CABLES DE ACERO INFORMACION GENERAL (UNE-EN 12385-1-2-3-4) Un cable metálico es conjunto de alambres retorcidos y agrupados helicoidalmente, constituyendo una cuerda metálica, apta para resistir los esfuerzos de extensión. También se suele definir como un conjunto de alambres, trenzados según una determinada ley, que se comporta en su trabajo como una sola unidad. Un cable metálico, de forma genérica, puede considerarse compuesto por diversos cordones metálicos dispuestos helicoidalmente alrededor de un alma, que puede ser textil, metálica o mixta. Esta disposición es tal que su trabajo se comporta como una sola unidad. A su vez un cordón puede considerarse compuesto por diversos alambres metálicos dispuestos helicoidalmente en una o varias capas. ARROLLAMIENTO El arrollamiento o torcido de un cable afecta sus características de funcionamiento. El torcido helicoidal de alambres y cordones lo podemos hacer siguiendo la dirección de las agujas de un reloj (TORSION DERECHA) o en sentido contrario (TORSION IZQUIERDA). Combinando los sentidos de torsion en Alambres y Cordones obtenemos: Arrollamiento Cruzado: Cordones arrollados en sentido contrario a los alambres. Si los cordones arrollan a derechas: arrollamiento cruzado a derechas (sz) Si los cordones arrollan a izquierdas: arrollamiento cruzado a izquierdas(zs) Arrollamiento Lang: Cordones y alambres arrollados en el mismo sentido. Si los cordones arrollan a derechas: arrollamiento lang a derechas (zz) Si los cordones arrollan a izquierdas: arrollamiento lang a izquierdas (ss) El arrollamiento CRUZADO (sz o zs) es el más frecuente ya que tiene como ventajas una manipulación más fácil y una menor tendencia a girar y descablearse. El arrollamiento LANG presenta una gran resistencia al desgaste por rozamiento, es más flexible y tiene una mayor resistencia a la fatiga. Su utilización normalmente está limitada a enrollados de una sola capa y cuando el cable y la carga no pueden girar. DIAMETRO Y SECCION UTIL Se considera como diámetro de un cable el del círculo máximo que circunscribe a la sección recta del mismo; comúnmente se expresa en milímetros.
Las tolerancias admitidas quedan recogidas en la UNE-EN 12385-4 La sección útil de un cable es la suma de las secciones de cada uno de los alambres que lo componen. La sección útil de un cable no debe calcularse nunca a partir de su diámetro. LUBRICACION Y ACABADO SUPERFICIAL Durante la fabricación, alma, alambres y cordones son engrasados con lubricación en caliente. Un buen lubricante es esencial para conseguir una buena protección contra la corrosión y prevenir contra la fricción. El galvanizado protege contra la corrosión pero no reduce la fricción, sin embargo los cables estáticos galvanizados pueden ser usados sin lubricante. Los cables de alambres galvanizados (galvanizados en caliente) especifican la cantidad de revestimiento de Zinc (g/m2) según ISO 2232. A. Galvanización pesada B. Galvanización ligera U. No recubrimiento o brillante NOTACION DE LA ESTRUCTURA DE LOS CABLES DE ACERO Nº de cordones 6 X 37 + 1 (Formula abreviada) Nº de alambres por cordón Tipo de alma (ISO -3578) 1- Alma textil (-FC) 0- Alma metálica (-WSC) Cordón (-IWRC) Cable de acero independiente 6x37 (1+6+12+18)+1 (Precisando la disposición de los alambres)
Cuando el cable está formado por cordones de alambres de diferentes Ø suele precisarse añadiendo el tipo de estructura Estructura SEALE (S): Al menos las dos últimas capas de alambre llevan el mismo Nº de hilos 6x37(1+6+15+15) +1 S Estructura WARRINGTON (W): Ultima capa formada con alambres de dos Ø distintos, en disposición alterna, alcanzando el doble Nº de alambres que la capa anterior 6x19(1+6+6.6)+1 W Estructura FILLER-WIRE (F)o Relleno: Rellena los huecos existentes entre las dos capas de alambre con hilos más finos 6x21(1+5.5+10)+1 F Estas tres estructuras pueden combinarse. (La denominación del tipo de estructura se puede indicar al final de la estructura del cable o a continuación de la estructura del cordón) ESTRUCTURA TRANSVERSAL DE LOS CABLES Según el grado de complejidad, podemos clasificar la estructura de los cables en: monocordones, cables de cordones y cables de cables. CABLE ESPIRAL Son cables monocordones y contienen capas de alambres alternas colocadas helicoidalmente, es decir, una a derecha y otra a izquierda, sucesivamente, para optimizar las características de extensión. CABLES DE CORDONES Son los más empleados en la práctica y pueden tener la estructura formada por una o varias capas de cordones que envuelven un alma textil o metálica. La flexibilidad de estas estructuras es mucho mayor que las de los monocordones que son más rígidas. Generalmente la estructura más empleada en los cables de cordones de una sola capa es la de 6 cordones ya que forma un cable bastante redondo y con una superficie de apoyo suficientemente amplia para las presiones. CABLES ANTIGIRATORIOS Cable de cordones formado por un alma de acero que es otro cable independiente, confeccionado en dirección opuesta a los cordones exteriores. Bajo carga, el alma trata de girar el cable en una dirección y los cordones externos tratan de girar en la dirección contraria, compensando así ese efecto. Por si construcción son prácticamente equilibrados. Son empleados en operaciones donde la distancia entre polea superior y gancho de elevación sea muy grande (ej. Grúas torre)
CALABROTE Cable formado de varios cables (generalmente seis) enrollados helicoidalmente alrededor de un alma (generalmente un séptimo cable) CALIDAD DEL CABLE. RESISTENCIA A LA TRACCION DEL ALAMBRE Es un nivel del requisito de la carga de rotura. La calidad de resistencia a la traccion de los alambres que forman el cable queda reflejada en la siguiente tabla (UNE-EN 12385-4) CALIDAD DE RESISTENCIA A LA TRACCION DE LOS ALAMBRES (N/mm2) CALIDAD DEL CABLE MINIMO MAXIMO 1770 1570 1770 1960 1770 1960 2160 2160 2160 CARGA DE ROTURA MINIMA Valor especificado en kn, debajo de la cual la carga de rotura medida no está permitida. Es función del diámetro, número y calidad de resistencia a la tracción de los alambres así como del coeficiente de cableado. Es la que se debe especificar en las tablas como fuerza mínima de rotura y es la utilizada para hacer los cálculos de las cargas de trabajo del cable aplicando los coeficientes de seguridad correspondientes COEFICIENTE DE SEGURIDAD La solicitación máxima del cable debe ser inferior a cierto límite, más allá del cual la duración o la seguridad del cable se pondría en peligro. Para prevenir este riesgo se adopta una carga de trabajo resultado de dividir la carga de rotura mínima del cable por el coeficiente de seguridad. Las diferentes Normativas y Reglamentos específicos (Aparatos elevadores, Minería, etc.) a los que cada equipo debe adaptarse, establecen los valores de los coeficientes de seguridad en función del uso al que vaya destinado el cable.
SOLICITACIONES MAS IMPORTANTES QUE APARECEN EN LOS CABLES FLEXION Suma de esfuerzos a fatiga generados al tener que seguir el cable una línea no recta, por ejemplo pasando por poleas o tambores de arrollamiento. TRACCION Conjunto de esfuerzos longitudinales que debe soportar el cable debido a las cargas estáticas, que además son incrementadas, en los esfuerzos dinámicos que se originan debido a la inercia de las masas a mover. ABRASION Debida, básicamente, a los roces con suelo, plataforma de un camión, poleas, etc; es decir, con todo lo que roza la superficie y produce desgaste. TEMPERATURA Por el empeoramiento de las condiciones de trabajo ya sea porque el cable opera en un ambiente cálido o a un aumento de temperatura originado por unos roces efectuados a alta velocidad o por ser muy repetitivos. CORROSION Agresión originada como consecuencia del medio ambiente en que debe operar el cable ya sea por vapores ácidos, agua marina o el simple contacto con la atmosfera al trabajar al aire libre. GIRO Esfuerzo generado al desplazar una carga no guiada debido al momento torsor que produce un giro del cable sobre su eje
APLASTAMIENTOS Cuando el cable se enrolla y soporta carga, necesariamente sufre una solicitación de aplastamiento que puede modificar la estructura interna del cable. GOLPES, SACUDIDAS Y VIBRACIONES Se incluyen, además de los golpes propiamente dichos, las sacudidas debidas a una o varias maniobras que pueden producirse al operar la máquina, siendo las más destacadas las aceleraciones, cambios de velocidad, frenados, etc. CONSIDERACIONES Para un mismo Ø de cable, los cables de alambres gruesos poseen: Mayor resistencia al rozamiento (abrasión) Mayor resistencia a la corrosión Menor resistencia a la flexión (fatiga) por su alta rigidez Un cable es tanto más flexible cuanto mayor cantidad de alambres tenga, por eso los cables 6X19 son buenos para soportar abrasión o aplastamiento en el tambor pero son más rígidos (menos flexible) que los cables 6X36, por lo que la resistencia a fatiga de los cables 6x19 es menor que la de los cables 6x36 Los diámetros de poleas y tambores deben estar proporcionados al diámetro del cable y a su flexibilidad. Para evitar que estos valores sean excesivos es conveniente tener en cuenta dos mínimos: Relación entre el diámetro de la polea o tambor y el del cable. Relación entre el diámetro de la polea o tambor y el del mayor alambre. A modo de ejemplo se muestra el tamaño mínimo que deberían tener las poleas y tambores para obtener el máximo rendimiento y optimizar las prestaciones de los cables listados Cable 6x7 6x19 6x25 6x36 diámetro 55 veces el Ø del cable 35 veces el Ø del cable 30 veces el Ø del cable 24 veces el Ø del cable
DATOS NECESARIOS PARA DEFINIR UN CABLE Y EFECTUAR UN PEDIDO Diámetro (mm) Composición (Nº de cordones, alambres y alma) Resistencia a tracción del alambre (por defecto se entiende 1.770 N/mm2) Acabado (No recubierto o brillante (U), Galvanizado (A,B)) Arrollamiento (por defecto se entiende cruzado derecha (sz) ) Indicar el uso Longitud (m) Embalaje MANIPULACION DE CABLES Los cables suelen salir de fábrica en rollos o carretes, aspas, etc., debidamente engrasados y protegidos contra elementos y ambientes oxidantes o corrosivos. Durante su transporte y almacenamiento debe evitarse que el rollo ruede por el suelo a fin de que no se produzcan adherencias de polvo o arena que actuarían como abrasivos y obligarían a una limpieza y posterior engrase, antes de su utilización. Igualmente no debe recibir golpes o presiones que provoquen raspaduras o roturas de los alambres. Deben protegerse de las temperaturas elevadas, que provocan una pérdida del engrase original. INSTALACION DEL CABLE El principal riesgo que se corre al desenrollar y manipular un cable, es que se formen cocas, bucles o codos. Por ello, cuando se trate de arrollarlo en un tambor, es conveniente hacerlo directamente, procurando que el cable no se arrastre por el suelo y manteniendo el mismo sentido de enrollarlo. Antes de instalar un cable debe verificarse que las poleas y tambores por los que deba pasar no presenten resaltes o puntos que puedan dañar el cable, así como que éste pase correctamente por las poleas y por los canales del tambor. Para la manipulación de los cables en general, los operarios deben utilizar guantes de cuero. CONSERVACION Y MANTENIMIENTO REVISIONES PERIODICAS Los cables deben ser sometidos a un programa de revisiones periódicas y teniendo presente el tipo y condiciones de trabajo a que se encuentre sometido. Este examen debe extenderse a todos aquéllos elementos que pueden tener contacto con el cable o influir sobre él. Fundamentalmente debe comprender: los tambores de arrollamiento, las poleas por las que discurre, los rodillos de apoyo; y de forma especial debe comprobarse el estado de los empalmes, amarres, fijaciones y sus proximidades.
El Art. 103.3 de la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo dispone que los cables de izar deben ser revisados a fondo, al menos, cada trimestre. MANTENIMIENTO En general el mantenimiento se concreta a operaciones de limpieza y engrase. Para el engrase es conveniente proceder previamente a una limpieza a fondo y seguidamente engrasarlo por riego al paso por una polea, pues se facilita la penetración en el interior del cable. Por la incidencia que tiene el engrase respecto a la duración del cable es conveniente seguir las instrucciones del fabricante y utilizar el lubricante recomendado. SUSTITUCION DE CABLES Para cables de gran responsabilidad como ascensores, pozos de mina, teleféricos para personas, etc. existen reglamentos especiales que fijan tanto las inspecciones como las condiciones de sustitución. En los casos no sometidos a Reglamentaciones específicas, la sustitución de un cable debe efectuarse al apreciar visiblemente: Rotura de un cordón. Formación de nudos. Cuando la pérdida de sección de un cordón del cable, debido a rotura de sus alambres visibles en un paso de cableado alcance el 40% de la sección total del cordón. Cuando la disminución de diámetro del cable en un punto cualquiera del mismo alcance el 10% en los cables de cordones o el 3% en los cables cerrados. Cuando la pérdida de sección efectiva, por rotura de alambres visibles, en dos pasos de cableado alcance el 20% de la sección total. Existen aparatos de control especiales, que detectan los defectos, tanto visibles como interiores de los cables. Ello permite determinar con certidumbre la conveniencia o no de la sustitución.