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Cable de acero Uso y descripción

Cables de acero con alma textil en Ibérica del cable y elevación

Introducción

Uno de los principales y más básicos elementos, que compondrán nuestros sistemas de elevación, tracción o amarre, será el cable de acero.

Presente en casi todos los aparatos y equipamientos para las tareas mencionadas como son eslingas, grúas, cabrestantes, y algunos más complejos para transporte de personas como ascensores, teleféricos, plataformas elevadoras etc…

La industria, tal y como la conocemos hoy no podría funcionar sin los cables de acero. Allá donde sea necesario elevar, desplazar o amarrar una carga estarán presentes en mayor o menor medida los cable de acero.

Del conocimiento en profundidad de su composición, funcionamiento y mantenimiento, dependerá la seguridad de las mercancías o cargas a manipular y la nuestra propia, pues un mal uso o mantenimiento de los cables de acero que usemos, podrían desembocar en accidentes, de impredecibles consecuencias.

En el presente artículo les daremos indicaciones prácticas y recomendaciones fundamentales, recogidas a lo largo del tiempo de la experiencia y conocimiento de los usuarios y fabricantes de cable de acero.

Propiedades de los cables

Constitución

Un cable de acero es un tipo de cable mecánico formado un conjunto de alambres de acero o hilos de hierro que forman un cuerpo único como elemento de trabajo. Estos alambres pueden estar enrollados de forma helicoidal en una o más capas, generalmente alrededor de un alambre central, formando los cables espirales.

El cable estará formado por un número variable de cordones 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.

Hay varios tipos de arrollamiento los más usuales son, arrollamiento cruzado cuando el sentido de arrollamiento de los cordones, en el cable, es contrario al de los alambres, y si los alambres y cordones tienen el mismo sentido, el arrollamiento recibe el nombre de Lang.

Diámetro y sección útil

Se tomará como diámetro de un cable el del círculo máximo que circunscribe a la sección recta del mismo; comúnmente se expresa
en milímetros. Este diámetro podrá medirse con la ayuda de un pie de rey.

Cómo medir correctamente el diámetro de un cable de acero
Cómo medir correctamente el diámetro de un cable de acero

Recuerde: La sección útil de un cable no debe calcularse nunca a partir de su diámetro. La sección útil de un cable es la suma de las secciones de cada uno de los alambres que lo componen.

Nomenclatura del cable de acero

La composición de un cable quedará definida por un conjunto de cifras que determinan el número de hilos y cordones que lo conforman, así como una referencia al alma del cable si fuera textil o no.

De forma genérica la abreviatura se lee así:  A x B + C siendo A el número de cordones; B el número de alambres de cada cordón y C el número de almas textiles. Cuando el alma del cable no es textil o sea formada por alambres, se sustituye la última cifra C, por una notación entre paréntesis que indica la composición de dicha alma. Si los cordones o ramales del cable son otros cables, se sustituye la segunda cifra B por una notación entre paréntesis que indica la composición.

A efectos de designación debe considerarse también las distintas formas de disposición de los alambres en los cordones, el tipo de
arrollamiento y si el material que lo constituye es preformado o no.

Un cable constituido por 7 cordones de 19 alambres cada cordón, sin alma, se representaría por:

Cable de acero Composición de 7 x 19 + 0
Cable de acero Composición de 7 x 19 + 0

Resistencia del cable

La resistencia a la rotura a tracción de un cable está determinada por la calidad del acero utilizado para la fabricación de los distintos
alambres, el número y sección de los mismos y su estado de conservación.

La carga de rotura de un alambre es el producto de su resistencia mínima por la sección recta del mismo.

Se denomina carga de rotura calculada de un cable, a la suma de las cargas de rotura de cada uno de los alambres que lo componen.

Se denomina carga de rotura efectiva de un cable al valor que se obtiene rompiendo a tracción un trozo del cable, en una máquina de
ensayo.

Coeficiente de seguridad

El coeficiente de seguridad de trabajo de un cable es el cociente entre la carga de rotura efectiva y la carga que realmente debe
soportar el cable.

Fórmula del cálculo de seguridad de trabajo de un cable de acero
Fórmula del cálculo de seguridad de trabajo de un cable de acero

La Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo dispone en su Artículo 112.2 que para los aparatos de elevación y transporte el factor o coeficiente de seguridad no será inferior a 6. No obstante existen diversas Normativas y Reglamentos específicos (Aparatos elevadores, Minería, etc.) a los que cada equipo debe adaptarse.

Empleo de los cables

Los cables durante su uso, al ser doblados, pasar por una polea o ser arrollados, sufren unos esfuerzos inversamente proporcionales al diámetro del arrollamiento y en función de la rigidez constructiva del cable.

Disposición en poleas y tambores

Un cable sufre un fatiga por flexión relacionada con el diámetro del arrollamiento en los tambores y poleas. Para evitar que estos valores sean excesivos es conveniente tener en cuenta estos mínimos:

  1. Relación entre el diámetro de la polea o tambor y el del cable.
  2. Relación entre el diámetro de la polea o tambor y el del mayor alambre.
  3. Cada fabricante los tiene establecidos para sus fabricados.

Según la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo, en su Artículo 112.6, dispone que el diámetro de los tambores de izar no será inferior a 30 veces el del cable, siempre que sea también 300 veces el diámetro del alambre mayor.

Para las poleas, los fabricantes recomiendan que en la relación entre su diámetro y el del cable, sea mayor o igual a  22. El diámetro de la polea se considera medido desde el fondo de la garganta.

Es conveniente que los tambores sean de tipo acanalado para evitar fricciones o presiones del cable consigo mismo.

El ángulo α de desviación lateral que se produce entre el tambor y el cable debe ser inferior a 1,5°.

Para enrollar un cable en un tambor debe tenerse presente el sentido de cableado.

Unión de cables

En este apartado contemplaremos tanto la realización de empalmes entre cables como la ejecución de distintos tipos de terminales.
Los sistemas comunmente empleados son:

Trenzado

La unión de cables mediante el trenzado es un trabajo muy delicado que requiere operarlos muy especializados. La operación consisteen destrenzar los extremos de los cables a empalmar, para trenzarlos de nuevo conjuntamente de forma manual.

La longitud que se recomienda dar a los empalmes es: de 900 veces su diámetro para los cables de arrollamiento cruzado; y de 1.200 veces su diámetro para cables de arrollamiento lang.

Para realizar los terminales mediante trenzado, es recomendable que la longitud de trenzado no sea inferior a 30 veces el diámetro del cable de que se trate.

Con casquillos

Consiste en un manguito de aleaciones especiales que presenta muy buenas características para su conformación en frío. Se coloca a presión sobre los ramales del cable que se pretende unir.

Con metal fundido

Se emplean casquillos generalmente de forma cónica, en los que por el extremo menor se introduce el cable, y en el que se vierte un metal fundido que suele ser zinc puro o una aleación de plomo-antimonio.Este sistema es algo más laborioso que los demás, pero es el que proporciona un mayor índice de seguridad.

Para la preparación de estos terminales debe procederse como sigue:

  1. Practicar una ligadura en el extremo del cable y otras dos a una distancia ligeramente mayor que la profundidad del casquillo.
  2. Eliminar la ligadura del extremo y descablear los alambres, procediendo a quitar el alma textil, caso de tenerla.
  3. Limpiar cuidadosamente tanto el casquillo como los alambres, sumergiéndolos en ácido clorhídrico y finalmente lavarlos con agua.
  4. Atar los alambres por el extremo para pasarlos al interior del casquillo y quitar la ligadura.
  5. Verter la colada de metal fundido al interior del casquillo, procurando que no se produzcan fugas de metal. La temperatura de la colada debe ser adecuada para no “recocer” los alambres del cable.

Con abrazaderas

Este sistema es la forma más sencilla para realizar tanto las uniones entre cables, como para la formación de los anillos terminales u ojales.

El número de abrazaderas o sujeta-cabos a emplear en cada caso, variará según se trate de formar anillos terminales o de uniones entre cables; y según el diámetro del cable.

A título orientativo se presenta la tabla siguiente:

Diámetro del cable en mm. Abrazaderas precisas
para formar un anillo para unir cables
5 a 12 4 4
12 a 20 5 6
20 a 25 6 6
25 a 35 7 8
35 a 50 8 8

Las abrazaderas deben ser adecuadas al diámetro del cable al que se deben aplicar (la designación comercial de las abrazaderas se realiza por el diámetro del cable). Esta circunstancia debe observarse escrupulosamente puesto que si se emplea una abrazadera pequeña el cable resultará dafiado por aplastamiento de la mordaza. Por el contrario si se utiliza una abrazadera o grapa excesivamente grande no se logrará una presión suficiente sobre los ramales de los cables y por tanto se pueden producir deslizamientos inesperados. Es de suma importancia una cuidadosa observancia de las siguientes medidas para alcanzar una eficaz y adecuada disposición de los grilletes o abrazaderas:

  1. Para la realización de anillos u ojales terminales debe emplearse guardacabos metálicos.
  2. En los anillos u ojales la primera abrazadera debe situarse lo más próxima posible al pico del guardacabos.
  3. La separación entre abrazaderas debe oscilar entre 6 y 8 veces el diámetro del cable.
  4. El ramal de cable que trabaja a tracción debe quedar en la garganta del cuerpo de la abrazadera, en tanto que el ramal inerte debe quedar en la garganta del estribo.
  5. Las tuercas para el apriete de la abrazadera deben quedar situadas sobre el ramal largo del cable, que es el que trabaja a tracción.
  6. El apriete de las tuercas debe hacerse de forma gradual y alternativa, sin aprietes excesivos. Después de someter el cable a una primera carga debe verificarse el grado de apriete de las tuercas, corrigiéndolo si fuera preciso.La recomendación de utilizar guardacabos en la ejecución de los ojales o anillos terminales es debida a la conveniencia de proteger al cable frente al doblado excesivo que se produciría al someterlo a los esfuerzos de tensión o de una carga. Comercialmente los guardacabos se designan por el diámetro del cable correspondiente.
Norma para la colocación de sujetacables con y sin guardacabos
Norma para la colocación de sujetacables con y sin guardacabos

Manipulación 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.

Instalación 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 enrrollarlo.
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.

Corte de cables

Previamente al corte de un cable debe asegurarse que no se produzca el descableado del mismo, ni el deslizamiento entre las distintas capas de cordones, ni el deshilachado general del cable. Para ello, debe procederse a realizar una serie de ligadas a ambos lados del punto de corte, mediante alambre de hierro recocido.

En la tabla siguiente se expresan los datos recomendados para efectuar las ligadas:

Diámetro del cable en mm. Nº de ligadas a cada lado longitud en mm. ø del alambre
de cada ligada entre ligadas
hasta 12 3 12 15 0,5 a 0,8
13 a 20 3 25 40 1 a 1,5
21 a 30 4 40 50 1,2 a 2,2
31 a 40 4 50 50 1,8 a 3
41 a 50 4 75 50 2,2 a3,2
> de 51 4 100 75 2,5 a 3,2

Los métodos comunmente empleados para realizar el corte varían según el lugar en que se deba operar y los medios disponibles: los más utilizados son: cizallas, eléctrica por resistencia, tronzadora o muela portátil, soplete oxiacetilénico y soldadura eléctrica.

Los extremos de los cables deben quedar siempre protegidos con ligadas a fin de evitar el descableado. En algunas ocasiones se sustituyen las ligadas por soldadura que une todos los alambres.

Conservación y mantenimiento

Revisiones Periódicas

Los cables deben ser sometidos a un programa de revisiones periódicas conforme a las recomendaciones establecidas por el fabricante 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 un 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.

Sustitución 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.

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