Cables de Acero para MTC. Ing. Duarte Pablo Ing. Menne Germán Martinez Krammer Ignacio

Transcripción

1 Cables de Acero para MTC Autores Ing. Duarte Pablo Ing. Menne Germán Martinez Krammer Ignacio

2 CABLES DE ACERO PARA MTC CÓMO INFLUYEN LAS TECNOLOGÍAS APLICADAS EN LA VIDA ÚTIL DEL CABLE

3 Temario 1. Tecnologías aplicadas 2. Esfuerzos en el cable 3. Comparación de tecnologías I. Fatiga a flexión II. Comportamiento a la tracción III. Alargamiento bajo fatiga a flexión IV. Compresión radial 4. Presentación de fórmula de Feyrer

4 Tecnologías aplicadas Tecnología Tradicional Tecnología Alma Sólida Tecnología Compactado Combinación de Tecnologías

5 Esfuerzos en cables de medios de elevación Fatiga debido a Flexión En la polea tractora, polea de reenvío, torres, etc. Tracción Debido a la precarga necesaria del sistema y la carga adicional (pasajeros) Compresión Radial En las pinzas (fijas o desembragables) de las sillas/cabinas. Corrosión Cable sometido a la intemperie.

6 Fatiga debido a Flexión Simulación en el Banco de Fatiga de IPH

7 Fatiga debido a Flexión Ensayo en banco de fatiga IPH Muestras CABLE Denominación * 6 x 19S SFC 6 x 19S SPC 6 x 19S(K) SFC 6 x 19S(K) SPC Ø [mm] Recubrimiento Galvanizado Galvanizado Galvanizado Galvanizado Tipo de alma Fibra sintética Polímero sólido Fibra sintética Polímero sólido Torsión Lang Derecha Lang Derecha Lang Derecha Lang Derecha Resistencia [N/mm 2 ] CMR [TN] Lubricación Moderada Moderada Moderada Moderada * ISO 17893

8 Fatiga debido a Flexión Condiciones de ensayos Tipo de ensayo Flexión simple Factor de servicio 4 Longitud de ensayo [mm] 1100 Diámetro de polea - D -[mm] 400 Relación D/d 22.2 Radio de garganta de polea - r [mm] Material de poleas Acero

9 Fatiga debido a Flexión Resultados de ensayos 6x19 S AFS x19 S APS x19 S CO AFS x19 S CO APS Ciclos de vida a la fatiga

10 Fatiga debido a Flexión Resultados de ensayos Comparación de tecnologías Efecto del alma sólida Comparación entre Redondos Comparación entre Compactados Ciclos de vida a la fatiga 5% 5% Ciclos de vida a la fatiga

11 Fatiga debido a Flexión Resultados de ensayos Comparación de tecnologías Efecto del compactado Comparación entre AFS Comparación entre APS Ciclos de vida a la fatiga 42 % 46% Ciclos de vida a la fatiga

12 Fatiga debido a Flexión Resultados de ensayos Comparación de tecnologías Efecto combinado 6x19 S AFS % 6x19 S CO APS Ciclos de vida a la fatiga

13 Comportamiento a la tracción Carga (Tn) X25 F. +1 AFS 6X25 F.CO +1 AAC 6X25 F.+1 APS ,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Elongación %

14 Alargamiento bajo fatiga a flexión Durante la vida útil del cable la velocidad y cantidad de alargamiento dependen principalmente de: La carga a la que está sometido (Fuerza del pistón/contrapeso/pasajeros) La construcción del cordón componente del cable. Si comparamos el alargamiento de un cable con el mismo alma y similar relación D/d, vemos que la carga es la variable que más afecta al alargamiento del cable y en mucho menor medida lo aporta la construcción del mismo.

15 Alargamiento bajo fatiga a flexión Etapas de alargamiento 0,600% 0,500% 1. Asentamiento Alargamiento 0,400% 0,300% 0,200% 0,100% 2. Durante operación 3. Final de vida útil 0,000% Ciclos

16 Alargamiento bajo fatiga a flexión Efecto construccional 9,00 8,00 7,00 Alargamiento [x mil] 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 6 x 25 F 6 x 19 S 0, % de vida

17 Alargamiento bajo fatiga a flexión Efecto del alma sólida 1 0,9 Alargamiento/Alargamiento total 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, % de vida Zona de asentamiento

18 Esfuerzo de compresión radial Ensayo de compresión El ensayo de compresión provee información acerca de la estabilidad dimensional del cable sometido a fuerzas transversales de aplastamiento, tales como las que aparecen en la sujeción de una pinza (fija o desembragable) o la presión que se genera sobre las poleas.

19 Esfuerzo de compresión radial Ensayo de compresión En los ensayos llevados a cabo se utilizó una matriz rectangular, de largo mayor a un paso de cableado, y una garganta en forma de cuña para generar fuerzas de compresión que eviten el deslizamiento del cable. DDDDDDDDDDDDDDDDDDónn [%] = Ø xx Ø yy Y X

20 Esfuerzo de compresión radial Ensayo de compresión

21 Esfuerzo de compresión radial Resultados de ensayos Comparación de tecnologías Ej.: Construcción 6x19 S Deformación [%] 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00-34% -57% Deformación [%] Ø xx Ø yy AFS AAC 10,00 APS 5,00 0, Carga [kg]

22 Predicción de vida a la fatiga Fórmula de Feyrer Prof. Dr.-Ing. Klaus Feyrer Universidad de Stuttgart (IFT) Instituto de Ingeniería Mecánica En su libro Wire Ropes Tension, Endurance, Reliability, publicó una fórmula (entre tantas otras) que permite estimar la vida a la fatiga de un cable de acero. El desarrollo de la misma fue posible gracias a numerosos ensayos realizados en condiciones controladas tanto por Feyrer como por otros investigadores. Qué necesitamos conocer? Caracteristicas geometricas (d, L) Caracteristicas mecánicas y constructivas ( Ro, 6x19 S IWRC, Torsión, etc.) Condiciones de servicio ( Tensión de trabajo, D, r, lubricación, etc.)

23 Fórmula de Feyrer llllll NN = bb 00 + bb 11 + bb 44 llllll DD dd llllll SS llllll RR 00 dd bb 22 llllll DD dd + bb llllll dd + bb 55 + llllll ll dd Variables 1. Diámetro de polea 2. Factor de servicio 3. Grado del cable 4. Largo de tramo sometido a fatiga 5. Diámetro garganta de polea NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN DD dd SS dd 22 RR ll dd Ro [N/mm2] Angulo de entrada a la polea 7. Lubricación 8. Construcción (cor+alma)

24 Factores que afectan la vida a la fatiga 1. Diámetro de polea llllll NN = bb 00 + bb 11 + bb 44 llllll DD dd llllll SS dd llllll RR bb 22 llllll DD dd + bb llllll dd + bb 55 + llllll ll dd 00 NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN N Ciclos ,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 D/d Cuánto varía? D/d Variación [%] 17,78 18,89 14% 20,00 28% 21,11 44% 22,22 60% 23,33 77% 24,44 96% 25,56 115%

25 Factores que afectan la vida a la fatiga 2. Factor de servicio llllll NN = bb 00 + bb 11 + bb 44 llllll DD dd llllll SS dd llllll RR bb 22 llllll DD dd + bb llllll dd + bb 55 + llllll ll dd N Ciclos NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN Cuánto varía? Factor de FS variación 2 0,23 3 0,54 4 1,00 5 1,61 6 2,36 7 3, FS Cable de alta performance Mayor CMR Mayor FS a misma carga de trabajo Aumento de vida a la fatiga

26 Factores que afectan la vida a la fatiga 3. Grado del cable llllll NN = bb 00 + bb 11 + bb 44 llllll DD dd llllll SS dd llllll RR bb 22 llllll DD dd + bb llllll dd + bb 55 + llllll ll dd NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN N Ciclos Cuánto varía? Ro [N/mm2] Variación [%] % % % ,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 Ro/1770

27 Factores que afectan la vida a la fatiga 5. Diámetro garganta de polea NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN 1,4 1,2 1 Factor de ajuste 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Ø garganta polea/øcable

28 Factores que afectan la vida a la fatiga 6. Angulo de desvío NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN 1,20 Polea 1,00 Factor de ajuste 0,80 0,60 0,40 0,20 Cable de acero Eje referencia 0, Angulo de desvío[ ] Recomendación Ángulos menores a 4 para cables NO resistentes a la rotación

29 Factores que afectan la vida a la fatiga 7. Lubricación NN ffffffffff = NN ff NNNN ff NNNN ff NNNN ff NNNN Lubricado Relubricado N Ciclos Por el contrario, para factores de servicio alto (baja carga), la relubricación es beneficiosa. La lubricación baja las tensiones de contacto por fricción entre alambres/cordones FS La re-lubricación tiene menor influencia para factores de servicio bajos (carga elevada)

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