Catálogo Técnico
Esta publicación ha sido diseñada para proveer en forma directa un compendio acerca de la vasta información existente sobre guayas o cables de acero. Está orientada hacia ingenieros, técnicos especializados, usuarios industriales y distribuidores, con información técnica actualizada basada en la norma ANSI/API 9A/ISO 10425: 2003.
El objetivo principal de este Catálogo Técnico es suministrar información referente a los varios tipos de construcciones de cables de acero a fin de asistir en la selección apropiada del cable para una aplicación particular. Esto se traducirá en una adecuada vida útil del cable de acero, mejor eficiencia en la aplicación y seguridad durante el servicio.
Debido a la amplitud del tema, la información que aquí se presenta lógicamente ha sido condensada, no obstante, en AG Continental Litoral Caribe SAS, se atenderán con mucho gusto las preguntas e interrogantes que puedan presentarse entre los diversos usuarios en relación con la selección, inspección, aplicación o cualquier otro aspecto técnico, referente a guayas o cables de acero.
Componentes
Figura 1. Componentes de un cable de acero
Las guayas o cables de acero consisten primordialmente en un número de cordones de alambres de acero arrollados helicoidalmente en capas alrededor de un centro o alma, según un patrón de construcción definido. Ver Figura 1. El centro o alma es la base que soporta el resto de los alambres del cordón. Existen dos clases de centro o alma.
Alma de Fibra (“Fibre Core”– FC), la cual puede una fibra de origen natural, por ejemplo, sisal, cáñamo, etc. o una fibra sintética, por ejemplo, polipropileno.
Alma de Acero (“Independent Wire Rope Core” – IWRC o “Wire Strand Core”-WSC), donde el alma a su vez está constituida por un cable de varios alambres de acero.
Arreglo de los Alambres Externos
Los alambres externos de un cable de acero absorben el desgaste y los esfuerzos causados por el contacto con poleas, tambores y otras superficies. Toda la construcción está diseñada para dar a cada alambre libertad de movimiento en relación a los alambres adyacentes.
La tabla siguiente muestra las nuevas designaciones de arreglo o dirección de los alambres externos de cables de acero, según la última revisión de la norma API 9A.
La Figura 2 muestra algunos tipos de arreglos.
a) sZ, arreglo ordinario derecho – b) zS, arreglo ordinario izquierdo – c) zZ, arreglo Lang derecho – d) sS, arreglo Lang izquierdo – e) aZ, arreglo alterno derecho
El arreglo de un cable de acero afecta sus características operacionales, por ejemplo el arreglo “Ordinario” tiende a compensar las tensiones y produce un cable más estable que el arreglo “Lang”, el cual por su parte es más flexible y más resistente a la abrasión, pero debe ser cuidadosamente atado en ambos extremos debido a su tendencia a desenrrollarse.
Materiales de Fabricación
El material de los alambres de los cables o guayas es generalmente Acero al Carbono o Acero de Baja Aleación y los grados son:
– Acero de Arado (“Plow Steel” – PS) Conocido también como grado 160 (kgf/mm²) o grado 1570 (N/mm²). Este grado de acero se considera hoy en día obsoleto.
– Acero de Arado Mejorado (“Improved Plow Steel” – IPS) Conocido también como grado 180 (kgf/mm²) o grado 1770 (N/mm²).
– Acero de Arado Extra Mejorado (“Extra Improved Plow Steel” – EIPS), similar a XIPS, XIP o EIP. Conocido también como grado 200 (kgf/mm²) o grado 1960 (N/mm²).
– Acero de Arado Extra Extra Mejorado (“Extra Extra Improved Plow Steel” – EEIPS), similar a XXIPS, XXIP o EEIP Conocido también como grado 220 (kgf/mm²) o grado 2160 (N/mm²).
En ciertos casos se puede utilizar alambre de Acero Galvanizado o de Acero Inoxidable, para la fabricación de guayas que van a estar expuestas en ambientes críticos.
Construcción de los Cordones o Torones
Expresada como Número de Cordones x Número de Alambres. Ejemplo, 6×25, indica que la guaya tiene 6 cordones y que cada uno de éstos tiene 25 alambres individuales. Usualmente las construcciones se agrupan en clases, por ejemplo, 6×7, 6×19, 6×36, 8×19, 19×7, 8×19, 7×7, 7×19, 1×7, 1×19, etc.
Como se ha mencionado, los alambres conforman los elementos primarios o fundamentales de una guaya o cable de acero. Están ordenados según un patrón definido en una o más capas para formar un torón o cordón. A su vez los torones o cordones se enrollan alrededor del alma para constituir la guaya o cable de acero. Es importante resaltar que los torones o cordones proveen toda la resistencia mecánica de una guaya de alma de fibra y cerca del 90 % de la resistencia de una guaya de alma de acero. Igualmente, características primordiales de la guaya como su resistencia a la fatiga y su resistencia a la abrasión están directamente relacionadas al diseño de los torones o cordones.
Como regla general, se puede indicar que una guaya que posea torones o cordones fabricados con pocos alambres gruesos tendrá mayor resistencia a la abrasión y poca resistencia a la fatiga, mientras que una guaya que posea muchos alambres finos será más resistente a la fatiga y menos resistente a la abrasión.
Las construcciones básicas de los cordones o torones se presentan a continuación en la Figura 3.
Single Conocida como construcción simple, el ejemplo más conocido es la construcción 1×7. Tiene un solo alambre central rodeado por seis alambres del mismo diámetro.
Warrington Esta construcción tiene dos capas de alambres, una interna donde todos los alambres tienen el mismo diámetro y una externa, donde alambres de diámetro grande y de diámetro pequeño se alternan.
Seale Esta construcción tiene dos capas de alambres alrededor de un alambre central, la capa interna es de menor diámetro que la capa externa. Cada capa tiene el mismo número de alambres. Todos los alambres de cada capa tienen el mismo diámetro.
Filler Wire Construcción formada por dos capas de alambres de igual diámetro alrededor de un alambre central. La capa interna tiene un número de alambres igual a la mitad de los de la capa externa. Pequeños alambres de relleno (en igual número a los de la capa interna) se colocan en los valles de los alambres de la capa interna.
Existen también patrones combinados de las construcciones anteriores, por ejemplo, Warrington-Seale, Filler Wire-Seale, etc., así como construcciones especiales de diversos fabricantes, generalmente patentadas.
Abrasión Vs. Fatiga
Para cada aplicación de izamiento existen numerosas opciones que pueden ser utilizadas, sin embargo, es necesario evaluar las características individuales de cada cable a fin de lograr la selección óptima.
Existen dos características de los cables de acero que son contrapuestas; en otras palabras, o se tiene una o se tiene la otra, pero ambas no se pueden tener al mismo tiempo. Estas son: La Resistencia a la Abrasión y la Resistencia a la Fatiga. A continuación se definirán dichas características.
Resistencia a la Abrasión consiste en la capacidad que tiene el cable de soportar el desgaste que se produce principalmente en sus alambres externos, a consecuencia del roce o fricción con otra superficie dura. Por ejemplo, el desgaste superficial que sufre un cable al ser arrastrado sobre un suelo de cemento.
Resistencia a la Fatiga consiste en la capacidad que tiene el cable de soportar el trabajo en frío que se genera al doblar cíclicamente o repetidamente los alambres del mismo. Dicho trabajo en frío va aumentando gradualmente la dureza de los alambres y eventualmente se producen microgrietas en el acero, hasta que el alambre se fractura. Por ejemplo, las fracturas que suelen ocurrir en cables que trabajan durante mucho tiempo en poleas o tambores, como ascensores, grúas, etc.
La Figura 4 muestra las Curvas de Resistencia a la Abrasión-Fatiga para diversas construcciones de guayas, basadas en el número de alambres por cada cordón o torón. Dicha curva muestra que entre menos alambres externos por torón o cordón existan y a su vez que dichos alambres sean lo más gruesos posible, entonces el cable tendrá buena resistencia a la Abrasión. Esto se explica porque en estas circunstancias se reduce el efecto de desgaste superficial. Ejemplo de cables: 6 x 7, 6 x 19 S.
Por otra parte, también muestra que entre más alambres externos por cordón o torón existan y que dichos alambres sean finos, entonces el cable tendrá mayor capacidad de doblez y por ende mayor resistencia a la Fatiga. La explicación de esta característica radica en que el trabajo en frío es menos impactante en un alambre fino por su gran flexibilidad mecánica. Ejemplo de cables: 6 x 46 SFW, 6 x 41 SFW.
Aquí es importante resaltar que dadas las condiciones de trabajo, es técnicamente ventajoso emplear un cable que en un momento dado tenga mayor resistencia bien sea a la Abrasión o a la Fatiga, sin embargo, ningún cable es totalmente inmune a estos efectos y eventualmente el modo de operación y el tiempo de servicio determinarán la condición final del cable y su necesidad de reemplazo.
Finalmente, de la Figura 4 se nota que en la intersección de las resistencias a la Abrasión y a la Fatiga se especifica un cable que tiene moderada resistencia a ambos fenómenos. Ejemplo de cable: 6 x 25 FW.
Figura 4. Curvas de Abrasión-Fatiga
Criterios para Seleccionar Guayas o Cables de Acero
Se consideran siete factores importantes:
1. Resistencia Mecánica La resistencia de guayas o cables de acero viene expresada en toneladas métricas (1000 kg), toneladas cortas (2000 lbs), kilogramos fuerza, libras fuerza, kiloNewtons, etc. En las normas y demás publicaciones la resistencia mecánica de una guaya o cable de acero se designa como la resistencia “nominal”. Esta resistencia se refiere a los valores aceptados dentro de la industria de fabricación de guayas o cables de acero y corresponde al valor mínimo al cual se rompería una guaya nueva, sometida a una prueba de tracción, en cualquier parte del mundo. Por esta razón también se le conoce como resistencia, fuerza o carga de rotura. Es importante señalar que este factor solamente es aplicable a guaya nueva, sin uso y que jamás una guaya debe operar al valor de resistencia nominal (o cercano a éste). Para ello posteriormente se presentarán en este Catálogo Técnico los Criterios de Cargas de Trabajo y Factores de Seguridad. Debe tenerse en cuenta que durante la vida útil de una guaya, ésta va perdiendo resistencia gradualmente a medida que se va deteriorando naturalmente por abrasión o por fatiga.
2. Resistencia a la Fatiga Como se ha indicado anteriormente, para tener buena resistencia a la fatiga mecánica la guaya o cable de acero debe ser capaz de doblarse repetidamente, por ejemplo, sobre poleas, tambores o rodillos. Por lo tanto es de gran importancia seleccionar la guaya adecuada para la polea en uso e igualmente cerciorarse que dicha polea se encuentra en buenas condiciones, tanto en su ranura como en su buje o cojinete de rotación. Es de suma importancia indicar que los parámetros de vida útil en condiciones de fatiga mecánica evaluados por los fabricantes de guayas o cables de acero no contemplan condiciones corrosivas; si la guaya es empleada en condiciones corrosivas se produce el fenómeno de corrosión-fatiga, el cual disminuye drásticamente la vida útil de la guaya.
3. Resistencia al Aplastamiento El aplastamiento representa el efecto de la aplicación de un esfuerzo externo sobre el cuerpo de la guaya. El más común es el aplastamiento debido a la operación con cargas excesivas y también al uso de tambores lisos o con ranuras que no dan apoyo suficiente al cable. El aplastamiento ocasiona daños al distorsionar la sección transversal del cable, al adelgazar los alambres y al deformar al alma, ocasionando dichos efectos que los alambres no puedan moverse o ajustarse durante la operación. normal. Por lo tanto la resistencia al aplastamiento representa la habilidad del cable para soportar fuerzas externas laterales y el término se emplea para comparar guayas. En general, las guayas con alma de acero (IWRC) son más resistentes al aplastamiento que las guayas con alma de fibra (FC); las guayas con arreglo ordinario son más resistentes a este efecto que las guayas con arreglo Lang y las guayas con 6 cordones o torones son más resistentes que las de 8 o 19 cordones o torones.
4. Resistencia a Pérdida del Metal (Abrasión) y a Deformación La pérdida del metal se refiere a la remoción de material de los cordones o torones de cable y la deformación a los cambios o variaciones de forma de dichos cordones o torones. Como se ha mencionado anteriormente, en el primer caso, la resistencia a la pérdida de material por abrasión se denomina “Resistencia a la Abrasión”. Durante el desgaste por Abrasión los alambres externos de los torones o cordones sufren pérdida del material de acero, pero los alambres generalmente conservan su redondez. Por otro lado, la forma más común de daño por deformación se conoce como “martilleo o machacado” ya que los alambres externos de los cordones o torones aparecen como si se hubiesen martillado (el espesor del alambre aparece disminuido y el mismo pierde su redondez); este tipo de daño aparece con frecuencia en tambores (“winches”), donde se ocasiona por el contacto cable-cable durante el enrollado.
5. Estabilidad Este término se emplea usualmente para describir características de manejo o de trabajo y no representa una propiedad física definida. Por ejemplo, se puede decir que un cable es estable cuando se enrolla uniformemente sobre el tambor, o no tiende a enredarse cuando es estirado.
6. Capacidad de Doblez Este término describe la capacidad que puede tener un cable para doblarse fácilmente en arco. Existen cuatro factores que afectan esta capacidad: a) Diámetro de los alambres que conforman el cable; b) Tipo de construcción del cable; c) Composición del metal del cable y acabado del mismo (desnudo o galvanizado); d) Tipo de alma, de acero o de fibra. Algunos cables tienen por naturaleza mayor capacidad de doblez que otros, por ejemplo, cables de menor diámetro se doblan más fácilmente que los de diámetros mayores, cables de alma de fibra se doblan en mayor grado que otros comparables de alma de acero y en general, los cables con muchos alambres pequeños se doblan más que otros del mismo diámetro pero con alambres gruesos.
7. Resistencia de Reserva Este factor equivale a la resistencia combinada de todos los alambres de un cable, menos los de las capas exteriores de los cordones o torones, los cuales siempre son los primeros en dañarse o desgastarse. A mayor número de alambres mayor es la resistencia de reserva, ya que al disminuir el diámetro de los alambres exteriores, mayor sección metálica estará concentrada en las capas internas del cordón o torón. La resistencia tiene mayor importancia en los casos donde la rotura de un cable puede ocasionar accidentes de importancia. En estos casos es recomendable la inspección frecuente del cable por técnicos competentes y la operación cotidiana con un coeficiente de seguridad adecuado.
Cargas de Trabajo y Coeficientes de Seguridad
Al seleccionar un cable para cualquier instalación es necesario considerar cuál será su Carga de Trabajo segura. Por definición la Carga de Trabajo es la fuerza máxima o peso máximo permitido que puede soportar una guaya o cable de acero trabajando en usos normales, cuando la tensión se aplica en línea con respecto a su eje central. Por lo tanto, el Coeficiente de Seguridad (conocido también como Factor de Seguridad o Factor de Diseño) es una relación numérica que denota la capacidad de reserva teórica de la guaya o cable de acero. Entonces,
Coeficiente de Seguridad = Carga de Rotura/Carga de Trabajo
El Coeficiente de Seguridad se expresa como una relación, por ejemplo 5:1. Es imposible utilizar un mismo coeficiente para todos los casos, ya que las condiciones operacionales nunca son las mismas. Existe una variación tan grande que los Coeficientes de Seguridad varían entre 3,5 y 24. Entre los factores que deben considerarse están el peso muerto de la carga, la velocidad de izaje, la aceleración y desaceleración del izaje, el diámetro, número y disposición de las poleas, el tamaño del tambor, posibles efectos de corrosión y abrasión, importancia de la carga, etc. No obstante, a manera de guía, para trabajos industriales comunes se emplea en casi todos los casos un coeficiente de 5:1, o sea la Carga de Trabajo segura será 1/5 de la Carga de Rotura de la guaya o cable de acero, según clase y su diámetro, expresada en la norma API 9A, o en las especificaciones de los fabricantes. La tabla adjunta muestra otros coeficientes para diferentes escenarios.
Tabla de Coeficientes de Seguridad para Guayas o Cables de Acero
Clasificaciones Standard
En cada clasificación todas las guayas o cables de acero del mismo diámetro, del mismo grado y de la misma alma tienen la misma resistencia nominal y el mismo peso por longitud. Dentro de cada clasificación, para diferentes construcciones, lo que varía son las características de trabajo y es de suma importancia tomar en cuenta estas diferencias al momento de seleccionar un cable para una determinada aplicación.
La tabla siguiente muestra la clasificación standard para guayas o cables de acero, otras clasificaciones (por ejemplo, cables antigiro) serán presentadas posteriormente.
A continuación se presentan diversas tablas con la respectiva data, para las clasificaciones más usuales:
Clase 6 x 7
Los cables de este grupo presentan la máxima resistencia a la abrasión con un mínimo de flexibilidad. Sus alambres exteriores tienen aproximadamente el doble de diámetro que los correspondientes a la construcción 6 x 25 FW, por lo que poseen un alto grado de resistencia al desgaste o abrasión, pero sacrificando su capacidad de doblez y su resistencia a la fatiga. La construcción standard 6 x 7 es con alma de fibra, pero también se fabrica con alma de acero.
Clase 6 x 19
Clase 6 x 36
Clase 19 x 7 NR
Cable empleado cuando se requieren características antigiratorias durante la operación de izamiento, ejemplo, en grúas de un solo cable. Su característica antigiro se obtiene enrollando un cable 6 x 7 en una dirección y luego enrollando 12 cordones en dirección opuesta, de tal forma que cuando el cable está en tensión, se crean fuerzas rotacionales opuestas entre las capas exteriores e interiores de los alambres. Debido a su diseño este cable tiene poca Resistencia de Reserva, por lo que debe ser cuidadosamente seleccionado, por otra parte, durante su empleo se requieren inspecciones regulares frecuentes, ya que la presencia de alambres rotos es crítica.
Clase 8 x 19
Por tener 8 cordones en lugar de 6, los cordones de esta clase de cable son de menor diámetro que los de 6 x 19 o 6 x 36, mientras que el alma es mayor. Esto produce mayor flexibilidad pero menor resistencia a la abrasión y al aplastamiento.
Lubricación
La vida en servicio de una guaya o cable de acero será directamente proporcional a la periodicidad de la lubricación en campo y a la efectividad del método empleado. Por tener tantas piezas metálicas (alambres) en movimiento en un momento dado, una guaya o cable de acero requiere necesariamente de una adecuada lubricación. La lubricación efectuada al cable durante su fabricación nunca será suficiente para durar toda su vida útil y por lo tanto debe ser lubricada periódicamente.
Generalmente la superficie de las guayas se cubre de arena, polvo, sucio, etc. durante el servicio y estos contaminantes ejercen una acción de desgaste sobre los alambres de acero, impidiendo también el libre movimiento o deslizamiento de los mismos. Esta condición se complica si dichos contaminantes penetran al interior del cable.
Para llevar a cabo una lubricación apropiada en campo es necesario, entonces, primero limpiar concienzudamente el cable y luego aplicar el lubricante. Este debe tener la viscosidad apropiada para poder penetrar hasta el alma del cable, reducir la fricción, proteger al cable contra la corrosión y tener un buen coeficiente de adherencia. El lubricante no deber ser tan liviano que se escurra totalmente ni tan pesado, porque entonces atrapa demasiados contaminantes.
Normalmente el lubricante se puede aplicar en campo mediante uno de los siguientes métodos: a) Goteo; b) Atomizado; c) Brocha. Lo más conveniente es aplicarlo donde el cable forme un arco, ejemplo, en una polea. Adicionalmente existen en el comercio lubricadores a presión que permiten una mejor penetración.
Inspección
Todas las guayas o cables de acero inevitablemente se deterioran en servicio y su capacidad de trabajo va disminuyendo gradualmente. Por estas razones las inspecciones periódicas son críticas y se pueden indicar tres objetivos fundamentales: a) Las inspecciones revelan la condición del cable en un momento dado y pueden indicar la necesidad de reemplazo; b) Las inspecciones revelan si se está usando el cable apropiado y c) Las inspecciones permiten el descubrimiento y la corrección de defectos en los equipos o en la operación, que pudieran estar causando deterioro prematuro del cable.
Todas las guayas o cables de acero deben ser inspeccionadas a intervalos regulares y entre más tiempo lleve la guaya en servicio o entre más severo sea éste, más frecuentes y completas deberán ser las inspecciones. De cada inspección deben mantenerse registros.
Los cables deben ser inspeccionados según las circunstancias siguientes:
– Antes de ser puesto en servicio a menos que sea nuevo.
– Antes de ser puesto en servicio cuando haya sido instalado en otro equipo distinto al original.
– Antes de cada utilización si está sujeto a condiciones extremas de deterioro, por ejemplo, ambientes muy contaminados con polvo o arena, ambientes corrosivos, ambientes muy calientes, etc.
La frecuencia de inspección deberá ser:
– Cables empleados en elevadores de personal: Cada 6 meses.
– Cables empleados en grúas: Cada 8-12 meses.
– Cables empleados en condiciones extremas: Según sea necesario.
Se deben tomar en cuenta los aspectos siguientes:
– Abrasión: Desgaste superficial por roce mecánico, por ejemplo, con el suelo, tambor del malacate, etc.
– Reducción del diámetro: Causado por estiramiento dúctil.
– Fatiga: Ocasionada por esfuerzos alternos de doblez.
– Pérdida de Resistencia Mecánica: Causada por roturas o fallas de alambres individuales.
– Corrosión: Ataque del material por el medio ambiente
– Distorsión o Deformación. Ejemplo: “Jaula de Pájaro”, “martillado”.
Al realizar las inspecciones se debe documentar y fotografiar los posibles defectos presentes, tales como:
– Fallas o defectos localizados.
– Signos o manchas de recalentamiento.
– Exposición del alma.
– Daños en los terminales.
– Aplastamiento.
– Fatiga
– Estiramiento.
– Fracturas de alambres.
Criterios para Reemplazar un Cable de Acero:
– Determinar el número, naturaleza, tipo y posición de los alambres fracturados o rotos, visibles al examinar el diámetro de la guaya con una lupa de 10 aumentos.
– Considerar la Tabla siguiente:
– Tomar en cuenta la cantidad de alambres rotos visibles (Máximo de 3 en un torón o cordón).
– Deterioro o daños cerca de los terminales (Máximo de 3 alambres rotos a una distancia de 6 mm del terminal).
– Deterioro del alma (Disminución del diámetro del cable).
– Durante el uso normal del cable o guaya ésta se desgasta y se debe reemplazar al detectar una reducción del 10 % del diámetro nominal en cables de 6 y 8 torones y 3 % en cables multitorones, como máximo.
– Si presenta corrosión interna.
– Si presenta corrosión externa (considerar el grado de deterioro).
– Si presenta deformación (considerar el grado de severidad).
– Si presenta daños por temperaturas elevadas.
Ejemplos de Cables de Acero Deteriorados
1. Falla Dúctil o por estiramiento del cable de acero.
2. Falla mecánica debida al movimiento del cable sobre superficies cortantes bajo tensión.
3. Pequeña sección degastada con fracturas de Fatiga, generada por trabajo en poleas con excesivo diámetro o sobre rodillos con soporte inadecuado.
4. Dos secciones paralelas de alambres rotos indican trabajo en poleas de pequeño diámetro.
5. Desgaste excesivo asociado con esfuerzos laterales elevados.
6. Desgaste excesivo en un cable de arreglo Lang, ocasionado por Abrasión.
7. Corrosión severa externa, causada por exposición a ambientes agresivos al acero del cable.
8. Presencia típica de alambres rotos debido a una gran fatiga por flexión.
9. Ejemplo típico de deformación mecánica severa, provocada por la formación de una “coca”.
10. “Jaula de Pájaro” en un cable antigiro, debida a una torsión inadecuada. Caso típico que ocurre en el extremo de anclaje de algunas grúas.
11. Exposición del alma de acero, producida al aplicar cargas bruscas repentinas al cable.
Devanado del Cable en un Tambor
El enrollamiento incorrecto del cable en un tambor puede provocar problemas de aplastamiento y deformaciones en el cable.
Para evitar estos inconvenientes deberá realizarse el enrollado del cable de acuerdo con las condiciones de fabricación y de operación del mismo.
Para ello se recomienda el procedimiento sencillo indicado a continuación.
Cálculo de la Cantidad de Cable en un Tambor
Viene dada por la siguiente relación:
 |
L = 0,3048 x K x (A + D) x A x B
Donde: K = 0,2618/(diámetro del cable en pulg.)2 Recordar que D = P/π = P/3,1416 |
|||
Revisión de Poleas
Es de suma importancia la revisión de las ranuras o canales de las poleas. Debe verificarse:
– El tamaño de la ranura.
– El contorno de la ranura.
– El grado de desgaste.
La inspección de los canales o ranuras se realiza mediante calibradores o galgas.
El contacto calibrador-polea debe estar entre 130-150°.
Ranuras muy anchas o muy estrechas con respecto al cable resultarán en daños graves a la polea y al cable.
Medición del Diámetro del Cable
Es importante la verificación del diámetro del cable antes de su instalación para estar seguros que cumple con los requisitos del equipo y que se ha recibido el cable indicado. Un cable de bajo diámetro se puede romper por exceso de carga y uno de diámetro alto puede dañar los equipos y desgastarse prematuramente.
Diámetros de Poleas y Esfuerzos de Flexión
Todo cable que funcione sobre poleas o tambores está sometido a esfuerzos de flexión que producen fatiga mecánica en los alambres. El grado de fatiga depende de la relación entre el diámetro del cable (d) y el diámetro de la polea o tambor (D). Este es uno de los factores que más influye en el rendimiento y duración de un cable. Al doblarse un cable alrededor de una polea, tanto los cordones como los alambres sufren desplazamientos relativos, debido a que la distancia a recorrer por la parte del cable que toca la polea es menor que a lo largo de la parte externa del cable. La presión excesiva causada por poleas pequeñas y la falta de lubricación restringen los desplazamientos internos en este movimiento. Las flexiones en sentidos opuestos aceleran la fatiga del metal. La operación del cable a alta velocidad también afecta el grado de fatiga haciendo necesario el uso de poleas mayores. La relación entre el diámetro del cable y el diámetro de la polea es el factor utilizado para estimar la resistencia a la fatiga o la vida útil relativa de los cables. Se expresa como la relación D/d. La tabla siguiente muestra la relación D/d para varias construcciones de cables.
Para hallar el diámetro de polea requerido se multiplica el diámetro del cable (d) por el factor D/d correspondiente a la construcción que se va a utilizar. Por ejemplo, un cable de construcción 6 x 25 FW y diámetro de 1/2” deberá instalarse en una polea de D = ½ x 26 = 13” mínimo, siendo el valor recomendado de D = ½ x 39 = 19,5”.
Así mismo, la tabla siguiente permite calcular la vida útil relativa, si se reemplaza una construcción por otra. Esta tabla sólo considera los esfuerzos de flexión.
Por ejemplo, si se está utilizando un cable 6 x 25 FW (factor 1,00) y se reemplaza por un cable 6 x 36 WS (factor 1,31) se puede esperar un aumento en la vida útil del cable del orden de 31 %.
Tolerancias de las Poleas
La mayor parte de los cables en operación están en contacto con los canales o ranuras de los tambores o poleas. A medida que el cable trabaja en estos canales, los alambres o los cordones se deslizan unos sobre otros en un esfuerzo por ajustarse a la curvatura de la polea o tambor. Para permitir este movimiento, los canales o ranuras deben ser ligeramente mayores al diámetro del cable, según se indica en la tabla correspondiente.
Un canal o ranura muy estrecho no sólo pellizcará el cable dañándolo, sino que además, la presión que produce impedirá el libre movimiento de alambres o cordones. Un canal o ranura demasiado ancho no dará suficiente apoyo al cable, causará su aplastamiento y restringirá también el libre movimiento de sus elementos estructurales.
Para medir los canales o ranuras deben utilizarse galgas para poleas. La galga debe hacer contacto con la polea en la garganta o en el fondo de la ranura, con un ángulo de 130 a 150°.
Manejo del Cable: Descarga, Traslado, Desenrrollado y Almacenaje
Descarga y Traslado: Generalmente un cable de acero es suministrado en forma de bobinas o enrollado en un carrete de madera. Deben tomarse todas las precauciones para impedir que el cable pueda caer al suelo desde la plataforma del vehículo que lo transporta, ya que se producirían deformaciones permanentes en el mismo. También debe evitarse rodar el carrete sobre piedras, objetos afilados, etc. para evitar daños y si se utiliza una barra de hierro como palanca para mover el carrete, la barra solamente debe ser aplicada sobre el borde del carrete de madera. La forma idónea de traslado es mediante un montacargas.
Desenrollado Si se realiza incorrectamente el desenrollado del cable existe la posibilidad de inutilizarlo si se forma una “coca”. Un carrete debe ser montado sobre gatos o sobre una mesa giratoria para remover el cable, teniendo la previsión de no permitir que se desenrolle sin control, sobre todo en los cables de mayor diámetro.
Almacenaje Es recomendable almacenar los carretes bajo techo, en un ambiente aireado; si esto no es posible entonces se deben cubrir los carretes con lonas o material plástico. La zona de almacenaje debe estar lejos de elementos contaminantes o corrosivos. Es también recomendable cubrir la guaya con una capa adicional de lubricante si va a estar almacenada por largo tiempo.