Cable de enrollado
Para seleccionar un cable de enrollado, parta del enrollador y no de la tensión eléctrica. Identifique el tipo de enrollador, mantenga la tensión mecánica de trabajo dentro de 15 N/mm² de cobre, salvo que el fabricante del cable acuerde una cifra mayor, dimensione el tambor y las poleas a partir del diámetro del cable, confirme la velocidad y reduzca la corriente según las capas enrolladas. La tensión eléctrica y la sección del conductor solo indican en qué familia de cables buscar. La Port Equipment Manufacturers Association (PEMA), en su documento de 2019 sobre cables para grúas de contenedores, enumera la tensión mecánica excesiva, las curvas por debajo del radio mínimo, la torsión por guías desalineadas y el sobrecalentamiento entre los problemas típicos de los cables, y cada uno de ellos depende tanto del enrollador como del cable.
¿Para qué tipo de enrollador está seleccionando?
El tipo de enrollador va primero porque decide cómo se curva el cable, cuánto cambia el diámetro de enrollado y qué tan bien disipa el calor el cable. Hay tres patrones de enrollado, y los sistemas verticales se comportan a su vez de otra manera.
| Tipo de enrollador | Cómo se dispone el cable | Lo que significa para el cable |
|---|---|---|
| Monoespiral | Una vuelta por capa, apiladas entre bridas muy próximas | El tipo preferido en las grúas modernas, según PEMA. El recorrido es sencillo y el calor escapa con más facilidad, pero el diámetro de enrollado cambia mucho, y con él cambian la tensión mecánica y la velocidad del enrollador. Admite cable redondo o plano. |
| Cilíndrico (de enrollado nivelado o multicapa) | Vueltas una junto a otra a lo largo de un tambor ancho, en una o varias capas | Admite grandes longitudes y cables de gran tamaño con una tensión mecánica más estable. Cada capa adicional atrapa más calor, y las guías agregan cambios de dirección. |
| Enrollado aleatorio | Sin guía, por lo que las vueltas se cruzan entre sí | El enrollador más sencillo, con riesgo de deslizamiento de las espiras, tensión mecánica repentina, torsión y abrasión. El catálogo Panzerflex de Prysmian lo limita a cables pequeños, de unos 250 m y de menos de unos 4 kg/m. |
| Vertical o de cesta | El cable cuelga del enrollador o cae en una cesta | El cable soporta su propio peso y puede girar, por lo que importan los elementos de soporte y antitorsión. PEMA indica un radio de 15 × diámetro para el servicio en cesta. |
Un cable indicado para un patrón no es automáticamente adecuado para otro, por lo que debe nombrar el tipo de enrollador en cualquier consulta. Nuestra página de soluciones de cables de enrollado asigna a cada tipo de enrollador una familia de cables, y esta guía cubre las verificaciones que hay detrás de esa elección. Si el cable se arrastra por el suelo y no se enrolla en un tambor, el servicio es distinto, como nuestra comparación de cables de enrollado y de arrastre explica para máquinas de minería.
¿Cuánta tensión mecánica puede soportar un cable de enrollado?
El límite habitual es de 15 N/mm² de cobre. IEC 60204-1 en su cláusula 12.6.2 establece que el esfuerzo de tracción en los conductores de cobre no debe superar 15 N/mm² de la sección de cobre. Por encima de ese valor, requiere cables con características constructivas especiales y un esfuerzo acordado con el fabricante del cable. PEMA indica los mismos 15 N/mm² sobre la sección del núcleo principal, citando DIN VDE 0298-3 sección 7.1, y agrega que, bajo cargas variables como el enrollado, la tensión mecánica admisible y la vida a la fatiga deberían acordarse entre el ingeniero de diseño y el fabricante del cable. Los 50 N/mm² del mismo documento se aplican a cables flexibles bajo esfuerzo estático durante la instalación y no son una tensión mecánica de operación.
IEC 60204-1 cubre el equipamiento de máquinas de hasta 1,000 V AC, y remite a IEC 60204-32 para máquinas de elevación y a IEC 60204-11 para tensiones más altas. Si su proyecto menciona una de esas partes, verifique la cláusula en esa parte.
Tracción admisible en newtons ≈ 15 × sección de los conductores de fase en mm²
Contar solo los conductores de fase es la lectura prudente, y sigue la redacción de PEMA. La tabla la aplica a tres construcciones de nuestros propios pedidos, con el diámetro total medido en el cable terminado: dos tamaños de un pedido de apiladora-recuperadora y uno de un pedido de excavadora de rueda de cangilones.
| Construcción | Diámetro exterior medido | Cobre de fase | Tracción a 15 N/mm² |
|---|---|---|---|
| (N)SHTÖU-J 3×70+3×35/3, 0.6/1 kV | 44.45 mm | 210 mm² | 3,150 N |
| (N)SHTÖU-J 3×185+3×95/3, 0.6/1 kV | 63.23 mm | 555 mm² | 8,325 N |
| (N)TSCGECEWÖU 3×35+3×25/3, 12/20 kV | 60.57 mm | 105 mm² | 1,575 N |
Las construcciones reforzadas pueden tener un valor admisible más alto, y en ese caso la cifra proviene de la hoja de datos de ese cable exacto.
Varias fuerzas comparten ese margen. IEC 60204-1 menciona la aceleración, la velocidad, el peso suspendido, el método de guiado y el diseño del sistema de tambor. Tome el cable de 3×70 con unos 3.74 kg/m. Una caída vertical de 20 m agrega 3.74 × 9.81 × 20, unos 734 N. Acelerar 200 m de cable enrollado, 748 kg, a 0.5 m/s² requiere hasta unos 374 N, antes de la inercia del propio tambor.
Por qué la tensión mecánica alcanza su máximo cuando el enrollador está casi vacío
En un enrollador monoespiral, el radio cambia a medida que el cable se enrolla. Con un par constante en el enrollador, la tensión mecánica es igual al par dividido entre el radio, por lo que la tracción es máxima en el núcleo del tambor, cuando casi todo el cable está desenrollado. El diámetro con el enrollador lleno se obtiene del diámetro del núcleo del tambor, el diámetro del cable d y la longitud enrollada L:
Diámetro del enrollador lleno = √(diámetro del núcleo del tambor² + 4 × d × L ÷ π)
| Diámetro del núcleo | Diámetro enrollador lleno | Vueltas | Velocidad, enrollador lleno | Velocidad, en el núcleo | Tracción en el núcleo |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 m | 3.46 m | 30 | 11.0 rpm | 47.7 rpm | unos 2,160 N |
| 1.2 m | 3.57 m | 27 | 10.7 rpm | 31.8 rpm | unos 1,490 N |
| 1.6 m | 3.73 m | 24 | 10.3 rpm | 23.9 rpm | unos 1,160 N |
Los tres núcleos superan el mínimo para este cable, pero el más pequeño convierte un ajuste de 500 N en unos 2,160 N en el núcleo, la mayor parte del margen de 3,150 N antes de agregar el peso suspendido o la aceleración. Un núcleo mayor cuesta poco en tamaño total: pasar de 0.8 m a 1.6 m agrega solo unos 0.27 m al enrollador lleno. La longitud, la velocidad y el par indicados aquí son ilustrativos. Un accionamiento que ajusta el par a medida que cambia el diámetro atenuará este efecto, así que pregunte al fabricante del enrollador cómo se controla el enrollador y cuál es la tracción real en el núcleo.
¿Qué tamaño deben tener el tambor y las poleas?
Multiplique el diámetro total del cable por el factor correspondiente a esa parte del recorrido para obtener el radio mínimo y luego duplíquelo para obtener el diámetro del núcleo del tambor o de la polea. Nuestra guía sobre el radio de curvatura de cables explica esa convención. Para el enrollado, el factor depende de la parte del recorrido, del diámetro del cable y de la tensión eléctrica, y las dos tablas publicadas a continuación no coinciden en todas las celdas.
| Parte del recorrido | IEC, d ≤ 8 mm | IEC, 8 a 20 mm | IEC, d > 20 mm | PEMA, hasta 1 kV, hasta 20 mm | PEMA, hasta 1 kV, más de 20 mm | PEMA, más de 1 kV |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tambor de cable o enrollador | 6 | 6 | 8 | 5 | 6 | 12 |
| Polea guía o roldana | 6 | 8 | 8 | 7.5 | 7.5 | 15 |
| Festón | 6 | 6 | 8 | 4 | 5 | 10 |
| Cesta | — | — | — | 15 | 15 | — |
| Tambor de suministro | — | — | — | 5 | 6 | 7 |
Ambas tablas remiten al fabricante del cable. IEC permite otros valores solo cuando se acuerdan con el fabricante del cable, teniendo en cuenta la tensión mecánica y la vida a la fatiga, y PEMA indica que debería seguirse el radio mínimo del proveedor. Los cables con fibras ópticas necesitan radios mayores. Las hojas de datos de cables con designación alemana suelen remitir a DIN VDE 0298-3, y nuestros datos de NSHTÖU-J indican 5 × o 6 × diámetro en tambores y 7.5 × en poleas guía.
| Construcción | Diámetro del núcleo | Diámetro de polea |
|---|---|---|
| 3×70+3×35/3, 0.6/1 kV, 44.45 mm | 534 mm a 6 × D, 712 mm a 8 × D | 667 mm a 7.5 × D, 712 mm a 8 × D |
| 3×185+3×95/3, 0.6/1 kV, 63.23 mm | 759 mm a 6 × D, 1,012 mm a 8 × D | 949 mm a 7.5 × D, 1,012 mm a 8 × D |
| 3×35+3×25/3, 12/20 kV, 60.57 mm | 1,454 mm a 12 × D | 1,818 mm a 15 × D |
Compare las dos últimas filas. El cable de 12/20 kV es ligeramente más delgado que el cable de 3×185, pero con las cifras de PEMA necesita alrededor de 1.9 veces el núcleo del tambor, y con alrededor de una quinta parte del cobre de fase tiene alrededor de una quinta parte de la tracción. Por lo tanto, un cable de media tensión no puede simplemente sustituir a un cable de baja tensión del mismo diámetro en un enrollador existente.
Use el mayor diámetro de la hoja de datos o mida el cable. Una lectura con calibrador en un cable viejo puede inducir a error, como nuestra guía para reemplazar cables de enrollado envejecidos muestra. Cumplir el mínimo tampoco determina la vida útil: IEC 60204-1 advierte que la vida útil disminuye cuando coinciden un alto esfuerzo de tracción, radios pequeños, flexión hacia otro plano y ciclos de servicio frecuentes.
¿A qué velocidad puede trabajar un cable de enrollado?
El límite depende del cable exacto y del enrollador, y PEMA lo deja en manos del fabricante del cable. Señala que las aplicaciones de más de 240 m/min pueden requerir características especiales de diseño, y que los cables de enrollado planos no deberían superar una velocidad de pórtico de 120 m/min. Sus esquemas de disposición restringen las configuraciones con curva inversa a baja velocidad, como máximo 60 m/min, con al menos 3 m entre las curvas.
La velocidad de traslación no es la velocidad del enrollador. La velocidad del enrollador en rpm es la velocidad de traslación dividida entre π × el diámetro de enrollado, por lo que en la tabla anterior 120 m/min significan unas 11 rpm con el enrollador lleno y 47.7 rpm con un núcleo de 0.8 m. El accionamiento debe cubrir todo ese rango, y debe hacerlo con la aceleración que usa la máquina. Indique la aceleración además de la velocidad máxima, porque el mismo margen de tensión mecánica tiene que cubrirla.
En un recorrido con alimentación central, el enrollador se detiene e invierte su giro cuando la máquina pasa por el punto de alimentación. El catálogo Panzerflex recomienda un dispositivo de reducción de la velocidad de traslación como su principal medida para limitar el esfuerzo dinámico, frenando la máquina antes del punto central y acelerándola de nuevo una vez que el enrollador ha invertido su giro. También recomienda protección tanto contra la sobretracción como contra la tracción insuficiente: una sobretracción breve puede deformar permanentemente los conductores, y muy poca tensión mecánica permite que el cable se desenrolle libremente, lo que es especialmente preocupante en enrolladores montados a gran altura.
¿Cuánta corriente pierde un cable enrollado?
Un cable enrollado no puede disipar el calor como lo hace al aire libre, por lo que su corriente nominal disminuye según la forma en que se asienta en el tambor. La cláusula 12.6.3 de IEC 60204-1 exige conductores dimensionados de modo que, totalmente enrollado y con la carga normal de servicio, el cable se mantenga dentro de su temperatura máxima de conductor. Su Tabla 7 da los factores que se aplican a la capacidad de corriente al aire libre.
| Tipo de tambor | Capas | Factor | 300 A pasan a ser |
|---|---|---|---|
| Radial, ventilado | Cualquier número | 0.85 | 255 A |
| Radial, no ventilado | Cualquier número | 0.75 | 225 A |
| Cilíndrico, ventilado | 1 | 0.85 | 255 A |
| Cilíndrico, ventilado | 2 | 0.65 | 195 A |
| Cilíndrico, ventilado | 3 | 0.45 | 135 A |
| Cilíndrico, ventilado | 4 | 0.35 | 105 A |
En los términos de la norma, un tambor radial aloja capas en espiral entre bridas muy próximas, lo que corresponde a un enrollador monoespiral: las bridas macizas lo hacen no ventilado, y las bridas con aberturas adecuadas lo hacen ventilado. Un tambor cilíndrico ventilado tiene bridas muy separadas, con aberturas en el tambor y en las bridas de los extremos. Tome la capacidad de corriente al aire libre real de la hoja de datos o de la norma nacional.
IEC recomienda analizar estos factores con los fabricantes del cable y del tambor, porque eso puede llevar a otros valores. El catálogo Panzerflex, por ejemplo, indica 0.80, 0.61, 0.49 y 0.42 para entre una y cuatro capas, así que use los factores que correspondan al cable real. PEMA agrega que el tipo de enrollador puede implicar su propia reducción, que puede incluir o no la temperatura ambiente, y que los cables planos requieren especial atención a la refrigeración. Envíe la carga junto con el estado de enrollado, porque una máquina que consume plena potencia solo cuando la mayor parte del cable está desenrollada es un caso térmico distinto al de una que funciona a plena potencia con el enrollador lleno.
¿Qué construcción de cable se adapta al servicio?
Una vez definidos los datos del enrollador, la construcción se deriva de la carga, la velocidad y el entorno. IEC 60204-1 exige conductores de Clase 5 o Clase 6 para cables flexibles. PEMA describe los cables de enrollado de baja tensión como basados principalmente en poliuretano o caucho sintético, y los de media tensión más a menudo en caucho sintético. El caucho sintético tiene ventaja a alta velocidad, mientras que los cables de poliuretano suelen ser más delgados y ligeros, lo que permite un enrollador más ligero.
Dentro del cable, dividir el conductor de tierra en los intersticios entre los núcleos de potencia, como en 3×50+3×25/3, da un diámetro menor y más flexibilidad. PEMA pide un conductor de tierra de al menos la mitad de la sección de un conductor de potencia, o lo que exijan las normas locales. Recomienda no más de 24 fibras cuando se integra fibra óptica en el cable de potencia, y advierte que los alambres finos de cobre de una trenza o pantalla pueden endurecerse por deformación y rozar entre sí, así que verifique el radio y la velocidad de cualquier cable apantallado. La tabla indica las velocidades declaradas para nuestras principales familias de enrollado.
| Servicio en tambor | Familia de cable | Velocidad de traslación declarada |
|---|---|---|
| Enrollador compacto de resorte, baja tensión | C800 PVC | Hasta 60 m/min |
| Enrollador general de enrollado aleatorio o monoespiral, baja tensión | GPM / GPM-RF PUR | Hasta 60 / 90 m/min |
| Enrollador compacto de enrollado aleatorio o monoespiral, baja tensión | RP / RP-D PUR | Hasta 80 m/min |
| Enrollador horizontal, caucho de baja tensión | NSHTÖU de caucho | Hasta 120 m/min |
| Enrollador motorizado de alta aceleración, baja tensión | RXP-D PUR | Hasta 180 m/min |
| Servicio antitorsión en varios tipos de enrollador, baja tensión | TRA PUR | Hasta 200 m/min |
| Enrollador vertical de spreader, baja tensión | RXX / TRA-RF | Hasta 240 / 200 m/min |
| Enrollador motorizado de grúa, hasta 12/20 kV | (N)TSCGEWÖU de caucho | Hasta 180 m/min |
Las velocidades declaradas son límites superiores y no sustituyen una verificación del recorrido completo. Las mismas verificaciones se aplican en minería: el enrollador de una cargadora subterránea usa un cable de baja tensión como el cable NSHTOEU LHD para cargadoras, donde el contacto con el suelo agrega su propio riesgo de abrasión.
¿Qué evita que un cable de enrollado se tuerza?
La torsión proviene del recorrido y de la instalación. El catálogo Panzerflex lo expresa con claridad: un cable correctamente instalado no se tuerce a menos que las guías o las curvas no naturales introduzcan torsión. La cláusula 13.4.3 de IEC 60204-1 establece tres límites para el recorrido, y PEMA agrega reglas para el anclaje y el tendido del cable.
- Ángulo lateral. Manténgalo dentro de 5° donde el cable se enrolla y se desenrolla del tambor y donde se acerca a una guía y sale de ella.
- Vueltas en el tambor. Asegúrese de que siempre permanezcan al menos dos vueltas en el tambor.
- Tramos rectos. Deje al menos 20 × el diámetro del cable entre dos curvas, para que el cable pueda recuperarse antes de volver a curvarse. Evite las curvas inversas siempre que pueda: nuestros datos de cables de media tensión para grúas indican 20 × diámetro para los cambios de dirección de tipo S.
- Alivio de tracción. PEMA indica que un cable de enrollador en movimiento nunca debería funcionar sin un alivio de tracción suficiente, mediante un tambor de alivio o una manga de malla. Un tambor de alivio necesita al menos dos vueltas completas, y la distancia al embudo de entrada la indica el fabricante del cable. El catálogo Panzerflex sugiere repartir una manga sobre 20 a 25 × el diámetro del cable.
- Tendido del cable. Aliméntelo directamente del tambor de suministro al enrollador en una sola pasada continua bajo tensión mecánica constante, con ambos tambores girando en la misma dirección y en el mismo plano, para que no entre ninguna curva inversa en el cable.
- La primera verificación. Trace líneas a lo largo del cable y ponga la máquina en marcha. Si empiezan a formar una espiral, deténgase y busque la causa externa. Una ligera espiral en la marcación impresa en grandes longitudes es normal, según el mismo catálogo, y no es una torsión.
¿Qué debe enviar para verificar un cable de enrollado?
Una verificación útil necesita el enrollador, el recorrido y la carga en conjunto. Estos son los datos que debe incluir para un enrollador nuevo o un reemplazo:
- El enrollador: tipo, accionamiento, diámetro del núcleo del tambor y de la brida, ancho del tambor, ajuste de par o de tracción y número de capas.
- El recorrido: longitud de traslación, punto de alimentación, diámetros de guías y poleas, curvas inversas, ángulos laterales y cualquier longitud suspendida.
- El movimiento: velocidad máxima, aceleración, ciclos por día y si el enrollador es horizontal o vertical.
- La carga: tensión eléctrica, corriente, ciclo de servicio, estado de enrollado a plena carga, disposición de conductores y de tierra, y cualquier núcleo de control o fibra.
- El sitio: temperatura mínima y máxima, luz solar, sal, aceite, agua y contacto con el suelo.
Con estas cifras, el cable puede verificarse frente a su enrollador y no frente a un valor de catálogo. A agosto de 2026, el pedido mínimo es de 50 m tanto para construcciones estándar como personalizadas, y el plazo de entrega va de 7 a 45 días hábiles según el tipo de producto, la situación del inventario y la personalización. Envíe las especificaciones de su cable para su revisión.
Preguntas
¿Cuál es la tensión mecánica máxima en un cable de enrollado?
El límite habitual es de 15 N/mm² de sección de cobre, según IEC 60204-1 y DIN VDE 0298-3. Por lo tanto, un cable de 3×70 mm² dispone de unos 3,150 N. Por encima de ese límite, use un cable con características constructivas especiales y acuerde la cifra con el fabricante.
¿Cómo calculo el diámetro mínimo del tambor?
Multiplique el mayor diámetro del cable por el factor del enrollador y luego duplíquelo. El factor es de 5 a 8 hasta 1 kV, según el diámetro y la tabla utilizada, y de 12 por encima de 1 kV. Un cable de baja tensión de 44.45 mm a 6 × diámetro necesita un núcleo de tambor de al menos 534 mm.
¿Cuál es la diferencia entre un enrollador monoespiral y uno de enrollado nivelado?
Un enrollador monoespiral apila una vuelta sobre otra entre bridas próximas, por lo que se mantiene estrecho, pero su diámetro cambia mucho. Un enrollador de enrollado nivelado usa una guía de vaivén para colocar las vueltas una junto a otra a lo largo de un tambor ancho, por lo que se adapta a recorridos más largos y tiene un diámetro más estable.
¿Por qué la corriente nominal es menor en un enrollador?
La corriente nominal es menor en un enrollador porque un cable enrollado no puede disipar el calor como lo hace al aire libre. IEC 60204-1 aplica 0.85 o 0.75 a un tambor radial y 0.85, 0.65, 0.45 o 0.35 a entre una y cuatro capas en un tambor cilíndrico ventilado. Los fabricantes de cables y de tambores pueden usar otros factores.
¿Se puede usar un cable de arrastre o de festón en un enrollador?
En principio, no. Un enrollador agrega flexión repetida bajo tracción, presión lateral y torsión, por lo que la hoja de datos debe cubrir ese tipo de enrollador, esa tensión mecánica y esa velocidad. Un cable que soporta la corriente y cabe en el tambor aún puede fallar prematuramente sin el refuerzo adecuado.
¿Cuántas vueltas deben permanecer en el tambor?
Al menos dos. IEC 60204-1 exige que al menos dos vueltas de cable flexible permanezcan en un tambor en todo momento. PEMA pide al menos dos vueltas completas tanto en el enrollador como en cualquier tambor de alivio.