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Polea para cable metálico: diseño de ranuras, relación D/d, ángulo de flotación y guía de selección para elevación industrial pesada

Autor: Lily Wang Hora de publicación: 2026-06-29 Origen: Maquinaria Yile

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Tabla de contenido

Un cable metálico no se desgasta por sí solo. En la mayoría de las fallas prematuras de cables de acero en grúas y polipastos industriales pesados, la causa principal no es el cable en sí, sino la polea. Una ranura de tamaño incorrecto aplasta los alambres exteriores del cable. Un diámetro de paso insuficiente provoca fatiga por flexión repetida. Un ángulo de flotación excesivo hace que el cable suba por la brida de la polea y se desgaste contra el borde de la ranura. La polea es el único componente que controla más directamente la vida útil del cable; sin embargo, habitualmente no se especifica lo suficiente.

Esta guía proporciona el marco técnico completo para seleccionar y especificar poleas de cable metálico para aplicaciones de elevación industrial pesada: puentes grúa, grúas pórtico, polipastos, grúas de cuchara y equipos de elevación en alta mar. Cubre la geometría de la ranura, la relación crítica D/d, los límites del ángulo de flotación, las opciones de materiales y construcción, la capacidad de carga y los modos de falla que resultan de una especificación incorrecta.

Parte 1: La función de una polea de cable metálico y por qué es importante

Una polea de cable (también llamada polea de grúa o polea de bloque de cable) cumple tres funciones:

  1. Cambio de dirección : redirigir la cuerda de una línea de acción a otra.

  2. Ventaja mecánica : en una línea de varias partes (sistema de enhebrado), varias poleas multiplican la fuerza de elevación disponible desde el tambor del polipasto.

  3. Guía de la cuerda : mantener la cuerda en el camino previsto y evitar que salte del bloque.

De estas tres funciones, la tercera es la más exigente desde el punto de vista del diseño. La ranura de la polea debe soportar el cable en todo su arco de contacto sin aplastar los cables externos, mientras que la geometría de la ranura debe permitir que el cable entre y salga limpiamente sin abrasión. 

La consecuencia de una falla de la polea no es solo el reemplazo de la polea; generalmente es un daño simultáneo al cable, que requiere el reemplazo de ambos componentes. En una grúa cuchara de 500 toneladas, un evento de reemplazo de cable puede costar entre $50 000 y $150 000 en piezas y pérdida de tiempo de producción. En comparación, la inversión en poleas correctamente especificadas es trivialmente pequeña.

Polea para cable metálico: diseño de ranuras, relación D/d, ángulo de flotación y guía de selección para elevación industrial pesada

Parte 2: Geometría de ranura de polea: la especificación más crítica

La ranura es donde interactúan la cuerda y la polea. Cada dimensión de la ranura afecta la vida útil de la cuerda.

2.1 Radio de ranura

El radio de la ranura ($$r$$) es el radio del fondo curvo de la ranura. Debe coincidir con el diámetro nominal de la cuerda ($$d$$):

$$r = 0,53d ext{ a } 0,55d$$

Esto da un diámetro de ranura de $$1.06d$$ a $$1.10d$$, ligeramente mayor que el diámetro de la cuerda.

¿Por qué un poco más grande y no exactamente igual?

  • Si el radio de la ranura es exactamente igual al radio de la cuerda ($$r = 0.5d$$), la cuerda está en pleno contacto con el fondo de la ranura. Esto parece ideal, pero en la práctica causa problemas: las tolerancias de fabricación hacen que la ranura a veces tenga un tamaño ligeramente inferior, lo que aplasta la cuerda; y la cuerda no puede asentarse correctamente a medida que se desgasta y cambia su diámetro.

  • Si el radio de la ranura es demasiado pequeño ($$r < 0,53d$$): La cuerda queda atrapada en la ranura. Los alambres exteriores se aplastan contra las paredes de la ranura, lo que acelera la fatiga y la rotura del alambre. La sección transversal de la cuerda se deforma de circular a ovalada. Este es el error más común y más dañino.

  • Si el radio de la ranura es demasiado grande ($$r > 0,60d$$): la cuerda hace contacto con la ranura solo en dos puntos de sus lados en lugar de quedar apoyada en la parte inferior. Esto concentra la tensión de contacto en dos líneas en lugar de distribuirla a lo largo del fondo de la ranura, lo que provoca un desgaste localizado del cable. La cuerda también es menos estable en la ranura y más propensa a saltar.

El rango correcto: $$r = 0,53d$$ a $$0,55d$$ para poleas nuevas. A medida que la ranura se desgasta, el radio aumenta; una ranura desgastada con $$r > 0,60d$$ debe volver a mecanizarse o reemplazarse la polea.

2.2 Profundidad de la ranura

La ranura debe ser lo suficientemente profunda para retener el cable en todas las condiciones operativas, incluso cuando el cable entra en el ángulo máximo de flotación. La profundidad mínima de la ranura es:

$$h_{ranura} geq 1.5d$$

Para poleas sujetas a ángulos de flotación elevados o cargas de impacto dinámicas (p. ej., bloques de grúas marinas), aumente a:

$$h_{ranura} geq 1.75d$$

Una ranura demasiado poco profunda permite que el cable suba y salga de la ranura bajo carga lateral, lo que hace que el cable se deslice sobre la brida de la polea, una condición de desgaste rápido y posible descarrilamiento.

2.3 Ángulo de ensanchamiento de la ranura

Los lados de la ranura (las paredes sobre el fondo de la ranura) deben ensancharse hacia afuera en un ángulo para permitir que la cuerda entre y salga de la ranura limpiamente a medida que se acerca al ángulo de flotación. El ángulo de ensanchamiento estándar es:

$$alpha_{flare} = 25° ext{ a } 30° ext{ por lado (desde la vertical)}$$

Un ángulo de ensanchamiento demasiado pequeño (< 20°) hace que el cable entre en contacto con la pared de la ranura al entrar en ángulo, desgastando los alambres exteriores. Un ángulo de ensanchamiento demasiado grande (> 35°) reduce la profundidad efectiva de la ranura y la retención de la misma.

2.4 Acabado y dureza de la superficie de la ranura

El acabado de la superficie de la ranura afecta la tasa de abrasión del cable durante el contacto. El acabado superficial especificado para las ranuras de poleas de grúa es:

$$Ra leq 3.2 , mu m ext{ (acabado mecanizado)}$$

Para aplicaciones de ciclo de trabajo alto (clase de trabajo de grúa A6–A8), especifique:

$$Ra leq 1.6 , mu m ext{ (acabado mecanizado fino o rectificado)}$$

La dureza de la superficie de la ranura debe estar en el rango de 280 a 340 HB para aplicaciones estándar. Las ranuras más duras (> 340 HB) desgastan el cable más rápido que la polea: la polea se convierte en el elemento abrasivo. Las ranuras más blandas (< 260 HB) se desgastan rápidamente, lo que hace que la ranura se sobredimensione y pierda su geometría de soporte de cuerda.

Parte 3: La relación D/d: la dimensión de polea más importante

La relación D/d es la relación entre el diámetro de paso de la polea ($$D$$, medido hasta la línea central del cable en la ranura) y el diámetro nominal del cable ($$d$$). Es el parámetro más importante que rige la vida a fatiga del cable.

3.1 Por qué la relación D/d controla la fatiga de la cuerda

Cada vez que el cable se dobla alrededor de una polea, los alambres individuales del cable están sujetos a una tensión de flexión. Los alambres exteriores en el exterior de la curva están en tensión; los cables internos están comprimidos. Esta tensión de flexión cíclica, que se repite cada vez que el cable pasa sobre la polea, provoca que se inicien grietas por fatiga en los cables individuales, lo que eventualmente conduce a roturas de cables y deterioro del cable.

La tensión de flexión en los alambres exteriores es aproximadamente:

$$sigma_{flexión} aprox E_{wire} cdot rac{d_{wire}}{D}$$

Dónde:

  • $$E_{wire}$$ = módulo elástico del cable metálico (aproximadamente 190 000–200 000 MPa)

  • $$d_{wire}$$ = diámetro de un alambre individual en el cable (normalmente 0,05–0,15 × diámetro del cable dependiendo de la construcción del cable)

  • $$D$$ = diámetro de paso de la polea

Esto muestra que la tensión de flexión es inversamente proporcional al diámetro de la polea : duplicar el diámetro de la polea reduce a la mitad la tensión de flexión en cada alambre. Dado que la vida a fatiga es aproximadamente proporcional al cubo de la amplitud de la tensión (para fatiga de ciclo alto):

$$L_{fatiga} propto left( rac{1}{sigma_{bending}} ight)^3 propto D^3$$

Duplicar el diámetro de la polea aumenta la vida útil del cable aproximadamente 8 veces. Esta es la razón por la que la relación D/d es el parámetro de diseño dominante para la vida útil del cable.

3.2 Ratios mínimos D/d por aplicación

Diferentes estándares y aplicaciones especifican diferentes relaciones mínimas D/d. La siguiente tabla resume los requisitos:

Solicitud

Relación mínima D/d

Estándar/Referencia

Polipastos ligeros (M1–M3)

16:1

FEM 1.001

Puentes grúa estándar (M4–M5)

18:1

FEM 1.001 / ISO 4308

Grúas de servicio pesado (M6–M7)

20:1

FEM 1.001

Grúas de cuchara/muy pesadas (M8)

25:1

FEM 1.001

Grúas móviles

18:1

ASME B30.5

Bloques de grúas marinas

22:1 a 26:1

Especificación API 2C

Polipastos mineros

60:1 a 80:1

Varios estándares nacionales

Bobinadoras de fricción (Koepe)

80:1 a 100:1

Varios estándares nacionales

Importante: Estos son valores mínimos . Cuando la vida útil del cable es crítica y el tamaño de la polea no está limitado por el espacio, utilice una relación D/d entre 20 y 30 % por encima del mínimo. El costo de una polea más grande es insignificante en comparación con el costo de reemplazos de cable más frecuentes.

3.3 Diámetro de paso versus diámetro de banda de rodadura

La relación D/d debe calcularse utilizando el diámetro de paso (el diámetro medido hasta la línea central del cable en la ranura) y no el diámetro exterior de la polea o el diámetro del fondo de la ranura.

$$D_{paso} = D_{ranura inferior} + d_{cuerda}$$

Un error de especificación común es indicar el diámetro exterior de la polea sin especificar si es el diámetro de paso o el diámetro de la banda de rodadura. Aclare siempre qué dimensión se está especificando.

Parte 4: Ángulo de flota: la causa oculta de los daños en cuerdas y poleas

El ángulo de flota es el ángulo entre la línea de aproximación real del cable a la polea y el plano de la polea (el plano perpendicular al eje de la polea, que pasa por la línea central de la ranura). Existe siempre que el tambor de cable o la polea anterior no esté perfectamente alineado con la polea en cuestión.

4.1 Límites del ángulo de flota

Solicitud

Ángulo de flota máximo recomendado

Tambor ranurado a la primera polea

1,5° a 2°

Polea a polea (en un bloque)

1,5°

Tambor liso a polea

1° a 1,5°

Aplicaciones offshore/dinámicas

1° máximo

Superar estos límites provoca:

  • Abrasión de la cuerda en el borde de la ranura: la cuerda roza contra el lado de la ranura al entrar y salir

  • Torsión de la cuerda : la cuerda se ve obligada a girar cuando entra en la ranura en ángulo, lo que provoca una acumulación de torsión en la cuerda.

  • Desgaste desigual de la ranura : un lado de la ranura se desgasta más rápido que el otro, creando un perfil de ranura asimétrico

  • Salto de cuerda : en ángulos de flotación muy altos, la cuerda puede salirse completamente de la ranura

4.2 Cálculo del ángulo de flota

Para una disposición de tambor a polea:

$$ an(alpha_{flota}) = rac{L_{offset}}{D_{distancia}}$$

Dónde:

  • $$L_{offset}$$ = desplazamiento lateral entre la línea central del tambor y la línea central de la ranura de la polea (mm)

  • $$D_{distancia}$$ = distancia del tambor a la polea a lo largo de la línea del cable (mm)

Ejemplo: Desplazamiento del tambor = 300 mm, distancia entre tambor y polea = 8000 mm:

$$alpha_{fleet} = arctanleft( rac{300}{8000} ight) = arctan(0.0375) = 2.15°$$

Esto excede el límite de 2°: se debe reposicionar la polea o agregar una polea principal para reducir el ángulo de flotación.

Polea para cable metálico: diseño de ranuras, relación D/d, ángulo de flotación y guía de selección para elevación industrial pesada

Parte 5: Poleas de acero forjado versus roladas de acero fundido

Al igual que con las ruedas de grúa (consulte nuestra Guía de selección de materiales para ruedas de grúa forjadas ), la elección entre una construcción forjada y fundida para las poleas tiene implicaciones significativas para la vida útil y el modo de falla.

5.1 Roldanas de acero forjado

Las poleas de acero forjado se producen presionando un tocho de acero calentado para darle forma, produciendo:

  • Estructura de grano direccional refinada : el flujo de grano sigue el contorno del borde de la polea, maximizando la resistencia a las cargas de fatiga por flexión en la raíz de la ranura.

  • Porosidad interna cerrada : sin huecos de contracción que podrían iniciar grietas por fatiga bajo cargas cíclicas.

  • Mayor dureza de ranura alcanzable : el 42CrMo forjado se puede templar por inducción en la ranura a 340–380 HB

  • Resistencia superior al impacto : fundamental para bloques de grúa sujetos a cargas de impacto (p. ej., levantamiento repentino de carga, arranque de cuerda)

Las poleas de acero forjado están especificadas para:

  • Clase de servicio de grúa M5 y superior

  • Grúa cuchara y bloques de grúa metalúrgica

  • Bloques de grúa costa afuera (aplicaciones API Spec 2C)

  • Cualquier aplicación donde la falla de la polea tenga consecuencias críticas para la seguridad.

  • Roldanas de gran diámetro (> 600 mm de diámetro de paso) donde el riesgo de porosidad de la fundición es significativo

5.2 Roldanas de acero fundido

Las poleas de acero fundido se producen vertiendo acero fundido en un molde. Son aceptables para:

  • Aplicaciones de servicio liviano a mediano (M1–M4)

  • Diámetros de polea más pequeños (diámetro de paso < 400 mm)

  • Grúas interiores de ambiente controlado

  • Aplicaciones en las que el ciclo de trabajo no puede justificar la diferencia de costes

Incluso para poleas fundidas, especifique acero fundido (ZG270-500 o equivalente); nunca hierro fundido para poleas de grúas estructurales. El hierro fundido es frágil y no debe usarse en ninguna aplicación de elevación donde una fractura repentina sería peligrosa.

5.3 Comparación de desempeño

Propiedad

Polea de acero forjado

Polea de acero fundido

Grado del material (típico)

42CrMo/34CrNiMo6

ZG270-500 / ZG310-570

Resistencia a la tracción

800–1100 MPa

500–700 MPa

Dureza al impacto (Charpy)

50–80 J a −20°C

20–35 J a −20°C

Dureza máxima de la ranura (inducción)

340–380 HB

280–320 HB

Riesgo de defecto interno

muy bajo

Moderado

Vida a fatiga (flexión cíclica)

2 o 3 veces más

Base

Modo de falla

Dúctil - gradual

Riesgo de fractura frágil

Costo inicial

25-45% más alto

Más bajo

Costo por hora de operación

Más bajo (vida más larga)

Más alto

Parte 6: Clasificación de carga de polea y cálculo estructural

6.1 Fuerza de tracción de la cuerda

La fuerza máxima de tracción del cable ($$S_{max}$$) en una polea está determinada por el enhebrado del sistema de elevación y la carga nominal:

$$S_{max} = rac{Q cdot g}{n_{partes} cdot eta_{reeving}}$$

Dónde:

  • $$Q$$ = capacidad de elevación nominal (kg)

  • $$g$$ = 9,81 m/s⊃2;

  • $$n_{parts}$$ = número de piezas de cuerda en el sistema de enhebrado

  • $$eta_{enhebrado}$$ = eficiencia de enhebrado (normalmente 0,96–0,98 por polea)

Ejemplo: grúa de 100 toneladas, enhebrado de 8 partes, 6 poleas ($$eta = 0,97^6 = 0,832$$):

$$S_{max} = rac{100.000 imes 9,81}{8 imes 0,832} = rac{981.000}{6,656} approx 147.400 ext{ N} = 147,4 ext{ kN por parte de cuerda}$$

6.2 Carga del pasador de la polea

El pasador de la polea (eje) transporta la resultante de las dos tensiones del cable a cada lado de la polea. Para una polea donde la cuerda se enrolla formando un ángulo $$ heta$$:

$$F_{pin} = 2 cdot S cdot cosleft( rac{pi - heta}{2} ight) = 2 cdot S cdot sinleft( rac{ heta}{2} ight)$$

Para una vuelta de 180° (la cuerda entra y sale paralela, algo común en un bloque de gancho):

$$F_{pin} = 2S$$

Para una vuelta de 90° (la cuerda gira 90°):

$$F_{pin} = Ssqrt{2} aproximadamente 1.414S$$

El pasador debe tener el tamaño adecuado para soportar $$F_{pin}$$ con un factor de seguridad adecuado, normalmente 5:1 en carga de rotura para aplicaciones de grúa.

6.3 Tensión del borde de la polea

El borde de la polea está sujeto a esfuerzos de flexión a medida que la carga del cable se transmite desde la ranura a través del borde hasta el alma y el cubo. Para un análisis simplificado, el borde se puede tratar como una viga curva:

$$sigma_{rim} = rac{M_{rim}}{Z_{rim}}$$

Donde $$M_{rim}$$ es el momento flector en la llanta (calculado a partir de la distribución de carga del cable) y $$Z_{rim}$$ es el módulo de sección de la sección transversal de la llanta.

Para poleas de grúa estándar, el espesor de la llanta (medido radialmente desde el fondo de la ranura hasta la cara interior de la llanta) debe ser:

$$t_{rim} geq 0.25 imes D_{pitch}$$

Este es un mínimo conservador: para grúas de cuchara y aplicaciones en alta mar, aumente a $$t_{rim} geq 0,35 imes D_{pitch}$$.

Parte 7: Selección y lubricación de cojinetes de polea

El cojinete de la polea soporta la carga del pasador calculada en la Parte 6 y debe seleccionarse para la vida útil requerida bajo las condiciones de operación.

7.1 Tipos de rodamientos para poleas de grúa

Rodamientos de elementos rodantes (rodamientos de rodillos a rótula):

  • Más común para poleas de grúa en equipos modernos.

  • Autoalineante: se adapta a la deflexión y desalineación del eje

  • Baja fricción: reduce el consumo de energía y la generación de calor.

  • Requiere un diseño sellado o engrasado regularmente para excluir la contaminación.

  • Preferido para poleas de alta velocidad (velocidad periférica > 1 m/s)

Cojinetes lisos (deslizantes) - bujes de bronce:

  • Se utiliza en equipos más antiguos y en algunas aplicaciones pesadas de baja velocidad.

  • Mayor fricción que los rodamientos: genera más calor

  • Más tolerante a la contaminación y a las cargas de impacto.

  • Requiere lubricación continua o frecuente.

  • Más fácil de reemplazar en el campo: no se requieren herramientas especializadas

Para comparar los casquillos de bronce y los rodamientos con elementos rodantes en aplicaciones industriales pesadas, consulte nuestra guía detallada: Selección de bujes de bronce versus rodamientos de elementos rodantes.

7.2 Lubricación de cojinetes para poleas

Los cojinetes de las poleas de las grúas están sujetos a un movimiento oscilante (la polea gira cuando el cable se mueve, pero la dirección de rotación se invierte cuando el polipasto sube y baja). El movimiento oscilante exige más lubricantes que la rotación continua porque:

  • La película lubricante no se repone continuamente por acción hidrodinámica.

  • La zona de contacto no se mueve: las mismas superficies de apoyo se cargan repetidamente

  • Puede producirse corrosión por fricción en las superficies de contacto si la lubricación es inadecuada.

Recomendaciones de lubricación:

  • Utilice una grasa de alta viscosidad con aditivos EP (extrema presión)

  • Intervalo de engrase: cada 250 horas de funcionamiento para servicio estándar; cada 100 horas para entornos de trabajo pesado o al aire libre/contaminados

  • Para rodamientos sellados: reemplace el rodamiento al final de la vida útil calculada en lugar de intentar volver a engrasarlo

Los cojinetes de polea en los bloques de gancho de grúa cuchara están sujetos a temperaturas elevadas debido al calor radiante; especifique una grasa para altas temperaturas con una clasificación de al menos 150 °C para estas aplicaciones.

Parte 8: Inspección de poleas, límites de desgaste y criterios de reemplazo

8.1 Medición del desgaste de las ranuras

El radio de la ranura aumenta a medida que se desgasta la polea. Mida el radio de la ranura utilizando un calibre de ranura (un conjunto de plantillas de radio que coincidan con el diámetro de la cuerda). Compare el radio medido con la especificación original:

Condición de la ranura

Radio de ranura

Acción

Nuevo / aceptable

0,53d – 0,55d

No se requiere ninguna acción

Usado pero útil

0,55d – 0,60d

Monitorear: planificar el reemplazo

Desgastado: reemplace o vuelva a mecanizar

> 0,60d

Reemplace la polea o vuelva a mecanizar la ranura

Tamaño insuficiente: reemplácelo inmediatamente

< 0,53d

Reemplace inmediatamente : se produce daño en la cuerda

8.2 Inspección del perfil de ranura

Utilice una plantilla de perfil (una plantilla de metal delgada cortada según el perfil de ranura correcto) para comprobar la forma de la ranura. Se puede desarrollar una ranura desgastada:

  • Fondo plano : el fondo de la ranura se ha desgastado, concentrando el contacto de la cuerda en dos puntos de las paredes de la ranura.

  • Desgaste asimétrico : un lado de la ranura es más profundo que el otro, lo que indica un ángulo de flotación excesivo

  • Surcos en la ranura : se forma una cresta elevada en el centro de la ranura, causada por la cuerda que sube por los lados.

Cualquiera de estas condiciones requiere el reemplazo o remecanizado de la polea.

8.3 Inspección estructural

Inspeccione la polea para ver si:

  • Grietas en el borde , particularmente en la raíz de la ranura y en la unión del borde con el alma. Utilice inspección por partículas magnéticas (MT) para poleas fundidas; MT o tinte penetrante (PT) para poleas forjadas

  • Grietas en la red : inspeccione la red (el disco que conecta la llanta con el cubo) en busca de grietas radiales.

  • Desgaste del orificio del cubo : mida el diámetro del orificio y compárelo con el diámetro del pasador; El espacio excesivo permite que la polea se balancee sobre el pasador, provocando una carga de impacto.

  • Daños en las bridas : revise las bridas de la polea (los bordes elevados a cada lado de la ranura) para detectar daños por impacto, grietas o desgaste excesivo.

Criterios de reemplazo:

  • Cualquier grieta detectada por END → reemplazo inmediato

  • Desgaste del orificio del cubo > 1% del diámetro nominal del orificio → reemplazar o cambiar el casquillo

  • Grosor del borde desgastado por debajo de $$0,20 imes D_{pitch}$$ → reemplazar

8.4 Intervalos de inspección

Clase de servicio de grúa

Inspección visual

Medición de ranura

END (MT/PT)

M1–M3

Anualmente

Cada 2 años

Cada 5 años

M4-M5

Cada 6 meses

Anualmente

Cada 3 años

M6–M7

Trimestral

Cada 6 meses

Anualmente

M8 (grúa de cuchara)

Mensual

Trimestral

Cada 6 meses

Parte 9: Modos comunes de falla de las poleas y causas fundamentales

Modo de falla 1: desgaste de la ranura del cable (desgaste rápido de la ranura)

Apariencia: El radio de la ranura aumenta rápidamente; el fondo de la ranura se vuelve plano o irregular.

Causa principal: Dureza de la superficie de la ranura insuficiente para la tensión de contacto del cable; contaminación (escamas de laminación, polvo abrasivo) que actúa como compuesto de lapeado entre el cable y la ranura; Diámetro del cable mayor que la especificación de la ranura.

Prevención: Especifique una dureza de ranura adecuada (280–340 HB); proteger las gavillas de la contaminación abrasiva; Verifique que el diámetro del cable coincida con las especificaciones de la ranura.

Modo de falla 2: fractura del borde (repentina)

Apariencia: Fractura repentina del borde de la polea, a menudo sin previo aviso.

Causa raíz: fractura frágil en hierro fundido o acero fundido de baja tenacidad; propagación de grietas por fatiga desde una grieta en la raíz del surco no detectada; sobrecarga (arranque de cuerda, carga de choque).

Prevención: Especificar acero forjado para todas las aplicaciones críticas para la seguridad; implementar inspecciones MT periódicas para detectar grietas por fatiga antes de que alcancen un tamaño crítico; No utilice poleas de hierro fundido en ninguna aplicación de elevación.

Modo de falla 3: Roturas de cables (fatiga acelerada del cable)

Apariencia: Aparecen roturas de alambre en el cable en la zona de contacto de la polea, a un ritmo más rápido de lo esperado.

Causa raíz: relación D/d por debajo del mínimo: la cuerda está demasiado doblada; el radio de la ranura es demasiado pequeño: la cuerda está pellizcada; Ángulo de flotación excesivo: la cuerda se está desgastando contra el borde de la ranura.

Prevención: Verifique que la relación D/d cumpla con el mínimo para la clase de servicio de la grúa; comprobar el radio de la ranura con un calibre; estudiar la geometría del ángulo de la flota.

Modo de falla 4: Salto de cuerda (descarrilamiento de cuerda)

Apariencia: La cuerda sale de la ranura y corre sobre la brida de la polea o salta de la polea por completo.

Causa raíz: profundidad de ranura insuficiente; ángulo de flota excesivo; condición de cuerda floja (carga liberada repentinamente); Falta el protector de la polea o está dañado.

Prevención: Especifique una profundidad mínima de ranura de 1,5d; controlar el ángulo de la flota; instalar y mantener protectores de cuerdas; Asegúrese de que los controles del polipasto eviten condiciones de cuerda floja.

Modo de falla 5: agarrotamiento del rodamiento

Apariencia: La polea deja de girar: el cable se desliza sobre una polea estacionaria, provocando un rápido desgaste del cable en el punto de contacto.

Causa raíz: falla de lubricación del rodamiento; contaminación de los rodamientos; sobrecarga del rodamiento debido a una especificación de tamaño insuficiente; Corrosión en aplicaciones marinas o exteriores.

Prevención: Implementar un programa de lubricación regular; especificar rodamientos sellados para ambientes contaminados; verifique la capacidad de carga del rodamiento con la carga calculada del pasador.

Parte 10: Lista de verificación de especificaciones de poleas

Al solicitar poleas nuevas o de repuesto, proporcione la siguiente información:

Parámetro

Descripción

Ejemplo

Diámetro de paso

$$D_{pitch}$$ — a la línea central de la cuerda

800 milímetros

Diámetro de la cuerda

Diámetro nominal de la cuerda $$d$$

32mm

Radio de ranura

Debe ser de 0,53 a 0,55 × diámetro de la cuerda

17mm

Profundidad de ranura

Mínimo 1,5 × diámetro de la cuerda

50 milímetros

Ancho de banda de rodadura

Ancho total del área de la ranura.

60mm

Diámetro de brida

Diámetro exterior de las bridas de la polea.

880 milímetros

Diámetro del agujero del cubo

Orificio para pasador/eje de polea

100mm H7

Longitud del agujero

Longitud del cubo

120 milímetros

Grado de material

Forjado o fundido, grado de acero.

Forjado 42CrMo

Dureza de la ranura

Requisito de dureza de la banda de rodadura

300–340 HB

Tipo de rodamiento

Elemento rodante o cojinete liso

rodillo esférico

Clase de servicio de grúa

Clase de servicio FEM/ISO

M6

Cantidad

Número de poleas necesarias

8 (conjunto combinado)

Dibujo

Dibujo o boceto existente

Adjuntar si está disponible

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es el radio de ranura correcto para una polea de cable metálico?

El radio de la ranura debe ser de 0,53 a 0,55 veces el diámetro nominal del cable. Para una cuerda de 32 mm, el radio de ranura correcto es de 17,0 a 17,6 mm. Una ranura demasiado apretada (radio < 0,53d) aplasta los alambres exteriores del cable; una ranura demasiado floja (radio > 0,60d) concentra la tensión de contacto en dos puntos de las paredes de la ranura. Siempre verifique el radio de la ranura con un calibrador al inspeccionar las poleas.

P2: ¿Qué relación D/d debo especificar para las poleas de mi grúa?

La relación mínima D/d depende de la clase de servicio de la grúa: 16:1 para servicio liviano (M1–M3), 18:1 para puentes grúa estándar (M4–M5), 20:1 para servicio pesado (M6–M7) y 25:1 para servicio muy pesado y grúas de cuchara (M8). Estos son mínimos: cuando el espacio lo permita, utilice una relación D/d de 20 a 30 % por encima del mínimo para prolongar significativamente la vida útil del cable. Recuerde que duplicar el diámetro de la polea aumenta la vida útil de la cuerda aproximadamente 8 veces.

P3: ¿Debo especificar poleas de acero forjado o fundido?

Para grúas de clase M5 y superiores, grúas de cuchara, aplicaciones en alta mar y cualquier elevación crítica para la seguridad, especifique poleas de acero forjado. Las poleas forjadas tienen una vida útil superior a la fatiga, resistencia al impacto y dureza de ranura alcanzable en comparación con las poleas fundidas. Para aplicaciones interiores de servicio liviano (M1–M4), se aceptan poleas de acero fundido. Nunca especifique poleas de hierro fundido para ninguna aplicación de elevación con grúa.

P4: ¿Qué es el ángulo de flota y por qué es importante?

El ángulo de flota es el ángulo entre la dirección de aproximación del cable y el plano de la polea. Existe cuando el tambor de cable o polea anterior no está perfectamente alineado con la polea. Un ángulo de flotación excesivo (> 2° para la mayoría de las aplicaciones) provoca abrasión del cable en el borde de la ranura, torsión del cable y desgaste desigual de la ranura. Calcule el ángulo de la flota a partir de la geometría de su sistema de enhebrado y agregue una polea principal si el ángulo de la flota excede el límite.

P5: ¿Con qué frecuencia se deben inspeccionar las ranuras de las poleas de la grúa?

El radio de la ranura se debe medir al menos una vez al año para las grúas de servicio M4–M5 y cada 6 meses para las grúas de servicio M6–M7. Para grúas de cuchara (M8), medir trimestralmente. Utilice un medidor de radio de ranura (juego de plantillas de radio) para comparar el radio de ranura real con la especificación. Reemplace o vuelva a mecanizar la polea cuando el radio de la ranura exceda 0,60 veces el diámetro del cable.

P6: ¿Se puede volver a mecanizar una ranura de polea desgastada?

Sí, si al borde de la polea le queda suficiente espesor, la ranura se puede volver a mecanizar en un torno para restaurar el perfil correcto. Después del remecanizado, la ranura se debe volver a endurecer si la especificación original incluía el endurecimiento por inducción. Verifique que el espesor restante de la llanta después del remecanizado sea de al menos 0,20 × el diámetro de paso. Si la llanta es demasiado delgada después del remecanizado, reemplace la polea.

Polea para cable metálico: diseño de ranuras, relación D/d, ángulo de flotación y guía de selección para elevación industrial pesada

Yile Machinery: Roldanas de acero forjado y fundido personalizadas para elevación industrial pesada

Yile Machinery fabrica poleas de cable metálico y poleas de grúa para puentes grúa, grúas pórtico, grúas de cuchara, polipastos y equipos de elevación especializados, desde tamaños de catálogo estándar hasta diseños totalmente personalizados fabricados según sus planos o mediante ingeniería inversa a partir de componentes desgastados.

Nuestras capacidades de fabricación de poleas:

  • Capacidad de forjado: Poleas con un diámetro de paso de hasta 1500 mm de acero de aleación 42CrMo y 34CrNiMo6

  • Capacidad de fundición: Poleas de acero fundido (ZG270-500, ZG310-570) para aplicaciones de trabajo liviano a mediano

  • Mecanizado de ranuras: torneado CNC con tolerancia de radio de ranura ±0,1 mm; acabado superficial de la ranura Ra ≤ 1,6 μm

  • Tratamiento térmico: endurecimiento por inducción de la superficie de la ranura: 300–380 HB con profundidad de caja controlada ≥ 15 mm

  • NDT: 100 % UT + MT en todas las poleas, documentación de inspección completa

  • Montaje de cojinetes: Poleas suministradas con cojinetes de rodillos a rótula instalados o casquillos de bronce según se especifica

  • Conjuntos combinados: múltiples poleas para un solo bloque suministrados como un conjunto combinado

También fabricamos la gama completa de componentes para su grúa y sistema de elevación:

Para recibir una cotización, proporcione:

  • ✅ Diámetro de paso, diámetro de cuerda, radio de ranura, diámetro interior del cubo

  • ✅ Tipo de grúa, capacidad y clase de servicio (FEM/ISO)

  • ✅ Requisitos de material y dureza (o describir la aplicación)

  • ✅ Cantidad y fecha de entrega requerida

  • ✅ Dibujos o fotografías de poleas existentes (para ingeniería inversa)

Correo electrónico: jasmine@yileindustry.com

Enviar solicitud de cotización: www.yilemachinery.com/contactus.html

Todas las consultas técnicas reciben respuesta en un plazo de 24 horas. Órdenes de avería urgentes y de conjuntos combinados con programación prioritaria.