CABLES DE ACERO IV-B

Título:	CABLES DE ACERO
Subtítulo	SELECCION CABLE DE ACERO IB
Fecha de realización:	16/07/2023
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	ELEMENTOS DE MAQUINAS
Código:	DIS-ELE-CAA-01-04B

INDICE

1 CRITERIOS PARA LA SELECCION DE UN CABLE
1.1 TENSION ESTATICA TOTAL
1.1.1 EFICIENCIA DEL CABLE
1.2 SISTEMA DE POLEAS
1.3 AREA Y MASA DEL CABLE
2 BIBLIOGRAFIA

	Fecha	Autor	Observaciones
	15/11/2022	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01	16/07/2023	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Corrección Eficiencia del Cable
Rev.02

CABLES DE ACERO

1 CRITERIOS PARA LA SELECCION DE UN CABLE

1.1 TENSION ESTATICA TOTAL

La tensión estática total en el cable (T) es la suma de los siguientes componentes:

La anterior ecuación demuestra lo importante que es conocer con la mayor precisión la tensión estática total existente, en especial cuando el cable se somete a flexiones simples o invertidas como sucede en la mayor parte de los elementos de elevación y transporte.

Pero a nivel práctico, la anterior ecuación es difícil de evaluar, en especial TD, puesto que no se conoce con certeza la aceleración que experimenta el cable en el momento de iniciar el movimiento de la carga, ni tampoco el rendimiento de los diferentes elementos que componen el sistema.

De una manera más práctica, la ecuación (4) se transforma en:

Todos los factores anteriormente mencionados pueden ser encontrados en la siguiente tabla:

Para cargas combinadas fluctuantes de tracción y flexión, es necesario realizar la siguiente corrección:

Donde el factor fs5 puede ser calculado de la siguiente manera:

Las constantes a y d/d, se obtienen de la siguiente tabla:

Asimismo, si la carga esta soportada por más de un cable, es decir, m cables, o en función del arreglo del sistema, entonces:

1.1.1 EFICIENCIA DEL CABLE

Cuando un cable se mueve sobre una polea, una pérdida de energía ocurre debido a la fricción existente entre la polea y el cable. Debido a lo anteriormente señalado, la fuerza de tensión en el lado tenso (T2) en mayor que en el otro lado, lado suelto (T1)

Partiendo de la ecuación de Euler par a sistema de transmisión flexible, tendremos:

Si definimos la pérdida de la tensión (DT) como:

Resolviendo las ecuaciones (9) y (10), obtenemos:

La pérdida de tensión, mediante una ecuación experimental, puede ser determinada por:

Combinado (11) y (12):

Nota.- Las constantes señaladas son para cables bien lubricados. Para cables no engrasados, la constante Co debe incrementarse con 1.56 N/mm2 y C1 con 0.084.

Las constantes en la tabla solo son válidas para pérdida de fuerza debido a fricción entre la polea y el cable. Si deseamos tomar en cuenta las pérdidas de energía debido a rozamiento en el rodamiento de la polea y los sellos de protección en el rodamiento, entonces Co y C1, se convertirían en:

Dónde:

En consecuencia, la ecuación 13 se transformara en:

Las anteriores ecuaciones fueron determinadas bajo el supuesto que el coeficiente de fricción del rodamiento es £ 0.0024, que el ángulo de abrace del cable es 180° y que los rodamientos poseen dos sellos de protección con una resistencia de 0.01 N/mm.

1.2 SISTEMA DE POLEAS

Para un cable transitando sobre m poleas estacionarias (es decir, con la misma velocidad periférica), la eficiencia del sistema de poleas estará dado por:

Dónde:

m = Numero de poleas estacionarias que giran por acción del movimiento del cable.

n = Eficiencia del cable en una polea estacionaria.

La eficiencia de un cable que se mueve sobre una polea colgada, estará dada por:

La eficiencia del cable para un sistema de poleas tipo polipasto, con z cantidad de tramos de cable que sujetan la carga, tendremos:

Dónde:

z = Número de tramos de cable que suspenden la carga

n = Eficiencia de una polea estacionaria

La eficiencia del cable para un sistema de poleas combinado entre uno de tipo polipasto y poleas estacionarias, tendremos:

Las siguientes tablas proporcionan el valor de “n” para diferentes arreglos de poleas (ver figura 20.5), valores que fueron obtenidos de manera experimental.

1.3 AREA Y MASA DEL CABLE

El área metálica aproximada de un cable de acero puede ser determinado por la siguiente expresión, el cual es equivalente a la suma de las secciones metálicas de cada uno de los alambres que componen el cable:

Asimismo, la masa aproximada de un cable, expresada en kg por 100 metros, se puede determinar mediante la siguiente expresión:

2 BIBLIOGRAFIA

• Wire Rope Technology Aachen – Manipulación, Montaje y Mantenimiento de los Cables de Acero - Ing. Dipl. Roland Verreet.
• Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley – Richard G. Budynas & J. Keith Nisbett.
• Manual de Ingeniero Mecánico - Marks
• NEO 1 – Norma Estándar Operacional – Manejo de Cargas con Cables de Acero, Eslingas/Estrobos - Chuquicamata – CODELCO Chile
• Norma de Cable de Acero - SAI Training Center 
• ISO 2408 – 2017
• Wire Rope Tension, Endurance and Reliability – Klaus Feyrer
• Wire Rope Engineering Handbook – Tiger Band

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