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Jul 07, 2023

¿Cuáles son los últimos avances en la investigación de cables metálicos?

Por D.Ann Shiffler 10 de noviembre de 2022 La investigación sobre cables y cables de fibra es intensa. Informes D. Ann Shiffler. Durante la última década, un puñado de fabricantes de equipos originales de grúas se han asociado con cables y cables sintéticos.

Por D.Ann Shiffler10 de noviembre de 2022

La investigación sobre cables y cables de fibra es intensa. Informes D. Ann Shiffler.

Durante la última década, un puñado de fabricantes de equipos originales de grúas se han asociado con fabricantes de alambres y cables sintéticos para investigar la idea de reemplazar los cables pesados ​​por cables de fibra más livianos. La idea es reducir peso sin ceder fuerza.

El director comercial de cables metálicos de Python, Sven Balbiani, dijo que la mayoría de los fabricantes de equipos originales de grúas están satisfechos con los productos de cables metálicos disponibles actualmente.

"No vemos demasiado interés en este tema entre nuestros OEM", dijo Balbiani. "Hay un fabricante de puentes grúa que ha creado una línea completa de productos que pueden equiparse con cable de fibra o cable de acero".

La mayoría sigue optando por cables de acero.

¿Cuáles son los beneficios de las cuerdas sintéticas?

WireCo también ha trabajado con fabricantes de equipos originales para explorar oportunidades para que los cables sintéticos sirvan como soluciones alternativas a los cables de acero.

"El objetivo principal al hacerlo es reducir el peso sin comprometer la fuerza, una preocupación cada vez mayor a medida que los levantamientos se vuelven más altos, más pesados ​​y más complejos", dijo Andreas Schmeiss, vicepresidente de WireCo. “Los cables sintéticos también tienden a ser más fáciles de manipular e instalar, lo que reduce la fatiga y la posibilidad de lesiones para quienes realizan instalaciones, inspecciones y cambios. Y, sin necesidad de lubricación, los cables de fibra ofrecen beneficios medioambientales”.

Pero a pesar de todas sus ventajas, la fibra plantea algunos desafíos importantes.

"En el entorno industrial, en el que los cables encuentran con frecuencia bordes afilados y superficies abrasivas, el acero es generalmente impermeable, mientras que las fibras son susceptibles a deshilacharse", dijo. “Las fibras también son sensibles a la radiación ultravioleta y al calor excesivo. Las altas temperaturas pueden provocar una condición conocida como 'deslizamiento', en la que una cuerda se vuelve flexible y se estira hasta un punto más allá de su forma original”.

La radiación ultravioleta puede degradar los filamentos de las cuerdas, lo que requiere la aplicación de recubrimientos especiales para evitar fallas, dijo.

"Los criterios de retirada también son más difíciles de determinar con cables sintéticos, donde los métodos de prueba no destructivos utilizados para juzgar el estado de un cable de acero no son adecuados", afirmó. “Los cables sintéticos tienden a ser más caros que los cables de acero. Para la misma aplicación, el coste de la fibra puede superar al del acero hasta tres o cuatro veces”.

Tanto con productos de acero como sintéticos, WireCo tiene soluciones para un uso final determinado, independientemente del material, afirmó Schmeiss.

"El cable de fibra ayuda a reducir enormemente el diámetro requerido del cable", dijo Balbiani. “En algunos casos, el acero es el claro ganador. En otros casos, fibra. Los recubrimientos avanzados podrían algún día inclinar la balanza a favor de los sintéticos, pero, por ahora, sería difícil imaginar que los cables de fibra desplazarían por completo al acero en el corto plazo”.

La fibra se presta bien a aplicaciones estáticas, particularmente en el entorno marítimo.

"Esto incluye aplicaciones en las que los cables no se enrollan y desenrollan continuamente sobre tambores", afirma Schmeiss. “WireCo, a través de Lankhorst Ropes, tiene una larga trayectoria en el empleo de cuerdas sintéticas para amarrar barcos, plataformas energéticas marinas y, más recientemente, turbinas eólicas flotantes. Estos cables se transportan e instalan en el mar, lo que hace que el peso reducido, la alta resistencia, la facilidad de manejo y la resistencia a la corrosión de los sintéticos sean la opción preferida sobre el acero”.

WireCo presentó recientemente la serie Union Gladiator de colgantes de pluma, una cuerda a base de fibra para palas mineras.

"A diferencia del acero utilizado en los colgantes convencionales, las fibras sintéticas de aramida de Gladiator actúan como un amortiguador durante las operaciones de excavación, reduciendo las tensiones relacionadas con la fatiga tanto para el equipo de pala como para quienes lo operan", dijo Schmeiss. "Esto, a su vez, podría extender la vida útil de las palas y dragalinas hasta tres o cuatro veces más que la vida útil que normalmente se experimenta cuando se utilizan tecnologías de acero tradicionales".

La fibra también tiene potencial para un uso más amplio en aplicaciones dinámicas. Eslingas sintéticas y tienen buena aceptación en el sector de la elevación.

Carga de rotura y peso

Sin embargo, las grúas móviles presentan un desafío especial, ya que los cables deben lograr un equilibrio óptimo entre la carga de rotura y el peso.

Balbiani citó tres empresas que ofrecen un cable de fibra en sus grúas/polipastos. Una grúa que utiliza cable de fibra es una excepción, no la regla, afirmó.

Schmeiss dijo que tanto las cargas limitadas por eje de las grúas para vehículos aprobadas para carreteras como las limitaciones de peso de las grúas sobre orugas requieren que los cables proporcionen una carga de rotura en constante aumento con un diámetro constante. Para cumplir con estos requisitos, las alternativas sintéticas deben emplear fibras especiales con resistencias a la tracción similares a las del acero, afirmó.

LankoLift S de Lankhorst Ropes hace esto, dijo Schmeiss. La cuerda amarilla consta de 12 hilos exteriores trenzados hechos de Dyneema de alta tecnología y proporciona una resistencia a la rotura igual a la de una cuerda de acero del mismo grosor. El núcleo de LankoLift está diseñado para resistir presiones transversales y las pruebas de laboratorio que implican ciclos de flexión invertidos han arrojado resultados prometedores. La cuerda también cuenta con un revestimiento de fibra especial que reduce la fricción interior y aumenta la resistencia a los rayos ultravioleta.

"Los participantes en las pruebas de grúas LankoLift quedaron constantemente impresionados con el bajo peso, la flexibilidad y la facilidad de manejo del producto durante la instalación y los cambios de bloques de gancho", dijo Schmeiss. “El cable ha demostrado ser adecuado para cargas útiles más elevadas, especialmente aquellas que implican mayores alturas de elevación y longitudes de pluma más largas. Los bajos requisitos de mantenimiento ofrecen una ventaja adicional, ya que los cables sintéticos de este tipo son resistentes a la corrosión y no requieren lubricación adicional”.

Y luego está la idea de fusionar cables de alambre y de fibra: un cable híbrido. Python también está investigando este concepto.

“La conclusión es que el cable de fibra tiene una desventaja de costos que sólo se equilibra cuando las operaciones son muy costosas, por ejemplo, la minería en pozos profundos, y la reducción relativamente baja en el peso total se acumula en una longitud larga a favor de la carga útil, [como] aumentando la capacidad del skip de 30 a 40 toneladas en un pozo de 3.000 metros de profundidad”, afirmó Balbiani. "Debido a las turbulencias económicas, actualmente hemos congelado estos proyectos y seguiremos adelante cuando se hayan resuelto los problemas de la cadena de suministro".

WireCo ofrece Casar TurboLite M, un cable de minería híbrido con un núcleo de fibra de alta resistencia recubierto de plástico, rodeado por hilos de alambre de acero. Esta construcción proporciona una alta relación resistencia-peso, así como resistencia a la abrasión y la fatiga por flexión. Fue diseñado para su uso en minería subterránea, donde los pozos se han vuelto progresivamente más profundos y el peso es el factor limitante en la capacidad de elevación, dijo Schmeiss.

"Al igual que con otras aplicaciones que favorecen los productos sintéticos, la reducción de peso es un claro beneficio", dijo Schmeiss. “Lo mismo ocurre con la mayor durabilidad y la reducción de la fluencia que proporcionan las cuerdas híbridas. En términos de desventajas y factores que limitarían un uso más amplio, el costo es probablemente el más significativo”.

Se han realizado muchas investigaciones sobre cuerdas híbridas. El objetivo principal ha sido sustituir el núcleo de cable independiente de un cable de acero convencional por un cable sintético de altas prestaciones que también tenga características de soporte de carga.

Los cables sintéticos de alto rendimiento se utilizan en grúas de camiones utilitarios para aplicaciones de transformadores y cables de transmisión. Estos cables se utilizan en grúas torre, RT e incluso puentes grúa. La industria de los ascensores también está investigando el uso de cables híbridos.

Las cuerdas híbridas están diseñadas con una mezcla de alambres de acero y fibras de alto rendimiento que combinan las características de ambos productos.

Siempre estamos buscando formas de reducir el peso de una grúa sin comprometer las propiedades mecánicas de elevación. El mercado de grúas móviles exige cables con una alta resistencia a la rotura y características no giratorias para elevaciones largas y pesos elevados. Además, debemos tener en cuenta que los accesorios de los extremos, como botones estampados o de fundición, casquillos y casquillos de cuña, tienen la capacidad de realizar la terminación del cable híbrido para completar la instalación.

Los criterios de inspección de cables estándar se aplican desde hace mucho tiempo. Desde la introducción de cuerdas sintéticas de alto rendimiento, los criterios de inspección también están documentados. Los cables sintéticos de alto rendimiento se han utilizado predominantemente en aplicaciones de camiones utilitarios con elevaciones mucho más cortas y muy pocas partes de cable, si es que hay alguna, a través del bloque. Dicho esto, los criterios de inspección para cables sintéticos de alto rendimiento son muy importantes y requieren una educación adecuada para la inspección diaria y la inspección de terceros. La inspección de estas cuerdas ha generado mucha discusión. Un tema crítico es el daño. Si un cable de acero salta una polea, los alambres de acero exteriores pueden resistir el abuso. Pero con cuerda sintética de alto rendimiento, se pueden cortar fibras de diámetro muy pequeño entre la polea y el bloque.

Sin duda, la investigación continuará. Una bata híbrida ofrece más respuestas cuando se trata de inspección y evaluación de daños. Y tal vez haya algo de consuelo al saber que una cuerda híbrida está protegida por alambre de acero y las fibras internas más ligeras cumplen con las características de resistencia, flexibilidad y equilibrio de torsión.

EL AUTOR

Tony Fastuca, vicepresidente de ASC Industries Python America, trabaja en la industria de cables metálicos desde 1979. Con sede en Alemania, Python ofrece cables diseñados para clientes de todo el mundo.