MEC 292TAMBORES PARA CABLES ( APUMTES)

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TAMBORES 
PARA CABLES 
DE ACERO 
 
 
 
 
 
Visión de conjunto 
El tambor para cables de una máquina de elevación de cargas es uno de los componentes más importantes del 
mecanismo. Su función es enrollar cables de acero del mecanismo de elevación y remolque y de esa forma, 
convierte el movimiento giratorio de la unidad de conducción en movimiento lineal del cable. El tambor (4) gira 
libremente sobre el eje (6) fijo y soportado por el bastidor también fijo (2), sobre las ranuras (5) talladas sobre la 
generatriz del tambor se enrolla el cable (10) de esta manera el movimiento giratorio de enrollamiento del cable 
se convierte en uno rectilíneo. 
 
 
Ventajas y características 
 
1. - Gracias a una estructura simple, los ajustes del tambor en él montaje y la instalación con los otros 
mecanismos de la máquina de elevación son bastante prácticos. 
 
2.- Cuando el tambor está en funcionamiento, los cables de acero se enrollan por sí mismos en las ranuras en 
espiral dispuestas alrededor de la circunferencia del tambor de cable. 
 
3.- Garantiza un nivel adecuado de tensión que actúa de forma uniforme en los cables de acero. 
 
4.- el tambor está construido para que tenga alta resistencia, peso ligero y gran rigidez. 
 
5- . El tambor de gran diámetro con un ancho de tambor pequeño proporciona un ángulo de desviación seguro, 
lo que prolonga la vida útil del cable. 
TIPOS DE ENROLLAMIENTO. 
Podemos clasificar los tambores en dos grandes grupos de acuerdo a la forma de enrollar el cable sobre su 
generatriz 
De varias capas de cable 
El cable se enrolla en capas sucesivas sobrepuestas una sobre la otra, son generalmente tambores lisos. Solo 
se usan en cabrestantes en tambores para máquinas de obras públicas, en las cucharas mecánicas y en los 
tambores de almacenamiento que se encuentran detrás de las poleas de fricción, almacenando grandes 
longitudes de cables con tensión reducida. 
De una sola capa de cable 
Normalmente poseen ranuras sobre sobre su generatriz dispuestas en forma helicoidal permitiendo el 
enrollamiento del cable en una sola capa de, acuerdo a lo establecido por las normas alemanas y las normas 
UNE 528 para la seguridad de las máquinas de elevación. 
 
 
 
 
 
 
Instalación del cable 
Al transferir un cable de un carrete a otro o al tambor de una máquina o equipo, el cable debe pasar de la 
parte superior del carrete a la parte superior del otro, o de inferior a inferior tal como indica la figura. Deben 
evitarse las flexiones opuestas, que introduzcan esfuerzos adicionales al cable y hagan difícil su manejo. Los 
carretes deben estar sobre ejes paralelos y se debe siempre aplicar al cable cierta tensión al cable de manera 
de asegurar su correcto enrollado. La tensión reviste todavía mayor importancia en el caso de tambores lisos 
 
 
 
PARTES FUNDAMENTALES 
 
Generatriz (color rojo): sobre ella van construidas las espiras o rosca maquinada en forma helicoidal sobre 
las cuales se aloja o enrolla el cable. Cuando se tiene que envolver dos ramales de cable la generatriz consta 
de dos sectores construidos u no a derechas y otro a izquierdas a partir del centro de la generatriz. 
Eje (color lila): el eje es generalmente fijo girando el tambor libremente sobre él, esta pieza se asegura 
firmemente sobre un bastidor robusto (color amarillo). 
Entre el eje y la generatriz existen tres piezas, el cubo (color verde) que sirve de apoyo al tambor sobre el 
eje y las tapas o espejos (color azul) que conectan el cubo con la generatriz. Entre el cubo y el eje se 
montan cojinetes de rodadura o de fricción. 
Para el giro del tambor es necesario un engranaje de gran diámetro o corona (color café) con dientes 
exteriores, ella va montada sobre el tambor mediante elementos roscados (pernos y tuercas), ver detalle a 
que permiten un rápido reemplazo de alguna de las dos partes cuando sufre algún deterioro pudiendo 
reutilizarse la restante si no posee daños. 
Los tambores de cables deben estar provistos de dos pestañas en cada extremo de una altura una vez y 
media el diámetro del cable. Se puede suprimir esta pestaña (color naranja) a condición de evitar, por otros 
medios de que el cable caiga sobre los engranajes. 
DIMENSIONES 
El diámetro de arrollamiento de un tambor se calcula según la norma 
DIN 4130 según la formula y tabla que a continuación reproducimos 
 
En la formula tenemos: 
S: tracción máxima sobre un ramal del cable 
d: diámetro del cable 
D: diámetro primitivo del tambor o polea 
K y C : son coeficientes de la tabla siguiente 
 
 
 
 
 
 
Si llamamos L, la longitud del cable a enrollar, el número n de espiras necesarias se calcula mediante: 
 
Es necesario dejar preferentemente 2 a 3 espiras muertas, que refuerzan la fijación del cable y que impiden 
que se desenrolle por completo, aun en el caso de que el gancho alcance la posición más baja. 
Para la elección del paso y demás dimensiones de las gargantas se pueden elegir según la figura 2 y la tabla 
siguiente, o mediante el criterio 
 h: espesor de la generatriz del tambor ( se toma el sector más desfavorable 
de la generatriz o el de menor alma metálica 
 
 
 
 
 
 
ESPERSOR DE LOS TAMBORES 
La solicitación del tambor se compone de. 
 Una torsión 
 Una flexión 
 Una compresión causada por el apriete del cable 
Los esfuerzos de torsión son despreciables pues el tambor gira libre sobre su eje. Normalmente los esfuerzos 
de flexión son despreciables, excepto para los tambores de longitud excesiva. Resultan, por lo tanto, que el 
espesor de un tambor debe elegirse de acuerdo con la solicitación del arrollamiento (figura 3) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El arrollamiento solicita al tambor a compresión y a flexión. El tipo de solicitación se pone en evidencia 
imaginando un tambor que soporta una única espira de cable (ver figura anterior). Bajo la influencia de la 
tracción del cable el tambor se comprime con la máxima deformación debido al arrollamiento 
A medida que nos alejamos de la espira, la deformación y consecuentemente el esfuerzo debido a la 
compresión, disminuye. El perfil del tambor deformado es el que presenta la figura, mostrando que existe una 
solicitación a flexión en sentido paralelo al eje del tambor. Los esfuerzos máximos debidos a una sola espira 
son las siguientes 
 
A compresión 
 
 
A flexión 
 
S: tracción del cable en Kg. 
D: diámetro del tambor. 
h: espesor del tambor. 
s: es el paso de la rosca 
 
En servicio normal el tambor nunca será cargado por una sola espira aislada. Siendo corriente que el 
arrollamiento del cable bajo tensión se empiece desde un extremo del tambor, se podrá obtener el esfuerzo 
total soportado por este recubrimiento total de las espiras, calculando los esfuerzos generado por cada una de 
las espiras aisladamente y superponiéndolos. En este caso la solicitación de la flexión local ser nula, si la 
tracción no varía, la deformación por compresión es constante y la generatriz del tambor permanecerá recta. 
No obstante, los esfuerzos de compresión se añadirán hasta que la sección al paso del enrollamiento sea 
solicitada por la tracción del cable. Bajo esta hipótesis el esfuerzo de compresión se calcula mediante 
 
 
Pero esta hipótesis no se cumple siempre en forma exacta, pues cuando se coloca la primera espira, el tambor 
no sufre la deformación total, que es el resultado del arrollamiento completo. A medida que la deformación 
del tambor aumenta bajo la influencia de las espiras, la tracción del cable de la primera espira disminuye. Las 
fricciones del cable sobre el tambor evitan que las tensiones se equilibren de un extremo a otro del 
arrollamiento. Para el tambor completamente cubierto de espiras se tiene para el esfuerzo de compresión 
 
En la extremidad del arrollamiento, el esfuerzo es inferior, porque la parte del tambor que no está recubierta 
todavía de espirasrefuerza la parte arrollada. El esfuerzo de compresión de la parte arrollada se puede 
calcular mediante 
 
No obstante, en este lado existe una fuerza flexión local que se puede expresar de la forma 
 
 
 
 
 En formulas empírica espesor = diámetro del cable, da resultados satisfactorios para tambores de 
fundición 
Proyecto de Tambores 
La figura 4 representa un tambor normal de hierro fundido, el material sugerido es el Ge 18,19. Este método 
solo se emplea cuando es necesario fabricar un gran número de tambores en razón al elevado costo que 
significan, los moldes y el hecho de derretir el material. 
 Los tambores en acero moldeado no se justifican, pues por razones de fundición debe tener casi el mismo 
espesor que los tambores fabricados de fundición 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Los tambores soldados (figuras 5) permiten economizar considerablemente el peso y son más baratos en 
especial en los diámetros grandes. El tambor se fabrica de una chapa laminada cilindrada para fabricar la 
generatriz la cual es solada a tope mediante soldadura de arco con electrodo protegido. 
Cuando el tambor no es de gran diámetro se emplea un tubo Mannesmann (de acero sin costura) para 
fabricar la generatriz. 
Refuerzo 
Si el cubo está muy desproporcionado con respecto al flanco se deben reforzar estos con nervios ( color rojo 
en la figura). Estos no deben llegar hasta la parte cilíndrica del tambor, pues el reforzamiento de esta parte 
por nervios circulares o longitudinales, no solo no es necesario si no contraproducente, ya que tales refuerzos 
impiden la deformación del tambor y por la misma razón tienen lugar una acumulación de esfuerzos sobre las 
partes reforzadas situación que luego de un periodo de uso pueden producir fisuras en el material. 
 
Fijación del cable 
Las fijaciones de los cables han de ser fiables, accesibles para los casos de revisión, de conveniencia para la 
sustitución del cable y de fácil fabricación. 
La fijación del cable se la realiza mediante dos métodos. 
Mediante cuña 
El tambor tiene un alojamiento cónico en el cual se introduce una cuña envuelta por el cable, debido a la 
tracción del cable la cuña se fija firmemente apretando el cable. Su montaje es sencillo pero el desmontaje 
para un eventual cambio del cable se dificulta enormemente 
 
 
Mediante chaveta. 
La chaveta o placa (color verde) aprieta firmemente el cable debido a la presión ejercida por los pernos 
( azules) es el método más usado pues el montaje y liberación del cable para su reemplazo es muy sencillo. 
 
Mecanismos para el movimiento del tambor. 
Un esquema general para el movimiento del tambor lo podemos ver en el grafico siguiente 
 
Los mecanismos importantes son: 
1.- Motor. 
2.- Reductor de velocidad. 
3.- Tambor. 
4.- Limitador de cargas. 
5.- Mecanismo de fin de carrera. 
Motores. 
Los motores en las máquinas de elevación necesitan un gran par de arranque ya que deben ponerse en 
marcha muchas veces con la carga levantada y teniendo que acelerarla en muy poco tiempo, llevando las 
masas desde cero hasta la velocidad de régimen. Deben ser capases de soportar los siguientes aspectos: 
.- Frecuentes conexiones y desconexiones. 
.- Permitir un arranque progresivo. 
.- Su sentido de rotación debe ser reversible y deben ser capases de ejercer un gran par de frenado. 
.- Frecuentemente se pide una variación de la velocidad independientemente de la carga 
El accionamiento eléctrico está ampliamente extendido en las máquinas de elevación debido a las grandes 
ventajas que ofrece (generación central y fácil distribución de la energía, puesta en marcha inmediata, gran 
seguridad en servicio y excelente rendimiento incluso en servicio intermitente), por lo cual los motores 
utilizados son eléctricos. Los más utilizados pertenecen a dos familias. 
Motor de corriente continua en serie. 
 
En este motor los arrollamientos del inducido y de campo están conectados en serie. Durante el arranque una 
corriente de gran intensidad pasa a través de los dos arrollamientos y el motor desarrolla un par de arranque 
muy fuerte (2,5 a 3 veces el par normal). Para disminuir la intensidad de corriente en el arranque es necesario 
intercalar en el circuito una resistencia que se reduce gradualmente durante el periodo de arranque. 
La ventaja principal del motor reside en que adapta su velocidad a la carga, es decir que eleva las cargas 
importantes a baja velocidad y las pequeñas a gran velocidad. 
Gracias a esta importante propiedad el motor de corriente continua en serie es el ideal para las máquinas de 
elevación y es de empleo casi exclusivo cuando es utilizada la corriente directa. Existe el riesgo de sobregiro 
del motor cuando este esté completamente descargado, pero el rozamiento del mecanismo girando en vacío 
es suficiente para descartarlo. Durante el descenso el motor funciona como generador utilizando la energía 
generada en el freno reostático. 
 
Motores trifásicos de corriente alterna. 
 
Para las máquinas de elevación en especial en Europa es muy utilizado el motor en corriente alternada del tipo 
asincrono trifásico, en el cual el estator está conectado a tres conductores, mientras que el rotor no está 
conectado a la red pero esta puesto en corto circuito o conectado sobre resistencias. El estator crea un campo 
magnético rotatorio que arrastra al rotor. 
Con frecuencia normal de 60 ciclos por segundo y con motor de 4, 6, 8, o 10 polos se obtienen las velocidades 
sincrónicas de 1500, 1000, 750 y 600 revoluciones por minuto de acuerdo a la expresión siguiente: 
n = 60f / 0,5 p 
El motor de jaula (que son aquellos que están en cortocircuito) se utilizaba solo para pequeñas potencias pero 
en la actualidad su uso es muy extendido en las máquinas de elevación debido a que su construcción es muy 
simple y robusta, pudiendo ser conectado directamente a la red. Para las máquinas de elevación con sus 
frecuentes arranques y paradas se usan motores de jaula que dan un arranque suficiente (1,6 a 2,5 el par 
normal) con una absorción moderada de corriente de 3 veces la corriente nominal. 
El motor asíncrono de anillos conectores es el más utilizado para los mecanismos de elevación por las grandes 
ventajas que presenta dado que permite regular la velocidad por medio de resistores conectados a los anillos.