 13 15 17 19 21 :: 36 39 42 45 48 
Diámetro de 
las poleas. 
El diámetro primitivo de la polea D se cálcula según la DIN 4130, fórmula (4) (ver también las 
tablas 10 y 11 y las figuras 34 a 36). Las poleas de compensación sólo se encuentran en los apa- 
rejos simétricos (ver página 44). 
b . . . . . 
c . . . . . 
d ... . . 
TABLAS 10 Y 1 1 (figs. 34 y 36, según DI N 15059) 
- -- - pp 
48 
44 
49 
* El ancho b, de la llanta de las poleas soldadas está dado a titulo indicativo. 
** El ancho del cubo 1 de las poleas montadas sobre cojinetes lisos puede ser elegido entre la cota mínima y la cota m&- 
xima (el ancho del cubo de las poleas montadas sobre rodamientos se deja a la elección del constructor). 
56 
52 
58 
DI 
-- 
80 
100 
125 
160 
200 
230 
315- 
400 
500 
630 
710 
800 
900 
lMX) 
1120 
1250 
1400 
Poleas de compensación 
-7 
h 
-1 
64 
58 
66 
Dz 
Poleas de polipasto y de reenvio 
b~ b z * d 1 Diám. 
r-y-7 - - - del 
F ~ ~ - Ace- Cota Cota cable 
dic, ro