-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
1/346
HELLMUT
ERNST
TOMO
1
PRINCIPIOS
Y
ELEMENTOS
CONSTRUCTIVOS
EDITORIAL
BLUME
TUSET,8
BARCELONA-6
ROSARIO.
17
MADRID
-
5
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
2/346
Titulo
original:
DIE
HEBEZEUGE'
Grundlagen
und
Bauteile
FRIDR.
VIWEG
&
SOHN
BRUNSWICK
Traduccin
de
JULIO
PINTO
lngeniero
Jefe
de
Unidad
A'
C
'
S
A'
Primera
edicin
esPafrota'
1970
'-
Friedr'
Vieweg
&
Sohn'
Verlag'
Brunswck'
1965
-
e:
:
n
espaola,
Editorial
Blume,
Tuset,
8,
Barceona,
1970
Printec
n
Spain'lmpreso
en
Espafra
DePosito
Legal:
B'
28209
'
1970
-.
.
'.
:-'::s
bero-Americanos'
S'
A'
- Provenza'
86
-
Barcelona'15
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
3/346
PRLOGO
A
causa
de la
guerra,
gran
nmero
de libros
tcnicos
relattvos a
los
aparatos
de elevacin
fueron
destruidos
o
desaparecieron
de
las libreras.
Estas
circunstancias
han
hecho su reedicin
y
revisin
imposible:
su
contenido
no corresponderia
al
moderno
desarrollo
de
la Tcnica. He
accedido
g,",itosr..,
a la
demanda
de escribir
una
obra
moderna,
debido
a
mi
condicin
de
Jeje
de Estudios
de un
gran
Constructor
de
gras
y
aritiguo
Profesor en
la Facultad de
Dantzig.
Me
propongo
atender
a
la vez los
deseos de
los estudiantes
y
cie
los ingenieros experimentados
en
l
niateria. Los
primeros
encontrarn
en
ella
los
principios
lundamentales
inmutables
y
los
adquiridos
por
la
ciencia,
que
les sern
presentados
de forma
completa,
pero
tan
sencilla
como
sea
posible,
sin
necesidad
de
acudir
a desarrollos
matemticos excesivamente
elevados.
Los
se-
gundos
encontrarn
un
maual
destinado
a
relrescar sus
cotr,:cimientos
escolares
y
a estimularles
en
el
trabajo
coticliano, ponindoles
al
corriente de las ltimas
creaciones
y
tendencias,
de
las
experiencias
y
resultados
de
la
investigacin
y
de
las forma' de clculo
apropiadas.
Esta
Obra
no
se limita
por
tanto
a
las construcciones
alemanas,
sino
que
contiene
tambin
ejemplos
de
rea-
lizaciones extranjeras,
particularmente norteamericanas.
Aderns se consignan
datos
relativos
a
la
explotacin
de
los
aparatos
de elevacin
que,
sin duda,
interesarn
a
los ingenieros
encargados
de su
uso.
De
acuerdo
coll
la
tradicin,
la
materia de este.
librcl.
presentada
en
tres
tomos,
no
incluye los
ascensores.
los
funiculares
ni
las
mquinas
e
instalaciones
de manutetrcin.
E,l
primero
trata
de
los
principios
1'
cle
los
elementos,
el
segundo
se
reere
a
los
aparatos
uormales,
mientras
que
el
tercero trata
de los aparatos
especiales.
El conocimiento
minucioso
de los elementos
es muy
importante
para
el
estudio,
explotacin
y
mantenimienio
de los
aparatos,
porque
sucede
que
son
los
elementos
y
detalles,
aparentemente
insignificantes, los
que
muchas veces
constituyen
la
causa
de
utt utrcionamiento
delectuoso
y
de
averas.
Nos ha
parecido
necesario tratar
detalladamente
tales
partes,
incluyendo
el
equipo
elc-
trico
y
la
calderera.
Suponemos
que
el
lector conoce
los
Elementos
cle Mquinas
y
la
Electro-
tecnia
General. Esta
Obra se ocupa
de
sus
aplicaciones
a
los Aparatos de
Elevacin.
Dado
que
la
importancia
y
dificultad
de
la materia
lo
exige.
hemos
intercalado
ejemplos
num-
ricos, a
fin
de
completar
la
parte
descriptiva
y
de
explicar
el
proceso
de clculo.
[,os ejemplos
de
clculo de
calderera
se
incluyen
en
el
tomo
[[, con
los
aparatos
correspondientes.
Numerosas
tablas
y
bacos
facilitarn datos
tiles
para
sr estudio
v
clculo.
En mis
esfuerzos
por presentar
los ltimos
adelantos en
la materia,
he
podido
contar
con la ayuda
generosa
de numerosas
casas.
He de
expresar
aqu
mi
agradecimiento
y
particular
reconocimiento
al
Profesor
Dr.
Ingeniero
G.
Niemann,
al
Director
Diplomado
Ingeniero.
A.
Strobel
y
al
Inge-
niero Jefe Fr. Hller,
por
sus
tiles indicaciones;
al
Diplomaclo Ingeniero
A. Felh
por
su ayuda
en la
preparacin
de
los
clichs.
Agradezco
a
la Sefrora
Tischmeyer
la
minuciosidad
con
que
realiz
la
mecanografa
del
manuscrito.
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
4/346
vr
PRLOCO
Las
circunstancias
de
los
afios
de
guera
y
de
posguerra
originaron
dificultades
que
retrasaron
la aparicin
del tomo
primero,
de
lo
que
se
han
podido
originar
algunas
deficiencias.
Yo espero
q.r"
-i
Obra
sustituir
on
xito
el
tibr
bien conocido
de Hugo
Bethmanl
y
contribuir
a
resolver
ls
problemas
a
los
que
deben
hacer
frente
los
ingenieros
de
nuestra
poca.
Dr.
Ing.
Hruuur
EnNsr
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
5/346
A.
B.
C.
f.
Introduccin
Bases
principales
del
estudio
Dimensin de
los
elementos
mecnicos
.
.. ..
Arranque
y
frenado
1.
Las
fuerzas
y
momentos
de aceleracin
y
des-
aceleracin
2. Las
sobrecargas dinmicas de
los
cabrestan-
tes
y
mecanismos
de
traslacin
D.
Ajustes
y
tolerancias
. .
..
.
If.
Los
elementos
de transmisin
por
cables
metlicos
A.
Los
cables
metlicos...
1.
Composicin
y
arrollamientos de
los
cables.
2.
Las
solicitaciones
y
la
duracin de un
cable.
'
Dimensionamiento de cables
para
mquinas
de
elevacin
4. Control
de los cables durante
la
explotacin.
5.
Fijacin de
los cables .
B.
Poleas
p4.r_4
cables
1. Dimensiones
.
.
2.
Construccin
C.
Tambores
de cables
1. Dimensiones
..
2.
Espesor
de
los
tambores
3. Proyecto
de
los
tambores
D.
Poleas
de friccin
l. Arrastre
por
friccin
2.
Disposicin
y
proyecto
de
poleas
de
fric-
cin 36
E. Inclinacin
y
guiado
del cable.
40
F.
Disposicin
y
rendimienso
de
las
transmisiones
por
cable
44
1
Disposcingeneral .........
44
ff.
Rendimiento
..
45
.i:.
il\DICE
DE
MATBRIAS
9
9
12
ry
19
22
26
26
27
29
29
30
32
49
50
51
52
52
52
53
54
55
IV.
Dispositivos
simples
de
suspensin
A. Ganchos
y
grilletes
1.
Clculo
2.
Proyecto
de
ganchos
B. Equipos
de
los
ganchos y
aparejos
C. Eslingas
1. Eslingas
de
cadena
.:.....
2. Cables
y
cabos
D.
Vigas
de
suspensin
E.
Plataformas
..
.
F.
Pinzas
y grifas
G.
Cucharas
H.
Electroportadores.
1.
Construccin
y
formas de trabajo
2.
Fuerza.
3. Modelos
especiales
V.
Ejes,
rboles
y
cojinetes
A. Ejes.
l.
Esfuerzos admisibles
2.
Placas
de
retencin
3.
Ejemplo
numrico
B.
rboles
1.
Esfuerzos
admisibles
2. Deformacin
3. Ejemplo
numrico
87
C.
Cojinetes
87
1.
Cojinetes lisos
.
88
2.
Ejemplo numrico 94
3.
Rodamientos
94
4.
Engrase
de los soportes 96
VI.
Frenos
A.
Frenos de
zapatas
1. Disposicin
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 numrico
B. Frenos
de
banda
l. Disposicin
general y
clculo
2.
Dimensionado
de
la
polea
de
freno
3. Dimensionamiento
del
blectroimn
.......
4.
El
proyecto
de los frenos de
banda
C. Frenos
de
discos
y
de
conos
l.
Disposicin
general
y
clculo
2.
Diseflos
de
los frenos
de discos
y
de conos.
D.
Frenos
especiales
1.
Los frenos
de
trinquete
I
2
3
4
5
6
57
57
59
65
68
68
70
71,
72
73
74
75
76
77
78
'79
80
81
8l
82
82
86
34
34
III.
Los
elementos
de
transmisin
por
cadena
A. Las
cadenas
1. Cadenas
ordinarias
2.
Cadenas
a
rodillos
y
cadenas
Galle ..
. . .
.
B. Ruedas
y
piflones para
caderas.....
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
guas.
.
99
99
101
106
108
rl4
il8
118
l2l
1,22
124
125
126
128
132
132
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
6/346
VIII
2.
Frenos
accionados
Por
la
carga
'
3. Frenos
mecnicos
de
descenso
de
tornillo
y
tuerca
4.
Frenos
centrfugos
'
': ''"
"
E.
Trinquetes
1.
Trinquetes
dentados.
2.
Dispositivos
de
detencin
por
apriete
' '
'
'
D.
Embragues
. ..
."
1.
Embragues
de
tetones
2.
Embrague
de
friccin
3.
Embragues
sin
posicin
de
descenso
libre'
VIII.
Ruedas
Y
carriles
A.
Ruedas
1.
Clculo
del
dimetro
de
la
rueda
2.
Resistencia
a
la
rodadura
lj'nisenos
de
las
ruedas
.,
"
'
Z.
Ejecuciones
esPeciales
.
..
..
B.
Carriles
1.
Perfiles
Y
dimensiones
.
"
2.
Carriles
sobre
fundaciones
de
hormign
'
'
3.
Caminos
de
rodadura
de
monocarriles
' "
IX.
Engranaies
Y
reductores
A.
Clculo
y
dimensionado
de
los
engranajes
de
ruedas cilndricas
l.
Clculo
de
la
usura.
2.
Consideraciones
sobre
la eleccin
del
nmero
de
dientes,
del
Peso
Y
de
la
anchura
3.
Resistenca
a
la
rotura
4.
Dentadura
helicoidal
y
dientes
de
cheurones
'
5.
Clculo
de
la
duracin
'
"
6.
EjemPlo
numrico
B.
Clculo
y'dimensionamiento
de
los
engranajes
cnicos
l.
Clculo
de
la
usura.
2.
Principios
para
la
eleccin
del
nmero
de
dientes,
del
Paso
Y
de
la
anchura
3.
Clculo de
la
resistencia
a
la
rotura"
'
"
'
4. Dentaduras
helicoidales
y
espirales
"""'
5.
EjemPlo
numrico
C.
Clculo
y
dimensionamiento
de
los
engranajes
planetarios
1.
bisposicin,
relaciones,
velocidades
y
ren-
dimientos
2.
Clculo
del
engranaje
segn
la
usura
y
segn
la
resistencia
a
la
ruPtura
3.
EjemPlos
numricos
D.
Clculo
y
dimensionamiento
de
los
engranajes
de
linterna
o
husillos
E.
Clculo
y
dimensionado
de
los
engranajes
de
tornillo
sin fin
1.
Relaciones
fundamentales,
fuerzas
y
rendi-
mientos
2.
Bases
de
dimensionamiento
3.
Dentados
esPeciales
195
4.
Ejemplo
numerico
196
F.
Concepcin
1'
ejecucin
de engranajes
y
de
NDrcs
DE
MATERIAS
133
134
134
135
135
137
2.
Reductores
estancos
)
carters
3.
Lubricacin
de
los
cngranajes
4.
Ajustes
Y
tolerancias
.......
reductores
1. Piones
y
ruedas
198
198
203
2tt
213
VII.
AcoPlamientos
Y
embragues
A.
Acoplamientos
rgidos
.
..
..
138
B.
Acoplamientoselsticos
..
"""'140
c. timitadores
de
esfuerzo.
141
X.
Accionamientos
a
mano
Manivelas
215
1.
Manivelas
simPles
215
2.
Manivelas
cle seguridad
. .
.
216
Palancas
de
trinquete
:17
Cadenas
de
maniobra
?17
XI.
El
equipo
elctrico
de
las
mquinas
t42
142
t42
r44
145
t45
146
q]
151
155
1s5
156
158
A.
B.
C.
de
eevacin
A.
Motores
219
1.
Construccin
y
caracterstica
de los
motores
nara
las
mquinas
de
elevacin
219
G:'Eleccin
de
la
Potencia.
. .
.,
223
T.
gjemplos
numericos
231
4.
Forma
de
construccin
de
los
motores
"
'
235
B.
Aparellaje
.
...
241
1. Combinadores
Y
contrlers
242
2.
Resistencias...
246
3.
Las
conexiones
de
las
mquinas
de
elevacin
'
247
C. Levantafrenos
.
260
1.
Electroimanes
de
freno
.
261
2.
Motores
de
conexin
261
3.
Dispositivo
electrohidrulico
263
n.
oispoiitivos
de seguridad
264
1.
Interruptores
de
fin
de
carrera
264
2. Armariros
de
proteccin . ..
.
266
E. Lneas
de
alimentacin
y
cables
268
1.
Lneas
de
contacto
268
2. Cables
flexibles
271
3.
Cables
.....
273
159
159
163
164
166
166
167
169
170
170
171
171
t7l
1,72
t73
177
177
t82
185
186
190
F.
Iluminacin
Y
calefaccin
.
274
XII.
Principios
para
el
dimensionamiento
y
el
proyecto de
las
estructuras
de
los
aparatos
de
elevacin
A. Principios
de
la
esttica
de
los
aparatos
de
elevacin
1.
Los
sistemas
triangulados
planos
"
"
"
"
2.
Cargas
mviles
3.
Deformacin
elstica
de
las
armaduras
'
"
B.
Principios
para
el
dimensionamiento
de
las
estruciuras
de
las
mquinas
de elevacin
1.
Furzas
exteriores
2. Esfuerzos
admisibles
3.
Clculo
de
los
esfuerzos
mximos
efectivos'
C.
El
proyecto
de
las
estructuras
de
las
mquinas
de
elevacin
1. Barras de
los
sistemas
triangulares
2. Diseflo
de
las
uniones
remachadas
3.
Viga
de
alma
llena
unida
por
remaches
"
4.
Estructuras
soldadas
275
275
278
292
293
294
296
296
302
302
305
309
317
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
7/346
I.
II\TRODUCCIN
A.
BASES
PRII\CIPALES
DEL ESTUDIO
El Ingeniero
de estudios
y
proyectos
encuentra
en
las mquinas
y
aparatos
de elevacin
un
campo
ue
acividad
muy
interesanfe
y
variado,
con
un
carcter
particular resultante
alavez
de
una
com-
cinacin de
la
ecnica,
de
l Calderera
y
de
la Electrotecnia
y
de la
gran
variedad
de
problemas
1
de
soluciones
que
ellos
comportan.
Este
libro
se dirige
en
primer lugar
al
ingeniero
mecnico
que
se ocupa
normalmente
del
estudio
gneral, lo cual
l oblig
a
conoer
los otros
dominios
para
poder
utilizar
sus
posibilidades
y
con-
]id.ra,
sus exigencias.bstos
conocimientos
son
tanto
ms necesarios,
cuanto
no existen
reglas
rrjas
que le
pudan orientar;
las
condiciones
locales
y
la
finalidad
perseguida varan
de
un
caso
r
otro
y
necesitan una
adaptacin
individual.
A
excepcin
de
los
polipastos
y
otros
elementos
nor.malizados,
la
diversidad
de
tipos
es
tan
grande
qu.
ro
permite
,r,
ontr.rccin en
serie.
Los
aparatos
ms
generalizados,
como
las
gras-puente
, tur
gru.
giratorias
difieren
mucho, tanto
por-la
capacidad
de carga
comg
P.or
9u9
dimensiones,
,t.ane
y
veocidad
de funcionamiento,
altua
de
elevacin
y
tipo
de
servicio
(trabajo
con
gancho
o con
cchara).
Las
condiciones
locales,
por
ejemplo,
un
hangar
de dimensiones
reducidas,
un
muelle
de
puero
con
sus carriles,
etc.
oblign
a
crear
aparatos
adaptados
a
sus
condiciones.
A
esta
uuii.auO
de tipos
se
aflade
la
gama
de
aparatos
especiales:
prticos
de descarga,
gras
flotantes,
gr,iu.
gigantesjgras
de
grada,
gras
de
pertos
y
de_ferrocarriles;
aparatos
parala siderurgia,
gras
. .oiu,
gr;s
stripp,
etc.-De
ah
ia
necesidad
de
hacer
siempre
un
nuevo
proyecto
pata
el
estudio
de
stos
upuito.
Frecuentemente
en
la
construccin
mecnica,
la
Oficina
de
Proyectos
desarrolla
ciertos
tpos
que
pueden
construirse
en
series
ms
o
menos
grandes
segn
los
pedidos
en
cartera.
Desgracdament
en
los aparatos
de elevacin
el
estudio
est
siempre
ligado
al
pedido
y
.ontnye
el"primer
paso de
la
rclizacion
que
debe
ser
terminada
en
un
plazo determinado,
o
qu.
no
facilit
el
ffabajo
de estudio
si no
se
dispone
de
un
precedente
comparable. En
resumen,
protl.rnu5
nuevos
exigenuevas
soluciones.
El
ingeniero
se ve obligado
a arcar
aparatos
de_nueva
oncepcin
en
un
tierpo
hmitado,
aparatos
que
no se
pueden.
ensayar
y que
a
pesar
de ello
han
de
coionar
con xito
tbdas
las
pruebas
establecidas
en
los
pliegos de
recepcin.
para
encontrar
la solucin
adecuada
a
un
problema es necesario
precisar
primeramente el
prop-
sito
buscado.
Con todos
los
puntos
de
vista
a
considerar
,
jerarquizados
segn
el
caso
y
los. distintos
condicionamientos
contrapustos,
se
puede
establecer
un
orden
de
posibilidades
que
muchas
veces
constituyen
un
gran
paso
para
el
establecimiento
de
la solucin
ptima.
De
una
manera
general
el
uso
futuro
del
aparato
tomar
el
primer.puesto
en tales
consideraciones
porque.
a
fin
de
uentas,
la
satisfaccin
q
da
el
aparato
al usuario
es
la
que
determina
su
valor.
ieg"riJad
de
servicio,
facilidad
de
mantenimiento
y
de
engrase,
duracin
suficiente,
fcil
recambio
de-.las
piezas
y
elementos
sujetos
a
desgaste,
son
otras
tantas
exigencias
a
las
que
toclo
aparato
o
mquina
de
elevacin
deb
responder.
Adems,
el
servicio
exigido
al
mismo ser
casi siempre
duro
I'
aquellas
condiciones
se revelarn
importantes'
H.lrrtur Ie:;st
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
8/346
2
TNTRoDUCCIN
La
explotacin
debe
ser
econmica:
el
gasto,
el
consumo
de
energa
y
lubricantes'
los
costos
del
mantenimiento
y
de
reparacin,
los
tuftit
y los-
precios
de
compra
entran
en lnea
de
conside-
racin.
Es
evident.'q*;;;
;"
rea.
,uiirfu.,
tods
las
condicions
a
1a
vez
y que
normalmente
una
mquina
de
ga;to elevado
resultar
cara
aunque
su
precio
de
adquisicin
sea
bajo'
Por
lo
tanto
no
se
puede
j*t
"nu
regla
y
todo
depende
de
la
habilidad
del
ingeniero'
La
necesidad
e
ofrecer
un
aparato
barato
obliga
al
ingenierg
a
ggnliderar
los
medios
de
una
fabricacin
..onO,,'i.u'
..ono,nu
de
materia
y
'"
-unJde
obra
(1),
facilidad
de
montaje
en
el
taller
y
en
la
obra,
reduccin
de
los
gastos
de
transporte,
economa
por
empleo
de
piezas nor-
malizadas.
Este
ltimo
reculso
.,
pu-rtl.rrtarmente
"n"ut.
Los
elementos
normalizados'
ruedas'
poleas,
acoplamient*,
pufi...s,
frenos,
crters
deben
ser
utilizados
con
las
mquinas
ms
diversas'
permitiendo
la
fabiJin
econo-i.u
.n
giu"
serie
de
estos
elementos.
Las
piezas normalizadas
constituyen
fu,
purir-;;;
q""
el
ingenieio
compone-sus
apaatos'
Aunque
esta
normalizacin
puede ser
molesta,;;;t"d"
ti,nitu
iu
iiut.
.r."cin
del
proyctista,
facilita
grandemente
el
estudio
general, evitando
.rtrralu,.
ada
uno
d.
il
trr*..otot
etattes.
Frecuentemente
no
pueden utili-
zarse
toda,
ta,
po.ibilidades
de
la
norm
alizacin.
Se
pueden,
por
ejemplo.
normalizar
los
con-
juntos
como
cabrestantes,
que
,"
.uu
caso
sern
dispuestos-
sobre
bastidores
independientes,
facilitando
as
el
montaje.
De
otru
paie,-la
normalizain
debe
ser
suficientemente
elstica
paa
poO..
adaptarse
a
las
condiciones
ms
diversas'
La
forma
exterior
y
su
efecto
esttico
influyen
especialmente
en
el
diseflo
de
las
grandes
gras'
mquinas
que
se
it#;;;;od.
i;;.
;;
sindo
importante
para valorar
un
provecto'
la
esttica
muy
fara
i"i
t^ura
er
primr-puesto
en
er
conjnto
de
ls
condiciones.
Generalmente,
si
el
proyecto
es
p;;r."t"
t
ud."rrdo
.Ja.
""
prnto de
ista
esttico,
su
impresin
exterior
ser
;;;,"pi.
v
U.
s.
p.a. afirmar
que
la
eittica
va
ligada
a
la
esttica'
Antes
de
terminar
haremos
unas
consideraciones
sobre
la tcnica
del
estudio.
Despus
de
haber
determinado
.r
oujilu;^sca;
v
,i
oJ""
de
los
diferentes
puntos
de vista,
se
debe
hacer
los
croquis
puru
uproiiuir"
a
la
mejor
solucin,
ya
qu-e
entre
tclas
las
posibles
muy
pocas
sern
buenas.
soramente
despus
de
su
."t"pr"
y
u.tficurin
se
podr econtrar
la
mejor.
Queda
ahora
estudiarla
en
detaile
y
.o,,,prob;;-ilr
.]
clc,lo.
Durant
este
trabajo
se
podr
modificar
parcial
o
enteramenie
la
solucin
escogida.
Y,
a
estas
alturas,
el
ingeniero
no
deber
perder
de
vista
er
objetivo
buscado
y
el
orden
consideraciones
que
fueron
fijadas
anteriormente.
Gene-
ralmente
se
podr
basar
en
constru.n.r
precedentes,
en
lementos
normalizados
y
en
las
expe-
riencias
y
conocimientos
personales.
"
too
caso
i
deber
guardar
una
actitud
crtica
y sin
prejuicios,
como
,,
inoi.u^.n
la
frase
e
Sir
Roger
B-1c9n:
'
B.
DIMEI\SIOI{AMIBI\TO
DE
LOS
BLEMBNTOS
MECNICOS
para
las
estructuras
de
los
aparatos
de
elevacin,
las
bases
de
clculo
estn
dadas
por
las-DIN.120'
A
diferencia
de
ello,*;'i#;;amiento
de
lo
elementos
de
los
mecanismos
no
ha
sido
todava
normalizado
y
debe
ser
hecho
de
acuerdo
con
los
puntos
siguientes:
En
la
mayor
parte
de
los
casos
se
trata
de
*aqrrirru,
mviles;
esto
determin
que
seJ
intererante
construirlas
tan
ligeras
como
sea
posible,
;ii;;l
aligeramiento
no
tiene
nnca
la
misma
importancia
que
en
auto-
movilismo
o
aviacin.
una
gra
mvii,
^p"i
:.plo,
debe
tener
un
ciert
peso
para
ser
estable,
I
Estas
dos exig:ncias
se
hallan
a menudo
en
contradiccin
ya
que
con
frecuencia
una
construccin
ligera
requiere
ms
horas
de
trabajo
que
una
estructura
p"r".-r-l.
dnde
los
salarios
son
muy
elevados
predomina
el
costo
de
la
mano
a"
ouiu.
pii
reducirlo,
t
.;;;;;";n
ire,re.,cia
a
las
construcciones
pesadas
(vigas
de
alma
llena)'
En
Europa,
al
contraril;t-;;itt
to.t'..tutiii-;^;a;
b"j*'.de
donde
un
mayor
inters
en
ganar
sobre
el
peso'
ilt;ilinte,
las
itiuiut
en
enrejado
estn
ms
extendidas'
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
9/346
ARRNQUE
Y FRENADO
peso
que
puede
ser rducido
err las
partes
que
aumentan
el
momento
de
vuelco
como
la
pluma
y
las
poleas
sobre
ella
montadas.
Inversamente,
una
disminucin
de
los
pesos
que
contribuyen
a la
estabilidad
no
ser
nunca
justificada
porque
habra
que
afladir,
bajo
-fo.11u
de contrapeios,
el
peso ganado
con
el
empleo
de
una
construcin
ligera
y,
por
ello,
cra.
Es
necesario
limitar
la
construccin
lige-ra
a
las
parte
que
no
tienen
influncia-so^b.e
el
rsto
de
la
mquina
y
de
su
peso.
Una
economa
de.peso
en la
pluma
y
en
particular
en
la
cabeza
de la
pluma-de
una
gra,
entraa
una
ganancia
triple
sobre
el
contrapeso. Las
economas
de
peso en
lo
carros de
los"pOr-
ticos
de
gran
glibo
ejercen
una influencia
anloga
sobre
el
peso
de la
viga,
de
la
traslaciOn
y'aet
camino
de rodadura.
El
peso
de las
cucharas
juega
un
papel
an
ms importante, puesto
que
actan
directamente
disminuyendo
la
capacidad
de
elevaCiOn
ae
la
mquina.
En
todoi
estos
ele-
mentos,
se
puede
justificar
la
utilizacin
de
materiales
y
procedimientos
onerosos
(aluminio)
aunque
su
empleo
no
se
defiende
de
una forma general.
A
resrva
de
no caer
en
el
exce,
es
ven-
?jolo,
desde
un
punto
de vista
econmico,
hacr
ms
bien las
construcciones
pesadas
y'baratas,
n
l?
mayor
parte
de los
casos
no
es
interesante
reemplazar
los
crters
de
funicin
por
"a.i.rt
.
t-hup?
soldada,
ms
ligeros
pero
ms
caros.
Las
dimensiones
de
los
engranajes,
n cambio,
pueden
fcilmente
ser reducidas por
el empleo
de aceros
especiales:
tambin
.o
itecuencia
la
dimensin
de los
motores
y
otros
elementoi
de
construccin
exigen
un cierto
intereje,
limitando
sus
posibilidades.
As,
en
los
aparatos
de
elevacin
se
emplean
piincipalmente
materiales
de
resis-
tencia
media.
Quedan
no
obstante
medios
para
disminuir
el
peso,
utilizando
una
disposicin
apropiada
de los
mecanismos.
As,
el
estudio
de los
detalles
relativos
alafatiga
de los
mtaler
ha
aumntado
gran-
demente
los
conocimientos
recientes
sobre
la
resistencia
a
ls
esfuerzos
alternativos.
No
seebe
jams
olvidar
que
la
influencia
de los
acuerdos
y
de los
entallados
es
tan
importante
mo
et
espesor
y
el dimetro.
Una
pieza
de disefio
apropiado y
dimensiones
reducidas
es
tan
segura
como
una
pieza
de
concepcin primitiv?
y
de
pes
ms
elevado.
El
dimensionado
y
la
eleccn
de
los
esfuerzos
admisibles
depende
de1
tipo
de
servicio.
Por
supuesto
que
las
condicines
de
.*ptoiu"iOn
varian
para
los
diferentes
tipos
de
mquinas
as
como
par
los
difrentes
movimientos
de
n
mismo
aparato.
Los
esfuerzos
admisibles
deben
ser fljados
n
consecuencia.
La frecuencia
de
la carga
mxima,la
posibilidad
de
sobrecargas,
las
solicitaciones
por
aceleracin
y
choques,
ta
duralin
del servicio,
deben ser considerados
tanto
como
la
importncia
de
cadapieza
dentro'del
.o";"oto
y
las
consecuencias
de
su
eventual
rotura.
La
precisin
del
clculo y
de sus
hiptesis
han
de
considerarse
adecuadamente,
ya que
cuanto
ms
inseguro
y
aproximado
sea
el clculo
ms
hay
que
rebajar
el esfuerzo
admisil.
f
pr"ciriOn
del
clculo
debe
crecer
con la
solicitacin
de loi
materiale.
F'l
gran
nmero
de
consideraciones
no
permite
establecer
una
tabla
general
de
esluerzos
admi-
sibles.
Los
valores
establecidos
para
otras
aplicaciones
de
la
mecnifa-slo
pueden
ser
utilizados
aqu
con
cautela.
En
los
captulos
dedicados
a los
diferentes
elementos
de
ls
aparatos
de
eleva-
cin,
se
encontrarn
indicaciones
de los
esfuerzos
admisibles,
indicaciones
que
ii.r,.n
en cuenta,
en
la
medida
de
lo
posible,
los
principios
citados
anteriormente.
c.
ARRAI{QLrE
Y
FREilIADO
El
servicio
intermitente
es
caracterstico
de
los
aparatos
de
elevacin.
Los
tiempos
de
marcha
son
seguidos
de
tiempo
de
parada;
despus,
la
marcha
se reemprende
en
sentido
inverso.
De
este
modo
una
gra
que
levanta
un? carga
desde
la
bodega
de
un
navo
hasta
una
altura
suficiente putu
.uitu.
las
superestructuras,
detiene
el cabrestante
de
elevacin
y
pone
en
marcha
el mecanis;A
;ir"
ara
descarga
sobre
el
muelle.
Despus
el cabrestante
descende
la
carga.
iodos
los
movimi.io,
de una
gra
se
encuentran alternativamente.en_marcha
y
en
reposo,
y
du-rante
el
tiempo
a.
*u*tru,
la
aceleracin,
la
velocidad
a
rgimen
nominal
y
el frenado
s
suceen.
Del
mismo
modo
t"s
*o-
rimientos
de
gran
velocidad
y
curso
reducido
que
alcanzan
durante
un
tiernpo
-.,y.o.io;;-";io-
cidad
de
rgimen
y
donde
los
mecanismos
trabajan
principal
o
exclusivamente
en
aceleracin
o
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
10/346
(1)
(2)
INTRODUCCIN
desaceleracin. Es
muy importante
estudiar
la
aceleracin
y
el
frenado
detalladamente para
aplicar
los resultados de
este
estudio a
la
concepcin
y
al
dimensionado de los
mecanismos
de
elevacin
de
giro y
de.
traslacin.
1.
Las
fuerzas
y
momentos de aceleracin
o
desaceleracin
Durante
la marcha
de
rgimen,
es
decir
a
velocidad constante,
no
existen ms
que
las
fuerzas
estticas,
a
saber el
peso
de
la carga
y
la resistencia
a
la
rodadura,
mayoradas
por
las
prdidas
mecnicas en
los
rboles
y
engranajes. Durante los
perodos
de
aceleracin o
deceleracin
las
luerzas de inercia se suman. Las frmulas
fundamentales
son
Pn:
mb,
Mn:
Ie'
con Pn, fuerza
de
aceleracin
en
kg;
D
*:
l,
la masa,
en kg.s21m;
o
b, aceleracin
en
misz;
Mn, momento de aceleracin
en
kgm;
I, momento de inercia de las masas
giratorias
en kgm'sz;
e,
la
aceleracin angular en
1/s2.
Ni
el
momento
de
aceleracin
ni
el
momento
de
frenado son
constantes
durante los
perodos
en
que
actan
y
tambin
los
valores
de
b
y
e
cambian.
Por ello se suele
calcular
con un valor
medio,
es decir, con una
aceleracin o deceleracin constantes. Si se
mide
en /
segundos
el tiempo nece-
sario
para
acelerar
hasta la
velocidad normal de
traslacin
v
(m/s)
o hasta la
velocidad
angular
ai
(1/s)
o
hasta la
velocidad de
rotacion
n
(r.p.m.)
la
aceleracin
se
calcula
como
sigue
,u@fin
o-
i
Y
t:
t: 3ot
En lugar
del momento de
inercia se
utiliza a menudo
el
valor PDz
en
kgm2
(motores
elctricos
poleas
de
freno). La
siguiente frmula
expresa
la
relacin
de
los
dos
valores:
PD2
T,:
Los
mecanismos
de un cabrestante,
por
ejemplo, comprenden varios rboles sobre los
que
estn
montadas
masas
giratorias
como:
rotor
del motor
elctrico, acoplamiento,
polea
de freno,
ruedas
dentadas,
tambores, etc.
Las
velocidades
de rgimen
n,
y
con'secuentemente
las
aceleraciones
de
estas masas, son diferentes. Es conveniente
reducir
la
inercia
de las masas
giratorias
sobre el
rbol ,
motor. Introduciendo
en la ecuacin
la
fuerza
de inercia como
sigue:
,,^'
I,+ o l,nz: I,n ,
'
2
-'"
2
lo
que
da
'
(4)
con
1',
momento
de inercia reducido
al
rbol motor
girando
a
la
velocidad
n;
^I,,
momento
de inercia efectivo de
una masa
girando
sobre
un
rbol
a velocidad
2,.
(3)
4g
I'
:
r,(3)"
D
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
11/346
ARRANQUE
Y
FRENADO
De
manera
anloga
se reducen
sobre
el
rbol
motor
las
masas
en
traslacin
P
y2
-,@2
o)'")
6-
:
+(#)',
fin
3U
pata
lo
que
da
"'2
15)
I":9.3P
"-.
'nz
Si designamos
por
1el
momento
de inercia
efectivo
sobre
el rbol
motor,
hallaremos
el
momento
de
inercia
total como
sigue:
Mo
:
p
+
z
L
+
#)
#
para
taaceteracin;
6)
(7)
con
Mr:
(I
{
ZI'q'
+
I"n"
Ia
deceleracin;
rboles intermedios;
masas
en movimiento.
r7',
rendimiento
mecnico
entre
el rbol
motor
y
4",
rendimiento
mecnico
entre
el
rbol
motor
y
los
las
2.
Las
sobrecargas
dinmicas
de los
cabrestantes y
de
los
mecanismos
de traslacin
Durante
el
perodo
de
arranque,
el motor
suministra
adems
un par
de arranque.que
se
puede
estimar
entre el 70
y
el I00
%
del
par
normal
en
los
accionamientos
elctricoi.
Ese
par
o
es
constante
y
las
puntas
sobrepasan
los
valores
indicados.
Para
dimensionar
las
piezas
ecnicas,
es importante
saber
en
qu
forma
el
par
de
arranque
se
transmite
a
travs
de los
mecanismos.
Segn
la
ecuacin
(6)
se
compone
de
tres
partes
designadas
f
,
I', I"
que
corresponden
a
la
inercia
de las
masas
giratorias
sobre
el rbol motor
y
sobre
los
rboles
inteimedios
y
a la inercia
de
las
masas
en traslacin.
Si
el
momento
l
domina,
es
decir,
si el
momento
de
aeleracin
se
aplica
sobre todo
a
acelerar
las
masas
del rbol
motor,
los
mecanismos
no
transmitirn
ms
que
ei sobrante
del
momento
de
aceleracin.
En
caso
contrario,
es
decir,
si 1'
)
I
+
l,los
mecanismos
debern
transmitir
la
casi
totalidad
del
momento
de
aceleracin.
La influencia
de las
masas
sobre
los
rboles intermedios
es
normalmente
muy
pequefia.
Con
objeto de poner de
relieve
la
diferencia,
desde
un punto
de
vista
de
sobrecarga
dinmica,
entre
los
cabrestantes
y
los
mecanismos
de
traslacin,
veamoi
algunos
ejemplos
numricos.
La
tabla
I
da las
potencias
y
los
momentos
de
inercia para
un cabrestante
: Fuerza,l0
t;
Velocidad
variable
de
0,3
a I m/s;
Rendimiento,0,8.
La
potencipara
la
marcha
de
rgimen.se
clcula
como
sigue:
"
_
I0
000
y
.'\/
7to'8
(cv)'
La
tabla
2
da
las
mismas
caractersticas
para
el
accionamiento
de
traslacin:
Peso,
100
t; Resis-
tencia
a la
rodadura,
20
kg/t.
Con
un rendimiento
de
0,8
se
calcula la
potencia
paa
la velocidad
de
rgimen
como
sigue:
100
000.20 a
N-
1000
75.0,8
(CV).
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
12/346
6
En
las tablas
indicadas,
l representa
freno) e
I"
est
calculada
para
n:
TesL,
7.
-
Polipastos
INTRODUCCION
las
masas
giratorias
sobre
el rbol
motor
(rotor,
acoplamiento,
730
r.p.m.
segn
la
ecuacin
(5).
Ta.nre,
2.
-
Traslacn
Carga
(ke)
Velocidad
de
rgimen
r;
(m/s)
Potencia
de
regimen
(cv)
I
(kgm.s:)
(kgm.s'9)
0,0017
0,0157
0,063
0,174
Peso
de
la
mquina
(ke)
Velocidad
1ae
reglmen
1]
(m/s)
Potencia
de
rgimen
(cv)
I
(kgm.s'z)
(kgm.s'z)
0,1
57
0,63
1,7
4
?a)
6,96
10,90
15,66
10
000
....
.
10000.....
10000.....
10000.....
0,1
0,3
0,6
1,0
t7
50
100
167
0,05
0,34
0,79
1,88
100000 ....
100000 ....
100000....
100000....
100000
....
100000....
100000...
l0
20
33
50
66
83
100
0,3
0,6
1,0
1,5
2,O
)\
3,0
0,043
0,110
0,315
0,690
1,480
1,880
2,970
Del
examen
de
estas
tablas
se
pueden
deducir
las
siguientes
conclusiones:
En los
aparatos
de
ele-
vacin,
1"
es
pequeia
en
relacin
con
1, lo
que
indica
que
la
casi
totalidad
del
par
de
aceleracin
se utilza
par
vncer
la
inercia
de
las
masas sobre
el rbol
motor.
Los
elementos
situados
despus
del
mism soportan
muy
pequefios
esfuerzos
y
no
es
necesario
reforzatlos
a
cau,,ca
del
arranque.
Para
la
traslacin,
en
cambio,
la inercia
de
las
masas
1"
es
bastante
superior
ala
inercia
clel
rbol
motor
I.
La
mayor
parte
del
momento
de aceleracin
se
transmite
al
ren
de
traslacn,
que
debe
ser
dimensionado
teiiendo
en
cuenta las
sobrecargas.
Las
traslaciones
solicitan
de
l un
tiempo
de
arranque
mcs
largo,
porque
su
inercia
totql
es
mayor
que
la
de un cabrestante
de la
msma
potencia
(2).
D.
AJUSTBS
Y
TOLBRAI\CIAS
Se
distinguen
los
sistemas
de
eje
normal
y
agujero
normal.
Si
se trabaja
con el
segundo,.es
sufrciente
poseer
u
solo
elemento
por
cota
nominal
y
ello
permite
economas
de utillaje.
El
primer
sistema
n
cambio
permite
econornas
de maquinado
de
los ejes
lisos, como
sucede
con
frecuencia
en
las
mquinas
de elevacin.
Si
los agujeroi
de
todos
los
elementos
mecnicos
en
contacto
con
sus
ejes
(palieres,
acoplamientos,
poleas-d freno,
etc.)
son
elegidos
siguiendo
el_sisiema
de eje normal,
.
pu.an
utilizar
ejes
en-acero
estirado
sin
maquinado
posterior.
T,as
tolerancias
de ajuste
dife-
rentes
se toman
en
los
agujeros.
Para
limitar
el
nmero
de
escariadores
necesarios,
es
ventajoso
elegir
solamente
los
ajusts
lon
juego. La
tolerancia
de
ejes
de acero
estirado
es
demasiado grande
pu
hu..r un
ajuste
preciso
sin-mecanizar
los asientos
del
rbol.
Se
pierde
con ello
la ventaja
del
iirt..u
del
rbl
nor^mal,
en
lo
que
atafle
a
la
economa
del
mecanizado
sobre
el
acero estirado
y
una
mejor
posibilidad
de
elegir
justes
estrechos
con
el
sistema
de agujero
normal.
De
esta
forma
ie
colstiiuy.
utr
sistema
combindo
que
es
particularmente
interesante
en
la mecnica
de
los
aparatos
de
elevacin.
La
figura
1
representa
las tolerancias
correspondientes
a
lai
necesidades
normales.
Estas
toleran-
cias
rrespotd.tt
al sistema
internacionat
f.S.n.;
que
designa
los
agujers
o cotas hembras
con
letras
maysculas,
reservando
las minsculas
a
los
ejes
o
cotas
machos.
De
A a
Z,los
agujeros
tienen
uao.e,
descendentes,
mientras
que
los ejes
aumentan
de
a
a
z.
La
de
la
tole-
rancia,
es
decir,
el
valor de
la diferencia
entre
la
separacin
mxima
y
la
mnima,
se
indica
por
2
Comparando
las dos
tablas,
se constata
que para
la
misma
potencia,
los valores
de_
1 son
mayores
para
la
tras-
tu"iOn.
Ello
explica
que
los
motores
de
traslacn
deben
tener
pares
de
calado
ms
elevados
para
absorber
los
grandes
pares
de
arranque,
su
inercia
es
pues
mayor.
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
13/346
AJUSTES
Y
TOLERANCIAS
ciiras
de
calidad
de
1
a
16. A
medida
que
las
cifras
son
ms elevadas,
son
mayores
las
tolerancias
1
la
precisin
menos
rigurosa.
Para
los aparatos
de
elevacin,
las calidades
6
y
7
son suficientes
para-los
ajustes
cerrados
;
para
los ajustes
con
juego
se
pueden
admitir tolerancias
mayores'
Frc, L
-
Esquema
de
tolerancias
para
las mquinas
de elevacin.
Frc.
2.
-
Ajustes
recomendados
para
las mquinas
de elevacin.
La
figura 2
puede
servir
de
gua
para
la
eleccin de
ajustes
dentro
del cuadro de tolerancias
indi-
cadai
en
la
^figura
1. Los ajstes-estrechos
son
elegidos
en
el
sistema
de agujero.
normal
con
H7
para
el agujer
y
16,m6yi6para
los ejes.
Los
ajustes
con
juego
en
el.sistema
eje
normal
conh9
para el
"5"
nl, E8
y
CiI
paia
los
agujeros.
En
caso
necesario
se
pueden
efegir
ajustes
diferentes.
200
/00
0
o
(o
o
a
.s
o
a
o
a
a
a.
o
a
o
a
o
o
|-
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
14/346
INTRODUCCIN
para
las
diferentes
aplicaciones
se recomiendan
los
ajustes
siguientes:
H7fr6,
apriete
duro:
para
ruedas
dentadas,
acoplamientos
y poleas de
freno
sobre
ejes
de
gran
vlocidad
injuo,
por chavetas
paralelas),
as
como
pra las
uniones
entre
cubos
y
ejes.
H7
f
m6,
apriete
medio
:
para
enchavetados
entre
ejes
y
ruedas
de
desmontaje
relativamente
fcil
(chavetas
paraleias)
as
como para el centrdo
de
coronas
de engranajes
de
tornillo-corona
helicoidal;
H7
fi6,
deslizante
semiduro
;
para
ruedas
y
poleas de
desmontaje
fcil
(unidas
por
chavetas
incli-
nadas,
po.-lo
qu.
iu'velocidad
nopede
ser
elevada,
pr
el
riesgo
de
excentricidad
resul-
tante
del enchavetado);
H7
lhg,
deslizante:
para los centrados
de desmontaje
fcil,
por
ejemplo,
la,s
envolventes
de
palieres;
as
como
p;;;fij;;
ruedas
dentadas,
aioplamientos
y poleas.de
freno
sobre
los
rboles
(unidos
por chaetas
inclinadas,
permtienclo
nicamente
velocidades
moderadas);
E\lh9,
giratorio:
para
eJes
CIIlhg,
giratorio libre:
para
rboles
de
Para
los
rodamientos
a bolas
y
rodillos
y
M7
para los
alojamientos
en
las
cajas
ier
reciificados
siempre
que
sea
posible.
para
piezas deslizantes,
como
ruedas
dentadas,
embragues
de
garras,
as
como
iiro,
trrbri.ados
por
aceite
y
ejes
de
crters lubricados
por
grasa
consistente;
transmisin
lubricados
por
grasa
consistente.
se
emplea
h6,
i6
y
m6
para
los
montajes
de
los
ejes
y
H7
(ver
-Captuto
V).
LoJ
ejes
y
cajas
de
alojamiento
deben
Si
no
se
indican
tolerancias
en
los
planos constructivos,
se observarn
las
precisiones sigutentes:
Fiu
fur
superficies
maquinadar,
"oiu,
entre
50
y
100
ffifl,
-t
0,5
mm;
hasta
250
mm,
*
1
mm'
parulaestructura
la
pie:isin
es
menor;
nor-l*ente
se
trabaja
para
las
cotas
por
debajo
de
1000
mm
con
_f
3
mm;
Por
encima,
5
mm'
Si
se
quiere
q'e
el
taller
respete
las
cotas,
es
indispensable
indicar
las
aberturas,
cuya
magnitud
.u.
"orr"sponder
a
las
indiaciones
dadas:
si
las
pie"ur
mecnicas
reclaman
una
precisin
ms
elevada,
ser
necesa
rio
realizar
un
mecanizado
posterior
o
un
ajuste
por
galgas
de espesores'
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
15/346
II.
LOS
BLEMBI\TOS
DB
TRANSMISIN
POR
CABLES METLICOS
A.
LOS
CABLBS
METilCOS
Para
formar
un
cable,
se
arrollan
un.gran
nmero
de
hilos
de acero de
alta resistencia
(normal-
mente entre
130
y
180
kg/mmz).
Estos hilos
se disponen
en trenzas o
torones
segn
los
casos.
Para
los
aparatos
de
elevacin
se
emplean
exclusivamente
los cables
compuestos
de
varios
torones.
Estos
torones
estn
formados
por
un cierto
nmero de
hilos
arrollados
en uno o
varios
cordones
alrededor
de un alma
de cfiamo
o
de acero,
formando
el cable.
Los
cables
de
acero
se
prestan
especialmente
al trabajo
de
los aparatos
de
elevacin,
habiendo
sustituido
completamente
a las cadenas,
sobre
las que
tienen ventajs
considerables.
Su
peso
propio
es
ms
reducido, permiten
velocidades
ms
elevadas,
ya
que
pasan
sin
ruido
ni
choques
por
las
poleas;
la seguridad
se
aumenta
porque
los
cables
no
se
rompen sbitamente
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
ms
grandes,
lo
que
constituye
una
desventaja.
1.
Composicin
y
arrollamientos
de
los
cables
Los
cables
de
acero
para
las
mquinas
de elevacin
estn normalizados
en
las DIN
655
y
656
(tablas
3
y
4).Segn
el
sentido
de su
arrollamiento, la
norma distingue
entre
cables de
arrollamiento
a
zquierdas
y
a
derechas.
Tanto
uno como
otro
pueden
ser de cableado cruzado
y
de cableado
Ftc.
3.
-
Cable
cruzado,
a la
derecha.
Frc. 4.
-
Cable
cruzado,
a la
zquierda.
FIc.
5.
-
Cable Lang, a la
derecha. FIc.
6.
-
Cable Lang,
a la
izquierda.
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
16/346
Tesl-e 3.
-
Casrss urrlrcos
secN r-e
DIN
655
Composicn
6
x
19
:
114
hilos
*
1 alma textil
6
x
37
:222
hilos
*
I
alma textil
8
x
37
:
296
hilos
*
I alma textil
total
de
h
ilos
Dimetro
nominal
del
cable
(toleran-
cia admi-
sible
+
5
i/,,)
9
10
1l
12
13
t4
l5
l6
l8
20
t,
24
27
29
3l
33
35
37
40
42
44
Di-
metro
del
hilo
(mm)
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
t,4
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,9
1,0
l,l
1,2
1,3
7,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
del
cable
cia
adm
14,3
))a
7))
43,9
57,3
72,5
89,5
108,3
128,9
l5l,3
175,s
27,9
35,3
43,6
\)7
62,8
lJ,t
85.4
98,1
I 11,6
141,2
174,4
211,0
251,1
294,7
341,7
392,3
46,4
503,9
s64,9
629,4
697,4
ffi
615
8
9r5
11
12,5
t4
16
l7
t9
20
22
222
0,6
0,7
0,75
0,8
0,85
0,95
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
)')
16
t9
20
2t
23
25
27
30
32
35
JI
40
43
45
48
51
54
58
83,7
113,9
130,8
148,8
168,0
209,9
232,6
281,3
334,8
392,9
455,7
523,t
595,
I
671,9
1\) )
839,2
929,9
1125,1
I
I
Designacin
de
un
cable
cruzado
(K),
composicin A de
un
dimetro nominal
de
16 mm
(seis
cordones de 19 hilos
de 1,0 mm de
dimetro),
resistencia
de
160
kg/mm,:
Cable
A
16 x 16
DIN 655.
Normalmente
los
cables
se
envan
en acero sin
galvanizar,
cruzados
(K),
con
arrollamiento a
la
derecha.
En.eJ
caso de un
cable
Lang
(G)
a
la
izquierda(S),bajoindicacin
expresaseenvangalvanizadosypreformados:CableA16x'160GSDIN
65 5,
galv
anizado,
preformado.
Se
debe utilizar
preferentemente
los
dimetros
en
negrigas.
3 650
4
600
5 650
6
850
8
150
9
600
l1
100
t2 750
14
500
l8
350
22 650
27 450
32 650
38 300
44
400
51
000
58 050
65 500
'73
450
81 800
90 650
4 450
5 650
7
000
8
450
10
050
11
800
13
650
15
700
l7 850
22
600
27 900
33 750
40 200
47
150
54 650
62
750
71
400
80 600
90
400
100 700
111
600
13
400
18
200
20 9s0
23 800
26900
33 550
37 200
45 000
s3
550
62
850
72900
83
700
95
200
107
500
120 350
134 300
148
800
I
80
000
10
900
14
800
17
000
l9
350
21
850
27
250
30
250
36
550
43
500
51
050
59
200
68
000
77
350
87 350
97
800
109
100
120 900
t46
250
I Peso
Seccin
I
(te/-)
metlica
(toleran-
(mm')
I
sible
0,1
35
o,2t
0,30
o,4t
0,54
0,68
0,85
1,02
1,22
1,43
1,66
0,26
0,34
0,41
0,50
0,59
0,70
0,81
0,93
I,06
1,34
I,65
2,00
2,38
2,80
3,24
3,72
4,24
4,78
5,36
5,97
6,62
0.84
l,t4
I,31
1,49
1,68
2,10
)7)
2,81,
1 5
3,93
4,56
5,24
5,95
6,72
'7
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
17/346
T,ruu,
4.
-
C.r.nlps
urrrtcos
sscN
ra
DIN 656
Composicin
Seal-Lay
ffi
Nmero
-i..-----
Dimetro
del
hilo
(mm)
-I--
Peso
(ke/m)
(tole-
rancla
admi-
sible
+5%')
130
Carga
de
ruptura
cal'
culada
bajo
una
resis-
tencia
del
hilo
(kg/mm')
de
l-_
e
cor-
dones
de
hilos
lPot
total
de
hilos
Dimetro
nominal
del
cable
(toleran-
cia
admi-
sible
+s%)
Seccin
metlica
del
cable
(mm')
E
o
0,37
0,45
0,55
0,65
0,7
0,8
0,9
1,0
l,l'
1,2
1,3
1,4
180
60
I
9
9
t9
8
10
t2
t4
16
18
20
22
24
26
29
3l
0,80
0,95
7,2
1,4
1,6
1,7
1,9
))
2,4
2,6
2,8
3,0
0,65
0,80
0,95
'I
,1
1,3
r,4
1,6
1,7
1,9
2,O
))
2,4
0,9
1,0
1,1
1,3
1,4
1,6
1,7
1,9
2,0
26,7
39,9
57,8
78,4
104,5
123,8
159,9
187,7
231,5
262,s
313,8
369,8
16 100
20 750
24 400
34
5l
301
341
87
lr
3
255
0,26
0,38
0,55
0,75
I,00
1,18
1,53
1,79
2,20
2,50
2,98
3,51
4
63
7
9
101
125
t3
4
800
7
150
10,+00
14
100
18 800
22 250
28 750
33 800
4t 650
47
250
56 500
66 550
t2 150
15
750
l8
800
25 050
29 700
38
350
45
050
55
550
63 000
43
000
49
250
57 350
66
050
72 250
8t 950
92 300
103
250
5
000
6
900
10
100
13 850
17
000
23 200
27
7s0
35
550
40
4s0
49
750
55
550
66
350
16
19
30
37
6
x 19:
114
hilos
*
I
alma
textil
6 x 37
:222
hilos
*
I alma
textil
Warrington
6
x
19
:
114
hilos
*
I
alma
textil
I'
lt
1 l
40
480
42 000
50 200
59
150
ffi1"
8
x 19
:
152 hilos
-F
1
alma
textil
I
9
9
t9
t4
16
17,5
20
22
24
27
30
32
25
20
29
31
JJ
35
37
39
8
10
12
14
t6
l8
20
22
24
26
28
30
l4
16
l8
20
22
24
27
29
32
1,1
1,3
1,4
1,6
1,7
1,9
))
2,4
2,6
0,5
0,6
0,65
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
l3
181
2t
27
32
7
t5
15
.;;
JI
222
1,3
1,4
1,5
1,6
7,7
1,8
1,9
2r0
0,6
0,7
0,85
1,0
l,l
1,3
1,4
1,6
1,7
1,9
2,0
1)
0,85
0,95
1,1
1,2
1,3
1,4
1,6
1,7
1.9
0,95
l,o
1,1
1,2
1,2
1,3
1,4
1,5
401
45
3 600
5
'7
10
t2
t6
20
25
29 200
35
950
40
100
47 950
1,3
1,4
1,5
1,6
7,7
1,8
7,9
2,0
capa
6
6+6
I
6
6+6
-19
0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
o.es
]
I,ll
1.2
I
1,3
1,4
1,5
1,6
0,6
0,7
0,85
1,0
1,1
1,3
1,4
1,6
1,7
1,9
2,0
))
t9 I
ll4
,ffi
19
:
152
hilos
1
alma
textil
t52
0,65
0,70
0,8
0,9
0,95
l,l
1,2
1,3
1,4
0,85
0,95
l,l
1,2
1,3
1,4
1,6
1,7
1,9
74,9
92,1
122,9
148,1
172,0
2O5,7
263,3
299,7
368,7.
8x
I
T
Designacin
de
un
cable
cruzado
(K),
composicin
A
(seal-Lay)
de
un dimetro
nominal
de
20
mm
(seis
cordones
de
l9
hilos)-,
resistencia
del
hi1o,
160 kg/mm'?: Cable
A 20
x
160
DIN
656'
Normalmente
los
cabes
'*uiu"
*
acero
sin
eli"^ir,
ciuzaOos
(K),
con
arrollamiento
a
la derecha
(Z)r
E1L-e g9o-
-de
uncablegalvanizado,ur.orru-i""iirglr"'"i1"i.0"(sioir.*o,sodebeespecificar:CableA20
x 160GSDIN656'
galvanizo,
preformado.
Se debe
utilia
de
preleencia los dimetros
en
negritas.
239,0
|
2,27
273.8
I
2,60
318,7
13,02
367,1
13,48
401,4
3,81
455,3
|
4.32
5t2,8
|
4,87
537
,7 |
5,45
27,7
|
0,26
38,5
|
0,36
56,2
I
0.53
7t,t
I
0,'73
e4,5
|
0,8e
129,0
|
1,22
154,2
|
1,46
r97,5
L
1,87
224.8
|
2,13
276,5
2,62
308,6
\
2,e3
368,8
I
3,50
587
82
000
91 750
4
400
15 100
20 600
246
493
35 600
41 400
47
700
52
150
.7
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
18/346
t2
LOS
ELEMENTOS
DE
TRANSMISION
POR CABLES
METALICOS
o
directo
(ver
figuras
3-4
y
5-6 respectivamente).
En la construccin
cruzada,los torones
son
cableados
en sentido
inverso
al del arrollamiento
de
los hilos
que
forman los
torones.
En
la
construccin
Lang, en
cambio,
los hilos
y
los
torones
tienen
el
mismo
sentido de arrollamiento.
En consecuencia
los
cables
Lang
tienen
ms tendencia
a
destorcerse
que
los cables
cruzados,
cuando
sus
extremos
no son
guiados (1).
En el caso,
igualmente, en
que
los extremos no
puedan
girar,
cuando
la
carga
est
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
torsin
derecha
y
dos con torsin
izquierda,
para
el
equilibrio
de
la
misma).
En
cuanto a
la composicin
de los cables,
segn las
DIN
655
y
656
es
necesario notar:
Segn
la
DIN 655,
los
cables se
componen
de
un
cierto nmero
de hilos
del
mismo
dimetro.
Cada
torn
de la
composicin
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 ademsunatercera
capade
die-
ciocho
hilos.
Para el mismo
dimetro exterior,
un cable
B
(6
x 37) est
hecho
con hilos mucho
ms
finos
que
un cable
A
(6
x
19)
ya que
el nmero
de
hilos
es
ms elevado.
Lo mismo
que
un
cable
C
(8
x
37) est
hecho con
hilos ms
finos
que
un cable
B
(6
x
37)
ya
que
el
nmero
de
torones
es
mayor.
Dentro
de la composicin
segn
la DIN 655,
los hilos tienen la
misma inclina-
cin
en todas las
capas
de
un
cordn.
De
e1lo
resulta
tericamente,
una
distribucin
uniforme
de
la traccin. Todos
los hilos tienen
la
misma
longitud,
independientemente
de su
posicin
en
una
capa
interior
o exterior.
Pero
el
paso
vara de una
capa
a otra,
dado
que
el dimetro
de
arro-
llamiento
no es el
mismo. A mayor
dimetro
corresponde
un
mayor
paso.
Resulta as
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
inclinacin de
los
hilos
vara
de una
aepa
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 utllizar
hilosdedimetrosdiferentes.LostoronesdecablesSeal-Lay,DIN655,AyB(6x11
y8x19)
se componen
de un
grueso
hilo central cubierto
por
una capa
de nueve hilos flnos. 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 Waruington
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 dimetro.
De
esta
forma
queda
entre
los
seis hilos
de
la
capa exterior
los intervalos
que
sern
llenados
por
seis
hilos de un
dimetro
menor
2.
Las solicitaciones
y
la
duracin
de un
cable
Dado
el doble arrollamiento,
es difcil
calcular
los
esfuerzos
efectivos
de
los hilos.
Estas
dificul-
tades
son
ya
considerables
desde
el
momento en
que
la
solicitacin
en traccin
es
slo una
de
las
que
hay
que
considerar.
No es seguro el
reparto
de la fuerza entre
los
hilos
todos
por
igual.
En
primera
aproximacin
se
puede
admitir
que
todos
los hilos
zon
rectos
y paralelos
al
alma.
En esta
hiptesis
se
calcula
la
resistencia
terica
a la rotura,
como
el producto
de
la
seccin metlica
por
la resistencia
nominal
de un hilo.
Aunque
el
ensayo
de un
hilo da
normalmente
una
resis-
tencia
superior a su especificacin,
el ensayo del
cable
acusa
siempre
una
resistencia
inferiot
a Ia
resistencia
terica
y
admite
una
diferencia
de 20 a
25
\.
Esta
minoracin
se
explica
por
la
incli-
nacin
cle
los
hilos
y
por
un
reparto
desigual
de las
fuerzas.
Es an
ms difcil
evaluar
los esfuerzos
de
.flexr?
que
sufre el
cable al
pasar
por
las
poleas
y
los
tambores.
Si siguiencio la
primera
hiptesis, admitimos
que
el
cable
se
compone
de
hilos
paralelos
y que
no
hay
rozamiento
entre ellos,
se
puede
calcular
la fatiga
de flexin
de
un
hilo
utilizando
la
ley
de Hooke
I
Incluso 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
posicin
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
composicin
antigiratoria
(cables
trenzados).
-
5/22/2018 Hellmut Ernst. Tomo1. Aparatos de Elevacion y
Transporte.
19/346
,l
LOS
CABLES
METLICOS
-
l3
(1)
o,:
jo
E
(kg/cmz),
con
el
dimetro
del
hilo
en
cm
;
D
el
dimetro
de
la
polea
en
cm
y
E
:
2
150
000
kg/cm2
el
m-
dulo
de elasticidad.
No
obstante,
es
imposible calcular
los
esfuerzos reales
de
flexin
de
un
hilo
que
se-
encuentla..en
el
interior
de un
ca6le
metlico
de
doble
torsin
aumentados
por el
rozamiento
con
los otros
hilos
y
torones.
Si
admitimos
que
el
de flexin
(2)
cable
es
rgico
como
una
barra
llena
de
dimetro
d,
encontramos
un
esfuerzo
d
r:
D ".
El esfuerzo
real
se
encuentra
entre
los
lmites
indicados
por
las ecuaciones
(1)
v
(2)'
En
servicio
normal,
estas
fatigas
o
esfuerzos
son
tan
elevados,
que
limitan
la duracin
de
los
cables'
a
menudo
inferior
a
la
de
los
elements
sujetos
a
desgaste,
cmo
manguitos,
engranaje-s,-etc'
Es
muy importante
conocer
las
causas
q.r.
ptlottgan
o^
acortan
la duracin
de
un
cable'
WosnNLs
ha
realizado
recientemente
varios
.nruyo,
a
ties
efectos,
que
nosotros
resumiremos
aqu:
I_l_
t
il.
+
\
--.1--
Frcs.7v8'-Flexindeuncableenelmismosentidoyensentidoopuesto.
a)
solicitacin
a
traccin.
A
igualcl.ad
de
condiciones,
la
duracin
del
cable
disminuye
con
el
esfuerzo
de
traccin.
para
un
servicio
duro
es
convenente
elegir
una
carga
de trabajo
suficien'
temente
baja.
)
Solicitacin
a
ftexin.
La
duracin
de
un
cable
disminuye
en
la
misma
medida
en
que
aumenta
el
nmero
de flexiones
que sufre
un
elemento
del
cable
a
pasar
por las
poleas
y
tamboreS,
Y
medida
que
disminuye
el
dimetro de
los
mismos'
por
una
flexin
completa
se
entiende
la
deform
