CABLES METLICOS O ALAMBRES METLICOS
1. DEFINICIN
Los cables metlicos son un elemento mecnico, compuesto por un
conjunto de alambres de acero que se enrollan en torones y los
torones se enrollan en hlices alrededor de un alma, con el fin de
transmitir fuerzas, movimientos y energa entre dos puntos, de una
manera predeterminada para lograr un fin deseado.
Un cable de acero es un elemento que se utiliza en gran parte de
las actividades industriales (minera, puertos, sector petrolero,
pesquero, martimo, construccin, maderera, etc.) incluyendo el
transporte de personal (ascensores, telefricos).
Debido a la importancia que tiene un cable de acero en la
actividad diaria, consideramos conveniente dar a conocer las
principales caractersticas del mismo, el mantenimiento necesario,
con el fin de lograr su mejor uso, siempre bajo condiciones seguras
de funcionamiento.
2. ELEMENTOS DE UN CABLE METLICO
Un cable metlico est compuesto por alambres, torones y un ncleo
o alma, seguidamente se explica cada uno de estos:
2.1 Alambres:
El Alambre de acero, es el componente bsico del cable de acero.
Este alambre se fabrica con acero de alto carbono ostentando
distintos grados o calidades, los cuales dependen de los
requerimientos finales del cable. Las calidades no slo se refieren
a la resistencia a la traccin, sino tambin a la resistencia a las
torsiones axiales, plegados (o dobleces) y si estn o no recubiertos
con zinc (galvanizado).
Todas las caractersticas de los alambres de acero, estn
especificadas en la Norma ISO 2232, que rigen para los cables.
Los materiales corrientes para los alambres son aceros de alto
contenido de carbono, en la siguiente tabla se puede evidenciar la
resistencia ultima para diferentes tipos de alambres.
acero mejorado para arados (IPS)
acero para arado (PS)
Acero dulce para arado (MPS)
Acero dulce para traccin
Hierro con bajo contenido de carbono
Acero de alta resistencia(VSH)
Tabla 1: resistencia ltima de alambres con que se fabrica el
cable, fuente: (Faires)
2.2 Torn:
Est formado por un nmero de alambres de acuerdo a su
construccin, que son enrollados helicoidalmente alrededor de un
centro, en una o varias capas. Cada nmero y disposicin de los
alambres es denominado una CONSTRUCCION, estas son fabricadas
generalmente segn el concepto moderno, en una sola operacin con
todos los alambres torcidos en el mismo sentido, conjuntamente en
una forma paralela, as se logra evitar cruces y roces de estos en
las capas interiores, en vista que debilita el cable y reduce su
vida til, teniendo como resultado fallas sin aviso previo.
Las principales construcciones de torones, se pueden clasificar
en tres series:
Serie 7: Incluyen construcciones que tienen desde 3 a 14
alambres.
Serie 19: Incluyen construcciones que tienen desde 15 a 26
alambres.
Serie 37: Incluyen construcciones que tienen desde 27 a 49
alambres.
2.3 Alma:
Es el eje central del cable donde se enrollan los torones. Su
funcin es servir como base del cable, conservando su redondez,
soportando la presin de los torones y manteniendo las distancias o
espacios correctos entre ellos.
Los elementos de ncleo central o alma pueden ser:
Alma de Fibra(Fibre Core FC), la cual puede ser una fibra de
origen natural, por ejemplo, sisal, camo, etc. o una fibra
sinttica, por ejemplo, polipropileno.
O Alma de cable metlico independiente(Independent Wire Rope Core
- IWRC), es la ms frecuente, con la cual el cable es mucho ms
resistente al aplastamiento, resiste alta temperatura que puede
destruir un ncleo de fibra y posee un menor alargamiento bajo
carga.
En la siguiente imagen se puede visualizar los componentes
mencionados anteriormente de un cable metlico:
Ilustracin 1: Partes de un cable metlico
3. PASO O ENROLLADO DE UN CABLE METLICO
El paso de un cable de acero se determina por la forma en que
los torones o trenzas estn enrollados en el cable y por la manera
en como los alambres estn enrollados en los torones.
Ilustracin 2: tipos de enrollamiento o pasos de cables.
La longitud de paso de un cable de acero es la distancia lineal
medida a lo largo del mismo, desde un punto de un torn hasta otro
punto del mismo torn despus de dar una vuelta alrededor del ncleo o
alma del cable (360).
Lang Derecho
Segn el sentido de enrollamiento de los torones sobre el ncleo,
el paso puede ser derecho o izquierdo. De acuerdo con el sentido de
enrollamiento de los alambres en los torones y de stos sobre el
alma o ncleo, los cables pueden ser de dos tipos: pas regular o pas
lang; estos a su vez pueden ser derecho o izquierdo.
Lang Izquierdo
Normal Derecho
3.1 Torcido normal o paso normal. Es el estndar aceptado, tiene
el alambre enrollado en una direccin para constituir los toroides y
los toroides torcidos en la direccin opuesta, a fin de formar el
cable. En el cable terminado, los alambres visibles estn colocados
casi paralelos al eje del cable. Los cables de torzal normal no se
tuercen y son fciles de manejar.
Normal izquierdo
3.2 torcido lang o paso lang. Tienen los alambres en el toroide
y los toroides en el cable torcido en la misma direccin, de aqu que
los alambres exteriores estn en diagonal a travs del eje del cable.
Los cables con torzal Lang son ms resistentes al desgaste abrasivo
y a la falla por fatiga que los cables con torcido regular, pero es
ms probable que se retuerzan y dejen de entrelazarse.
4. PREFORMADO DE LOS CABLES
Actualmente la mayora de los cables metlicos son preformados. El
concepto de Preformado significa que tanto los alambres
individuales como los torones tienen la forma helicoidal exacta que
llevarn en el cable terminado. Esta operacin reduce la fatiga
interna del cable, convirtindolo en un cable manejable. Facilita el
corte de cables, empalmes y vida mucho ms prolongada.
En los cables no Preformados, los torones son mantenidos en su
sitio a la fuerza, por lo que estn sujetos a grandes tensiones
internas. En un cable Preformado los alambres y torones estn en
reposo, dado que su forma definitiva le fue aplicada durante el
proceso de fabricacin.
La eliminacin de esfuerzos internos en el cable preformado
garantiza una mayor vida til. Por las razones mencionadas, se
fabrican segn las normas de los cables en estado preformado
5. NOMENCLATURA DE LOS CABLES METALICOS
Los cables de acero se designan con dos nmeros, de los cuales el
primero indica el nmero de torones y el segundo indica el nmero de
alambres de cada torn, por ejemplo un cable de 6 7. Tiene 6 torones
y 7 alambres por cada torn.
Algunas veces los cables se designan con tres nmeros donde el
primer nmero corresponde al dimetro del cable El segundo y el
tercero son los nmeros de torones y de alambres en cada torn,
respectivamente. Por ejemplo: cable de arrastre de 1 in de 6 7
En la siguiente ilustracin se puede visualizar algunos ejemplos
de cables:
Ilustracin 3: ejemplos de cables (seccin transversal).
6. TIPOS DE SECCIONES TRANSVERSALES
Existes diversos tipos de secciones transversales, las cuales
dependen de los tipos de torones. A continuacin se describirn los
diferentes tipos de torones:
6.1 Torn comn de capa simple.
El ejemplo ms comn de construccin de capa simple es el torn de
siete alambres. Tiene un alambre central y seis alambres del mismo
dimetro que lo rodean. La composicin ms comn es 1+6= 7.
6.2 Torn Seale
Construccin que en la ltima capa tiene los alambres de mayor
dimetro que la capa interior, dndole al Torn mayor resistencia a la
abrasin. La composicin ms comn es 1+9+9= 19.
6.3 Torn Filler
Se distingue por tener entre dos capas de alambres, otros hilos
ms finos que rellenan los espacios existentes entre las mismas.
Este tipo de torn se utiliza cuando se requieren cables de mayor
seccin metlica y con buena resistencia al aplastamiento. La
composicin ms comn es 1+6/6+12= 25.
6.4 Torn Warrington
Se caracteriza por tener una capa exterior formada por alambres
de dos dimetros diferentes, alternando su posicin dentro de la
corona. El tipo de torn ms usado es 1+6+6/6= 19.
6.4.1 Torn Warrington Seale
Es una combinacin de las mencionadas anteriormente y conjuga las
mejores caractersticas de ambas: la conjuncin de alambres finos
interiores aporta flexibilidad, mientras que la ltima capa de
alambres relativamente gruesos, aportan resistencia a la abrasin.
La construccin ms usual es 1+7+7/7+14 = 36.
Cable de acero 6x26 que combina la resistencia a la flexin y a
la abrasin, dando un buen comportamiento en uso: 1+5+ (5+5)+10 =
26.
7. CLASIFICACIONES STANDARD
Los principales cables estndar son:
6x7
Nos encontramos con una construccin de cable armado por alambres
gruesos que son muy resistentes a la abrasin y al desgaste, pero no
recomendables para aplicaciones donde requiere flexibilidad.
Dimetro mnimo de poleas y tambores. 42 veces el dimetro del
cable.
6x19
Constituye un trmino medio de flexibilidad y resistencia al
desgaste, es uno de los tipos ms populares, es un buen cable para
aplicaciones generales. Las construcciones especiales tales como la
Seale estn proyectadas para que tengas una buena resistencia al
desgaste con alambres gruesos en el exterior, y una buena
flexibilidad por tener alambres delgados en la capa interior, sus
usos incluyendo todas las diversas secciones transversales, son:
cables para palas de arrastre y excavadoras, cables de arrastre en
general, mquinas para explotaciones forestales, gras entre
otras.
6x37
Es un cable extra flexible y por consiguiente de utilidad cuando
la abrasin no es grande y cuando deben ser toleradas dobleces
relativamente pronunciadas. Sin otra designacin un cable 6x37 tiene
todos sus alambres del mismo dimetro. Este tipo de cable se utiliza
para cabrestantes y montacargas, gras de pluma mvil y tornos de
elevacin
A continuacin se adjuntan dos tablas con informacin con
informacin de las propiedades de los cables metlicos mencionados
anteriormente:
Tabla 2: PROPIEDADES DE CABLES METALICOS (Unidades inglesas)
Tabla 3: PROPIEDADES DE CABLES METALICOS (Unidades mtricas)
8. MANTENIMIENTO
Los cables deben ser sujetos a inspecciones y mantenimiento
peridicamente. En muchos casos el tipo de inspeccin est regulado
por normas (por ejemplo DIN 15020, Tec.) El mantenimiento incluye:
el control de cables, lubricacin, de los extremos del cable, de las
poleas, de los rodillos y de los tambores. Control de los cables
por desgaste, corrosin y roturas. Los cables deben ser examinados a
fondo en intervalos regulares a lo largo de todo el cable,
especialmente en las partes de la cuerda que estn sobre los
rodillos y en los extremos, deben buscarse roturas, desgastes y
corrosin.
Los cables pueden usarse si se cumplen las correspondientes
regulaciones del equipo o en su caso, un valor permitido en la
corrosin, rotura o desgaste. Los cables que estn empalmados deben
ser adicionalmente inspeccionados por deslizamientos de los
alambres ajustados. Los cables que estn enrollados deben ser
inspeccionados en determinados intervalos por roturas causadas por
corrosin. Las conexiones por prensado deben ser adicionalmente
revisadas buscando desgastes y grietas en los elementos de sujecin
as como deslizamientos de los alambres.
8.1 lubricacin
La vida en servicio de una guaya o cable de acero ser
directamente proporcional a la periodicidad de la lubricacin en
campo y a la efectividad del mtodo empleado. Por tener tantas
piezas metlicas (alambres) en movimiento en un momento dado, una
guaya o cable de acero requiere necesariamente de una adecuada
lubricacin. La lubricacin efectuada al cable durante su fabricacin
nunca ser suficiente para durar toda su vida til y por lo tanto
debe ser lubricada peridicamente.
Generalmente la superficie de las guayas se cubre de arena,
polvo, sucio, etc. durante el servicio y estos contaminantes
ejercen una accin de desgaste sobre los alambres de acero,
impidiendo tambin el libre movimiento o deslizamiento de los
mismos. Esta condicin se complica si dichos contaminantes penetran
al interior del cable.
Para llevar a cabo una lubricacin 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
friccin, proteger al cable contra la corrosin 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 mtodos:
Goteo.
Atomizado.
Brocha.
Lo ms conveniente es aplicarlo donde el cable forme un arco,
ejemplo, en una polea. Adicionalmente existen en el comercio
lubricadores a presin que permiten una mejor penetracin.
8.2 Inspeccin
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 peridicas son crticas y se
pueden indicar tres objetivos fundamentales:
Las inspecciones revelan la condicin del cable en un momento
dado y pueden indicar la necesidad de reemplazo.
Las inspecciones revelan si se est usando el cable
apropiado.
Las inspecciones permiten el descubrimiento y la correccin de
defectos en los equipos o en la operacin, que pudieran estar
causando deterioro prematuro del cable.
Todas las guayas o cables de acero deben ser inspeccionadas a
intervalos regulares y entre ms tiempo lleve la guaya en servicio o
entre ms severo sea ste, ms frecuentes y completas debern ser las
inspecciones. De cada inspeccin deben mantenerse registros.
Los cables deben ser inspeccionados segn 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 utilizacin si est sujeto a condiciones extremas de
deterioro, por ejemplo, ambientes muy contaminados con polvo o
arena, ambientes corrosivos, ambientes muy calientes, etc.
La frecuencia de inspeccin deber ser:
Cables empleados en elevadores de personal: Cada 6 meses.
Cables empleados en gras: Cada 8-12 meses.
Cables empleados en condiciones extremas: Segn sea
necesario.
Se deben tomar en cuenta los aspectos siguientes:
Abrasin: Desgaste superficial por roce mecnico, por ejemplo, con
el suelo, tambor del malacate, etc.
Reduccin del dimetro: Causado por estiramiento dctil.
Fatiga: Ocasionada por esfuerzos alternos de doblez.
Prdida de Resistencia Mecnica: Causada por roturas o fallas de
alambres individuales.
Corrosin: Ataque del material por el medio ambiente,Distorsin o
Deformacin. Ejemplo: Jaula de Pjaro, 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.
Exposicin del alma.
Daos en los terminales.
Aplastamiento.
Fatiga
Estiramiento.
Fracturas de alambres
9. FALLAS PRESENTES EN LOS CABLES METLICOS
Principalmente los cables metlicos pueden fallar, por fatiga
cuando el cable est sometido continuamente a flexin o por el
esfuerzo causado por una carga de traccin, otra falla seria por
desgaste debido a la abrasin.
A continuacin se enunciaran diferentes fallas presentadas en los
cables metlicos, cada una con su respectiva ilustracin.
Falla Dctil o por estiramiento del cable de acero.
Falla mecnica debida al movimiento del cable sobre superficies
cortantes bajo tensin.
Pequea seccin degastada con fracturas de Fatiga, generada por
trabajo en poleas con excesivo dimetro o sobre rodillos con soporte
inadecuado.
Dos secciones paralelas de alambres rotos indican trabajo en
poleas de pequeo dimetro.
Desgaste excesivo asociado con esfuerzos laterales elevados.
Desgaste excesivo en un cable de arreglo Lang, ocasionado por
Abrasin.
Corrosin severa externa, causada por exposicin a ambientes
agresivos al acero del cable.
Presencia tpica de alambres rotos debido a una gran fatiga por
flexin.
Ejemplo tpico de deformacin mecnica severa, provocada por la
formacin de una coca.
Jaula de Pjaro en un cable anti giro, debida a una torsin
inadecuada. Caso tpico que ocurre en el extremo de anclaje de
algunas gras.
Exposicin del alma de acero, producida al aplicar cargas bruscas
repentinas al cable.
10. APLICACIONES DE LOS CABLES METLICOS.
Existen algunos sectores donde ms se requiere la aplicacin de
cables metlicos, estos sectores son los siguientes:
10.1 Pesca
Pesca de arrastre: Expuestos constantemente a la intemperie y a
las inmersiones en el mar, por ende han de fabricarse con un
galvanizado eficaz y el alma de los mismos se ha de engrasar hasta
la saturacin.
La resistencia de los alambres con que se construyen estos
cables vara entre 140 y 160 kg/mm2. Los cables utilizados son de
fcil maniobra y composicin flexible, Principalmente son utilizados
los de estructura 6 x 24.
10.2 Industria
Gras de gran altura de elevacin: Se emplean en estos casos
cables anti giratorios, sobre todo si la carga est soportada por un
solo ramal, y no puede ir guiada.
Los cables anti giratorios deben estar sometidos a tensin, por
lo cual es necesario colocar en el gancho un contrapeso lo
suficientemente pesado para que mantenga el cable tendido, aun
cuando le falte carga. Al no contar con cables anti giratorios, se
pueden utilizar cables de 8 torones con alma mixta o cables de 6
torones y alma de fibra.
Puentes gra: En los puentes gra de las aceras, los cables
trabajan cerca de importantes focos de calor; es necesario, en
estos casos, proveer al cable de un alma metlica, en lugar del alma
de fibra. De ello resulta que el peso y la resistencia a la rotura
del cable queden mejorados en un 11% aproximadamente y el dimetro
en un 5% respecto de las caractersticas de los mismos cables con
alma de fibra.
10.3 Minera
Cables de extraccin: Se pueden utilizar cables de 6 torones de
19 y 37 alambres por torn, con paso Lang. Estos cables pueden estar
parcialmente equilibrados mediante un alma central mixta o
enteramente metlica. Se emplea cables semi-antigiratorios.
En caso de profundidades importantes hay que recurrir al cable
anti giratorio ms equilibrado, con el fin de evitar las reacciones
de este sobre las guas de la jaula.
Cables guas: Los cables empleados como guas de pozo suelen tener
los alambres exteriores ms gruesos que los del ncleo, por que han
de resistir fuertes abrasiones, al resbalar sobre ellos las
deslizaderas de las jaulas, y la accin corrosiva de la atmsfera
hmeda de los pozos.
Se exige a este tipo de cables lo siguiente:
Gran superficie efectiva de contacto.
Gruesos alambres exteriores.
Empleo de aceros poco frgiles, pero de suficiente dureza
superficial.
Cables de equilibrio: Se emplean los cables anti giratorios.
Estos cables solamente soportan su propio peso, por lo que se
construyen con alambres de resistencia relativamente dbil (120 a
140 kg./mm2) . Los alambres suelen ser tan gruesos como sea
posible, dentro de las condiciones de flexibilidad, con el fin de
hacer frente a la corrosin.
Estos cables al colgarse libremente en el interior del pozo,
bajo las jaulas, no tienen tendencia a ensortijarse y no precisan
de gua en el fondo.
Cables de profundizacin: Estos cables han de ser anti giratorios
y muy flexibles, lo que permite el uso de poleas de menores
dimetros que los pozos de extraccin.
El coeficiente de seguridad de estos cables suele tomarse entre
10 y 13 segn se trata de transportar materiales o personas.
Cables de planos inclinados: En estas instalaciones se emplea
los siguientes cables:
6 x 7; 6 x 12, 6 x 19; 6 x 19 Seale.
En los planos inclinados el factor preponderante que destruye el
cable suele ser el desgaste; de aqu el inters que existe en
utilizar cables de alambres exteriores gruesos con trenzado
Lang.
En cuanto al coeficiente de seguridad, se admite 7 para el
transporte de materiales y 10 para personas.
10.4 Perforaciones petrolferas.
Cables de perforacin: Estos cables estn sometidos a unas
condiciones muy duras de trabajo. El cable se enrolla en el tambor
encapas superpuestas a velocidad muy elevada y sufre grandes
sobre-tensiones. En consecuencia, se emplean alambres cuya
resistencia es de 160 a 180 kg/mm2 y excluir la utilizacin de
alambres delgados.
Estos cables requieren un engrasado muy cuidadoso con grasas
especiales tanto interior como exteriormente,
Los dimetros de utilizacin suelen estar comprendidos entre 12 y
32 mm2.
10.5 Cables de maniobras y cables viento
Para estas operaciones se utilizan cables con 6 torones tipo
Seale con alma de fibra. Los dimetros de los mismos suelen oscilar
entre 12 y 16 mm. Tambin se emplean los cables de composicin
corriente 6 x 19 y 6 x 37.
En todos estos cables los alambres son galvanizados.
Estos cables son utilizados en:
Obras Pblicas.
Puentes colgantes.
Ferrocarriles funiculares.
Telefrico para el transporte de personas.
Construccin.
Excavadoras.
Cables retenidas.
Cables fiadoras
Hormign pretensado.
Ascensores.
11. MANEJO DE CABLES METLICOS
11.1 Transporte: Debe evitarse el contacto directo de los
equipos de levantamiento con los cables. Para segmentos de cables
enrollados se recomienda el uso de correas de elevacin. Para la
elevacin de carretes usar una barra de soporte a travs del eje
central del carrete.
11.2 Almacenamiento: Los cables han de ser almacenados limpios,
secos, protegidos de la radiacin solar directa y sin tocar el piso.
Si se van a almacenar por corto tiempo al aire libre, se debe usar
una cubierta la cuya condensacin y humedad debe controlarse.
11.3 Devanado: El devanado y desenrrollamiento de los cables
debe realizarse siempre bajo tensin. Este es un aspecto
especialmente importante para enrollamientos de mltiples capas. La
desviacin lateral (de la direccin original del enrollado natural
del cable) no debe superar los 10. La direccin del carrete debe
conservarse para evitar torsiones en los cables. Asimismo se debe
evitar contacto con el piso, aprisionar o jalar sobre un borde
filoso para no ensuciar o daar mecnicamente los cables.
11.4 Desenrrollamiento: Durante el desenrrollamiento se debe
evitar la formacin de retorcimientos. Se debe prestar especial
atencin a que los cables no estn expuestos a torsin ni
suciedad.
Para la transmisin por cable se deben seguir las siguientes
reglas: Si el cable arrolla al tambor por debajo de izquierda a
derecha, el cable ha de estar dirigido hacia la derecha. Si el
cable arrolla al tambor por debajo de derecha a izquierda, el cable
ha de estar dirigido hacia la izquierda. Durante el enrollamiento
se debe proteger los cables de suciedad y daos mecnicos. Se deben
evitar torceduras en los cables. Las herramientas de ayuda como
ojales, tuercas, etc no estn considerados en la carga de rotura de
los cables y deben retirarse despus del enrollamiento.
11.5 Corte: Cuando se va a cortar un cable debe fijarlo
cuidadosamente para evitar el desplazamiento relativo de los
alambres. Para fijar debe usar alambres de hierro porque las cintas
aislantes no evitan el cambio en la estructura de los cables.
12. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEO DE CABLES METLICOS
Para la seleccin o diseo de un cable metlico, es necesario
evaluar dos aspectos fundamentales como lo son un anlisis de fatiga
y de carga esttica.
Para comenzar, primero se debe tener establecido tipo de cable
que se va a utilizar ya sea 6x7 6x19 - 6X37 o cualquier tipo
comercial y las condiciones de trabajo.
Como primer paso de clculo se debe determinar la carga esttica,
mediante un diagrama de cuerpo libre del sistema. Esto con el fin
de establecer el nmero de cables que necesita el sistema.
Anlisis de fatiga
Se calcula la Carga de traccin total
Donde:
- Se relacionan en las tablas
-La relacin de presin resistenciase estima a partir de la
siguiente grfica: de la cual se puede obtener una duracin
indefinida para valores de
-El coeficiente de seguridad se determina de acuerdo al tipo de
trabajo. Se recomiendan los siguientes coeficientes de acuerdo al
tipo de trabajo en la prxima tabla:
Una vez determinada la carga de traccin por fatiga se procede al
anlisis esttico.
Anlisis esttico
A partir de la ecuacin de factor de seguridad para cargas
esttica, se despeja , asumiendo un factor de seguridad segn el tipo
de trabajo.
Donde
De modo que:
-Carga equivalente de flexin se determina a partir dela
siguiente formula:
Donde:
Una vez calculada la carga de traccin por fatiga y la carga de
traccin esttica se escoge la menor de las dos y se determina el
nmero de cables a partir de la siguiente ecuacin:
13. EJERCICIOS
Ejercicio 1. Un malacate de mina emplea un cable metlico de
acero arado mejorado 619 de 2 pulgadas. El cable se utilizara para
izar cargas de 4 Ton desde el tiro que est a una profundidad de 480
pies. El tambor tienen dimetro de 6 pies, las poleas son de acero
fundido de buena calidad y la menor tiene un dimetro de 3 pies.
a) Con una velocidad mxima de elevacin (para izar) de 1 200
pies/min y una aceleracin mxima de 2 pies/s2, calcule los esfuerzos
en el cable.
b) Determine los diversos factores de seguridad.
Solucin:
Datos:
Cable metlico acero monitor 6x19
Segn la tabla 2
Se toma un
a)
Se calcula
Se procede a calcular la Carga de traccin total por fatiga
Ahora se calcula la Carga equivalente de flexin
Se procede a calcular la carga de traccin por esttica
b) factores de seguridad
Para carga esttica
Para fatiga
Ejercicio 2. Se debe disear un elevador temporal de construccin
para transportar trabajadores y material a una altura de 90 pies.
La carga mxima estimada que se izar es de 5 000 lbf a una velocidad
que no exceder 2 pies/s. Con base en los dimetros mnimos de poleas
y una aceleracin de 4 pies/s2, especifique el nmero de cables que
se requieren, si se usa cable para izar de acero de arado de 6 19
de 1 pulgada.
w
Anlisis de DCL
+
Anlisis por fatiga
Luego numero de cables esta dado por
Anlisis Esttico
El numero de cables estara dado por
Se escoge entre los dos anlisis el numero mayor, por lo tanto
para el proyecto sera necesario implementar 3 cables de 1 6x19.
Ejercicio 3. Para cables metlicos de acero monitor 1 6 19 (Su =
240 kpsi), determine el nmero de cables necesarios en el montaje
mostrado.
utilice p/Su = 0.0014
Anlisis de DCL
+
Anlisis por fatiga
Luego numero de cables esta dado por
Anlisis Esttico
El numero de cables estara dado por
Se escoge entre los dos anlisis el numero mayor, por lo tanto
para el proyecto sera necesario implementar 4 cables de 1 6x19.
Cables Metlicos
Diseo de Ingeniera Mecnica