Cables

TEMA 3: CABLES

1. GENERALIDADES

Un cable es un conjunto de alambres que forman un cuerpo único, apto para ser utilizado para soportar diferentes tipos de esfuerzos

1. COMPOSICIÓN CABLES

• Alambres: generalmente de acero trefilado al horno, con cargas de rotura a tracción.
• Almas: son los núcleos en torno a los cuales se enrollan los cables y los cordones. Suelen ser metálicas, textiles (cáñamo o algodón) e incluso amianto.
• Cordones: (o torones) Son las estructuras más simples que podemos constituir con alambres y almas: Se forman trenzando los alambres, bien sobre un alma o incluso sin alma.
• Cabos: Son agrupaciones de varios cordones en torno a un alma secundaria utilizados para formar otras estructuras

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1. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES

• Diámetro: es la mayor medida (tolerancias positivas).
• Masa: Indica su peso Kg/m e indica tipo grasa o material que lo recubre.
• Sección Metálica: la suma de las secciones metálicas de todos los alambres (permite realizar cálculos rápidos, Fuerza de Tracción).
• Composición: expresada por un conjunto de 3 números, de la forma AxB+C, donde A identifica el número de cordones del cable; B, el número de alambres de cada cordón; y C, el tipo de alma del cable, siendo 1 alma textil y 0 alma de acero (se suele omitir). Es posible encontrar la forma extendida, en la cual se especifica la distribución de los alambres AxB(x+y+z)+C.

Las palabras Seale (S), Warrington (W), Filler (F/Fi), Warr-Seale (WS) indican una disposición especial de los alambres en los cordones.

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• Sistema de Trenzado: un tipo de sistema de trenzado es el de torsión cruzada o normal, en el cual el sentido de cordoneado de los alambres es contrario al sentido de cableado de los cordones; puede ser a derecha o a izquierda y es el más utilizado. Otro tipo es el sistema de torsión Lang o de sentido único, en el cual ambos sentidos son iguales; ofrece mayor flexibilidad, pero menor resistencia. O bien puede ser mixto, el cual combina ambos métodos.

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• Preformado: Es un proceso que sufren tanto los alambres como los cordones en su fabricación, consistente en una deformación permanente.

Ventajas: 

• Mayor resistencia a la fatiga por flexión
• Menos susceptible a sacudidas y vibraciones
• Menor tendencia a girar sobre sí mismos.
• Los alambres exteriores no salen a la superficie al romperse.
• No se destuercen las puntas al quitar las amarras de los extremos.[pic 7]

• Terminación Superficial: La terminación superficial está relacionada con la resistencia a la corrosión.

-Galvanizado: sometidos a la acción de un medio agresivo como humedad.

-Lubricado: apropiado para la mayoría de las aplicaciones que combina propiedades anticorrosivas con lubricantes.

• Material y Superficie: Los cables pueden fabricarse con aceros de muy variada resistencia.
• Tipo de Alma: La principal función del alma de los cables es proveer de apoyo a los cordones

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1. RESISTENCIA A LA ROTURA

Como conceptos previos al análisis de resistencia a la rotura de los cables destaca el tipo de cargas que se pueden diferenciar.

• Carga de rotura real: obtenida por ensayo de tracción del cable.
• Carga de rotura teórica: calculada multiplicando la sección del cable por la resistencia específica del material.
• Carga de rotura totalizada: suma de los resultados de ensayo de todos los alambres.
• Carga de rotura calculada: obtenida al actualizar el valor de la carga totalizada, teniendo en cuenta el cableado de los alambres.

En la práctica se utiliza la carga de rotura real, teniendo en cuenta diversos factores, obteniendo lo que se denomina Carga Mínima de Rotura (CMR). Para dar válido a un cable en el proceso de cálculo, esta debe ser mayor que la Carga de Trabajo Total (CTT), la cual es calculada multiplicando la Carga Total a la que se somete el cable (CT, suma de la carga estática y de la carga dinámica [m*a/g]), por un coeficiente de seguridad tabulado según normas:

CMR > CTT = CT ∙ FS

Factor de Seguridad (FS): cables estáticos: 3 a 4.- elevación de cargas en general, grúas, eslingas, etc: 5 a 6. Casos con altas temperaturas u otras condiciones extremas: 8 a 12. Elevación de personas: 12 a 22.

1. SOLICITACIONES EN EL SERVICIO

1. ENCURVACIÓN: El paso de los cables por las poleas y su enrollamiento sobre los tambores generan en éstos una fatiga por flexión, tanto mayor cuanto más rígido sea el cable. La fatiga se reduce si las poleas o tambores tienen al menos los diámetros mínimos aceptables para cada tipo de cable [D/d]. Esto se reduce eligiendo cables tipo Lang, preformados y de baja resistencia específica.

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1. APLASTAMIENTO: Se produce aplastamiento cuando los cables se apoyan en las gargantas de poleas y tambores, desplazándose los alambres de sus posiciones con lo que se debilita el cable. Se reduce con cables de alambre gruesos, menos numero de cordones, de alma metálica. 
2. ESTREPADA: Son los fuertes estirones repentinos del cable que provocan en éste deformaciones respecto de su condición inicial. Los cables más apropiados para evitar este fenómeno son los de cordoneado Seale y con alma metálica.

1. ALARGAMIENTO: Todos los cables se alargan cuando son sometidos a un esfuerzo de tracción. Dos tipos de alargamientos:

- El primero despende de la elasticidad del acero Este es transitorio, desaparece al cese de la carga.

- El segundo es originado por el efecto del asentamiento de los alambres puesta en servicio, y oscila entre un 2 y 4 0/00 (Max 8 por mil).  Se prevee mecanismos para regular la longitud del cable.

1. ABRASIÓN: Se produce siempre que el cable roza o es arrastrado contra cualquier material. Este roce debilita el cable al producir desgaste en los alambres exteriores. Se corrige con el lubricamiento, pero no en exceso porque después desliza el cable y la polea no gira. Se recomienda el cable Lang.

1. CORROSIÓN: fenómeno de desgaste de material debido a reacciones químicas. Se reduce utilizando recubrimientos superficiales, como galvanizado (evitar humedad más que corrosión), o lubricado (mejor con la corrosión). Es importante evitar la corrosión de los cables pues ésta reduce la sección metálica transversal y, por ello, la resistencia mecánica,

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1. ELECCIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL CABLE

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1. TIPOS DE CABLES

4.1 CORDÓN O TORÓN

• Los alambres están colocados en una o más capas arrolladas helicoidalmente alrededor de un núcleo. Normalmente solo tienen un alambre.
• Características:

• Buenos resultados en aplicaciones estáticas.
• Muy resistentes al desgaste por rozamiento por tener una superficie muy lisa y aproximadamente cilíndrica.
• Poca reacción torsional por estar cableadas las distintas capas en sentidos alternos.
• Elevado módulo de elasticidad.
• Buen aprovechamiento de la sección, que con un diámetro relativamente pequeño permite obtener una capacidad de carga elevada.
• Presentan poca elasticidad.

• Aplicaciones: teleféricos, puentes colgantes, minería, tierra para líneas eléctricas, arriostramiento en general…

1. NORMAL CON ALAMBRES DEL MISMO DIÁMETRO

• Formados por cordones cilíndricos arrollados helicoidalmente alrededor de un núcleo o alma que puede ser de fibra metálica.
• Características:

• Por tener distinto paso las diferentes capas de alambres de los cordones, los alambres se cruzan y entallan entre sí al soportar una presión y se producen unos esfuerzos suplementarios al doblar el cable.
• El esfuerzo tractor se reparte uniformemente en todos los alambres.
• Todos los alambres son del mismo diámetro y por lo tanto el material puede ser muy homogéneo.
• Poseen poco aprovechamiento de la sección.

1. CABLES CON CORDONES DE ALAMBRES DE DIFERENTES DIÁMETROS

• Las distintas capas de alambres que forman los cordones están cableadas con el mismo paso.
• Características:

• Mayor flexibilidad. Los alambres de las distintas capas pueden deslizarse entre sí con mayor suavidad.
• Gran resistencia a la compresión lateral, gracias al apoyo lineal de los alambres entre sí, que elimina las elevadas presiones en los puntos de cruce.
• Máxima carga de rotura como consecuencia de su mayor sección metálica a igualdad de diámetro.

1. WARRINGTON (W)

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1. SEALE (S)

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1. FILLER (FI)

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1. WARRINGTON-SEALE (WS)

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1. CABLES ANTIGIRATORIOS

Formado por dos o más capas de cordones enrollados en diferentes sentidos (de muy específico uso debido a su delicadeza).

Usos en Grúas torre para la construcción. - Pozos de profundización. - En todos los casos en que la carga esté suspendida de un solo ramal y no pueda ir guiada.

1. OTRO TIPOS DE CABLES

1. Cables con cordones de alambres de formas especiales:

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1. Cables con infiltración plástica (Plastic Layer)

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1. CUIDADOS DEL CABLE

5.1 TRANSPORTE Y ALMACENAJE

Los cables y eslingas se deben acomodar y fijar al camión u otro transporte para evitar riesgos de golpes o movimientos.

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1. EMBALAJE

Se recomienda que sean bobinados o enrollados.

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