Usuari:Mcapdevila/Cable d'acer

Bobina de cable d'acer trenat

Un cable d'acer és un conjunt de filferros d'acer o fils de ferro que formen un cos únic com a element de treball. Aquests filferros poden estar enrotllats de manera helicoïdal en una o més capes, generalment al voltant d'un filferro central, formant els cables espirals. Aquests cables, al seu torn, poden estar enrotllats helicoïdalment al voltant d'un nucli o ànima, formant els cables de cordons múltiples. Aquests cables es poden considerar com elements i també es poden enrotllar helicoïdalment sobre un ànima, formant els cables guardines, o bé acoblar un al costat de l'altre, per formar els cables plans.

Característiques fonamentals

Diàmetre

Es considera diàmetre d'un cable a la circumferència circumscrita a la secció d'aquest, expressat en mm (mm). Quan un cable nou entra en servei, els esforços que suporta li produeixen una disminució del diàmetre, acompanyada d'un augment en la seva longitud, a causa de l'assentament dels diferents elements que formen el cable. Aquesta disminució de diàmetre és major com més gran és la proporció de fibra tèxtil que el forma.

Composició

Combinant la disposició dels filferros i els cordons s'obtenen cables de composicions molt diverses. Els fabricats amb filferros gruixuts resisteixen bé el desgast per fregament, però tenen una gran rigidesa i són poc resistents a la flexió. Els cables compostos per una gran nombre de filferros fins són molt flexibles, però poc resistents al fregament i a la corrosió.

Ànimes o nuclis

L'ànima del cable és el suport de grandària i consistència aptes per oferir un suport ferm als cordons, de manera que, fins i tot a la màxima càrrega no arribin a entallar els filferros dels cordons entre si.

Generalment, l'ànima dels cables és de fibra tèxtil, però en determinats casos és més indicat utilitzar ànima metàl·lica.

Notació

La composició d'un cable ve expressada per una notació composta de tres xifres, per exemple 6x19+1 Seale. La primera indica el nombre de cordons del cable, la segona el nombre de filferros de cada cordó i la tercera el nombre d'ànimes tèxtils. La paraula Seale indica una disposició especial dels cordons, que veurem en les classes de enrotllaments.

Si l'ànima del cable és metàl·lica formada per filferros, se substitueix l'última xifra per una notació entre parèntesis que indica la composició d'aquesta ànima. Per exemple, 6x19+(7x7+0). Quan els cordons o ramals del cable siguin altres cables, se substituirà la segona xifra per la notació que assenyali la seva composició, també entre parèntesis. Per exemple, 6x (6x7+1)+1.

Enrotllament

Els filferros dels cordons estan col·locats en forma d'hèlix al voltant d'un filferro central, formant una o més capes.

El pas del cordó és la longitud que abasta una volta completa del filferro al voltant del seu nucli central. Aquesta distància es mesura paral·lelament a l'eix del cordó. En els cables corrents, les diferents capes de filferros que formen els cordons tenen passos diferents.

Els cordons, al seu torn estan col·locats en el cable en forma d'hèlix al voltant de l'ànima. El pas d'hèlix que descriu un cordó és el pas del cable.

Classes de enrotllament

Considerant els sentits de enrotllament dels filferros en el cordó, i dels cordons en el cable, es poden distingir:

• Enrotllament creuat o corrent és aquell en que els cordons estan atropellats en sentit contrari al dels filferros que els formen.
• Enrotllament Lang, els filferros en el cordó i els cordons en el cable estan arrolllados en el mateix sentit.
• Enrotllament alternat, amb cordons que estan alternativament atropellats en el mateix sentit que el cable i en sentit contrari.

A més aquests tres grups poden estar atropellats a dretes o a esquerres.

Preformat

En el procés de fabricació dels cables corrents, els filferros adopten la forma d'hèlix i ocupen les seves posicions respectives gràcies a una deformació elàstica, que origina unes tensions internes en aquests filferros. Per causa d'aquestes tensions internes, en suprimir les lligades, o en trencar un filferro, els extrems tendeixen a recuperar la seva forma recta primitiva.

En els cables preformats, tant els filferros com els cordons sofreixen durant el procés de fabricació una deformació permanent, adoptant la forma d'hèlix d'acord ja amb la posició que hauran d'ocupar en el cable.

En suprimir la deformació elàstica s'eliminen les tensions internes existents en els filferros dels cables no preformats i que contribueixen al trencament d'aquests filferros per fatiga.

Els principals avantatges dels cables preformats són:

• Major flexibilitat, ja que en corbar no se sumaran les tensions internes de fabricació a l'esforç de flexió a causa del enrotllament en corrioles i tambors. Això equival per tant a una reducció dels esforços de flexió.
• Evita efectes de cortadura, al no embullar-les puntes de filferro que es trenquen per fatiga, no queden aquestes agafades entre el cable i les goles de les corrioles, evitant-se així que tallin altres filferros.
• Major durada, conseqüència dels dos avantatges anteriors.
• Fàcil maneig. En tallar un cable preformat els cordons i filferros romanen en el seu lloc en no tenir tendència a descablearse i desenrotllar formant coques.
• Facilita l'ús de l'atropellament Lang, en reduir els inconvenients més propis d'aquest enrotllament, fa possible adaptar en major nombre d'aplicacions.

Material

El filferro trefilatge que s'utilitza per a la fabricació de cables s'obté partint de fermachine d'acer Martin Siemens o d'acer al forn elèctric. seu contingut en carboni varia generalment del 0,3% al 0,8% obtenint-dins d'aquesta gamma els acers dolços, semidurs i durs.

L'índex de puresa pot variar segons les característiques requerides, no obstant això aquests tipus d'acer no poden contenir més d'un 0,04% de fòsfor i un 0,04% de sofre.

Tipus de cables

Els cables també es poden classificar segons la seva estructura i característiques més destacades en els següents grups

• Cables espirals o cordons
• Cables normals
• Cables d'igual pas
• Cables de cordons triangulars
• Cables giratoris
• Cables guardins
• Cables plans
• Cables semitancats i tancats

Cables espirals o cordons

Es coneixen també com cables de simple enrotllament, en ells els filferros estan disposats en una o més capes atropellades en forma d'hèlix al voltant d'un nucli. El nucli generalment ho forma un sol filferro.

Si aquesta construcció és ja un cable acabat, els filferros de les diferents capes s'atropellen en sentit alternat a esquerra i dreta i llavors es diu cable espiral. Quan és un element d'un altre cable major, les diferents capes de filferros s'atropellen en el mateix sentit i llavors se l'anomena cordó.

En general els cables espirals resisteixen bé el desgast per fregament en tenir una superfície aproximadament cilíndrica i molt llisa. En ells s'aprofita bé la secció ja que en un diàmetre relativament petit s'obté una capacitat de càrrega considerable. En estar atropellat de forma alterna resisteix bé la torsió. A més tenen un elevat mòdul d'elasticitat.

En ser poc flexibles s'usen fonamentalment com cables estàtics, en cables fins s'empren per a frens i comandaments de vehicles. S'usen també com cables carril de telefèrics, cables portadors de ponts penjants, cables guia en extracció minera, contrapès en ascensors i muntacàrregues.

Cables normals

Es formen amb cordons cilíndrics atropellats helicoïdalment al voltant d'un nucli o ànima que pot ser de fibra o metàl·lica.

Els cordons d'aquests cables són de filferros del mateix diàmetre i el nombre de filferros en cada capa augmenta de 6 en 6, en progressió aritmètica. En ser tots els filferros del mateix diàmetre són cables molt homogenis

Les torsions de les diferents capes tenen totes el mateix sentit i estan atropellades amb el mateix angle de cablejat, d'aquesta manera els passos de les diferents capes són diferents i proporcionals als diàmetres mitjans de cada capa.

En tenir les capes de filferros diferents passos, quan suporten una pressió els filferros es creuen i entallar entre si, produint esforços de flexió en doblegar el cable.

En aquests cables l'esforç a la tracció es reparteix de manera uniforme entre tots els filferros en estar atropellats amb el mateix angle de cablejat.

El seu camp d'aplicació és molt extens, la seva limitació en l'ús ve donada per la seva poca flexibilitat

Cables d'igual pas

Les diferents capes de filferros que formen els seus cordons estan cablejades sota el mateix pas, per això els filferros dels cordons de les diferents capes no es creuen entre si i es recolzen al llarg de tota la seva longitud en les ranures que es formen entre cada dos filferros contigus de la capa inferior. El seu aspecte exterior és igual al dels cables normals i cal observar la seva secció per poder-los diferenciar.

Les composicions més freqüents són:

• Seale
• Warrington
• Farcit

En general els cables d'igual pas gaudeixen de major flexibilitat, gran resistència a la compressió lateral i una elevada càrrega de trencament.

Cables de cordons triangulars

Aquests cables estan formats per sis cordons de forma aproximada a un triangle equilàter.

Cables giratoris

El cable d'acer convencional sota l'acció d'una càrrega gira sobre el seu eix. Aquest fenomen es deu a l'enrotllament en hèlix dels filferros i cordons, i al sentit de gir, que és oposat al sentit de enrotllament del cable, de manera que el cable convencional tendeix sempre a desenrotllar mitjançant gir.

Quan l'altura del izaje és considerable (depenent del diàmetre del cable i altres factors), aquest problema comença a adquirir importància i en els sistemes de dues o més línies, és molt probable que els cables es cargoleu entre si.

Això genera una condició altament nociva per al cable i perillosa per a la seguretat de les persones. Hi ha instal·lacions que resolen aquest problema utilitzant cables de torsió dreta i esquerra, treballant en parells, fent l'excepció que en general els cables de torsió esquerra es fabriquen solament sobre comanda.

En la majoria dels casos, en canvi, la solució consisteix a utilitzar cables de acer no giratoris. En resum aquests cables s'empren per aixecar càrregues no guiades (que poden rotar lliurement), amb altures de hissada considerables. El disseny i tipus constructiu d'aquests cables es basa a compondre elements els moments torsors s'equilibrin uns als altres, produint una resultant pràcticament nul.

Els dissenys més utilitzats són els anomenats multicordones, entre els quals el més popular és el 18x7+1x7, usualment anomenat" 19x7 ". En aquest disseny es componen dues capes de 6 i 12 cordons respectivament, sobre un ànima d'un cordó, sent tots aquests cordons pràcticament iguals, de 7 filferros cadascun. El resultat és un cable de propietats altament giratoris, amb una excel lent resistència a la tracció, amb mitjana flexibilitat i resistència a l'aixafament. Existeixen altres possibles construccions, totes basades en el mateix principi. La construcció 34x7 és més flexible i més eficient com no giratoris, encara que també és una mica menys estable.

Selecció de cables giratoris

No hi ha regles precises per determinar quan utilitzar un cable no giratoris. En primera instància és convenient considerar l'experiència obtinguda amb cables usats anteriorment en la mateixa instal·lació o equip. Quan no existeix tal experiència, o en cas de dubtes, existeixen alguns diagrames i fórmules aplicables, encara que els seus resultats són només de caràcter orientatiu. La variables que incideixen en la determinació són:

• Alçada de izaje.
• Diàmetre del cable.
• Diàmetre de les politges.
• Nombre de línies.
• Disposició de les politges.
• Torque específic del cable.

Es recomana no utilitzar cables giratoris quan la càrrega està guiada (impedida de rotar) ia més convé tenir presenteu algunes precaucions específiques addicionals. Per exemple, per la seva particular disseny, els cables no giratoris presenten marcades diferències en comparació amb els cables de 6 cordons. La manera com es comporten, es desgasten i es trenquen, difereix respecte a les construccions convencionals. Això porta aparellada la necessitat d'utilitzar criteris de manipulació, ús i inspecció específics.

Manipulació de cables giratoris

Han de ser considerades totes les recomanacions esmentades per a la manipulació de qualsevol cable, amb especial atenció, a que el cable no giratoris s'ha de mantenir sempre condicionat en bobines i no en rotllos.

Quan és inevitable fer un rotllo, el mateix ha de ser degudament Encercolat o lligat, i el desplegà s'ha de fer rodar el rotllo en forma vertical fins que el cable estigui completament en línia recta a terra. S'ha de prestar especial atenció a no introduir torsió en el cable durant el manipuleo o la instal·lació. Tots els extrems han de portar una, dues o tres sòlides lligams amb filferro, segons el diàmetre, excepte que els mateixos es trobin soldats.

Instal·lació de cable no giratoris

Els cables d'acer no giratoris són propensos a nuar, aixafar i desequilibrar, en les característiques formes de "col·lapse d'ànima" i "gàbia d'ocell". S'ha de posar èmfasi a evitar les pràctiques operatives que possibilitin arribar a aquestes situacions. Un aspecte fonamental és el mètode d'instal·lació, ja que molts dels problemes es manifesten quan el cable està instal·lat. En general valen les mateixes recomanacions que es donen per a la instal·lació de qualsevol altre cable, amb l'agregat de les següents:

• En tot moment mantenir el cable sota tensió, frenant suaument la bobina que lliura el cable al sistema.
• Si el passat pel sistema s'efectua tirant del cable nou amb el vell, la connexió entre ambdós ha de tenir la possibilitat de girar.

Condicions d'entorn de la instal·lació i operació:

Per a la construcció 19x7, el diàmetre mínim d'enrotllament hauria de ser de 30 a 40 vegades el diàmetre del cable, encara que és un fet que molts equips es fabriquen amb relacions menors.

A les instal·lacions amb diàmetres menors és preferible adoptar un cable de construcció 34x7 o verificar a fons si es pot emprar un cable de construcció convencional. Els cables no giratoris han de romandre sempre sota tensió.

Les descàrregues, sobretot si són brusques, són perjudicials per al cable. Si no es compta amb una pasteques prou pesada, es recomana usar contrapesos addicionals o boles de contrapès, en els casos d'una sola línia.

No ha induir rotació alguna sobre la càrrega. Aquesta rotació podria produir un desbalanceig dels moments torsors dels cordons d'hèlixs contraposades, provocant deformacions en el cable.

Una pràctica desencertada és posar unions giratòries o destorcedores en l'ancoratge de l'extrem mort. La lliure rotació del cable causarà una reducció de la resistència, desequilibri de la càrrega i el possible desbalanceig del torque del cable.

L'angle de desviament entre les corrioles i el tambor no ha d'excedir de 1,5 º. És altament preferible utilitzar tambors ranurats i amb el mínim de ventrades de cable.

Els extrems del cable han d'estar fermament ancorats amb la secció transversal completa i sòlidament retinguda.

El mètode ideal és amb terminals de farcit. Si s'usen terminals amb falca, és recomanable soldar les puntes del cable o adquirir el mateix amb els extrems ahusados. Les grampas prensacable si bé són molt utilitzades, no són el millor mètode de fixació.

Inspecció de cable no giratoris

Els criteris d'inspecció del cable d'acer no giratoris també difereixen dels convencionals. Qualsevol petita reducció del diàmetre ha ser atesa amb molta cura.

El criteri de recompte dels filferros trencats també difereix i una vegada aconseguit el punt de retir de servei, els cables no giratoris deixen menys temps disponible fins a la seva ruptura que els cables convencionals.

Cables guardins

Es podrien anomenar com cables de cables, ja que estan formats per diversos cables, anomenats ramals, enrotllats helicoïdalment al voltant d'un ànima central de fibra o metàl·lica.

Cables plans

Els cables plans s'anomenen també trenes de cable o cables de cinta, es componen de diversos cables o ramals de 4 cordons cadascun, disposats en paral·lel un al costat a l'altre i cosits entre si mitjançant filferros de costura. Normalment els ramals es disposen en nombre parell i es trien de manera que els seus enrotllaments presentin alternativament torsió a la dreta ia l'esquerra. Els cables plànols poden estar cosits amb costures simples o amb dobles costures.

Cables semitancats i tancats

Són cables d'un sol cordó, format generalment per diverses capes de filferros rodons recoberts per una o més capes de filferro de forma. Quan el perfil dels filferros de l'última capa té forma de X es col·loquen alternant amb filferros rodons i el cable es diu semitancat. Quan el perfil dels filferros té forma de Z, són tots iguals i encaixen uns amb altres, cridant-se llavors cable tancat. Igual que en els cables espirals, les capes de filferros dels cables tancats es cablejar alternativament a dreta ia esquerra per tal de reduir la seva reacció a la torsió.