CABLES
6.4.- CABLES
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Se le da el nombre de cable a un conjunto de alambres
arrollados en espiral de modo que constituyan un todo más o menos grueso y apto
para resistir esfuerzos, fundamentalmente de tracción.
Los componentes elementales de un cable metálico son los alambres,
los cuales se arrollan helicoidalmente para formar cordones y éstos a su
vez, se arrollan para dar lugar a los cables. En muchos casos existe un
núcleo central sobre el que se arrollan los cordones, el alma. Esta
parte interior puede ser un cordón metálico, aunque con mucha frecuencia, se
trata de un compuesto textil o también sintético.
En los cables se puede distinguir el diámetro nominal y el
real. El real se corresponde con el de la circunferencia que circunscribe al cable,
sin embargo, para los cálculos mecánicos, se emplea el diámetro nominal, que es
el diámetro de un alambre circular macizo de sección equivalente.
Los alambres, cordones y cables se fabrican a partir de
alambrón laminado en caliente al que se le somete a una serie de procesos hasta
acabar convertido en un cable: trefilado, preformado, trenzado y terminación
superficial.
-
Trefilado: El trefilado es el proceso en
el que se reduce la sección de un alambre al hacerlo pasar a través de un
orificio cónico situado en una herramienta de nominada hilera o dado.
-
Preformado: El preformado es un proceso
que consiste en deformar los alambres dándole la forma helicoidal que van a
tener en el cable terminado. Los cordones también sufren este tratamiento, de
modo que tanto los cordones como los alambres están en una posición de
“descanso” en el cable, lo cual minimiza las tensiones internas.
-
Trenzado: El trenzado consiste en
enrollar varios alambres para dar lugar a cordones que a su vez se enrollan en
torno a un alma para formar un cable. Además, debido al preformado, los cables
y cordones, tras ser trenzados, presentan poca tendencia a deshacerse.
-
Terminación superficial: Para aumentar la
resistencia a la corrosión del cable se suele aplicar una terminación
superficial. Los procedimientos más comunes son:
o
Galvanizado: apropiado para cables estáticos o
relativamente estáticos, sometidos a la acción de un medio agresivo como
humedad, etc.
o
Lubricado: apropiado para la mayoría de las
aplicaciones. Combina propiedades anticorrosivas con lubricantes. Existen
distintos tipos de lubricación según el uso del cable.
6.4.2.- CABLES ESTRUCTURALES
Los cables estructurales, por norma general, se fabrican en
acero alto en carbono y se les dota de una microestructura perlítica, bainítica
o martensítica. Como se ha expuesto, un cable está formado por tres componentes
básicos, los alambres; los cordones, resultado del arrollamiento de alambres, y
el alma, sobre el que se enrollan los cordones. Empleando este esquema surgen
muchas posibilidades distintas de fabricación constituyendo el abanico de
tipologías de cable existentes.
Tipos de cordones: El diseño de los cordones afecta
directamente a las propiedades de los mismos, destacando, entre todas, la
resistencia a la fatiga y a la abrasión. Como regla general, un cable que tiene
cordones formados por una pequeña cantidad de alambres grandes, es muy
resistente a la abrasión y poco resistente a la fatiga. En cambio, un cable del
mismo diámetro nominal pero construido con cordones compuesto de muchos
alambres pequeños, presenta menos resistencia a la abrasión y mayor resistencia
a la fatiga.
Las construcciones básicas de los cordones empleados en
cables estructurales se muestran a continuación:
-
Cordón común de capa simple: Formado por
una única capa de alambres, es el habitualmente empleado en los cordones de los
tendones de pretensado para hormigón.
-
Cordón Seale: Es esta construcción, en la
que se combina una capa de alambre fina con una última capa de alambres de gran
número, se consigue una gran resistencia a la abrasión. La composición más
común es 1+9+9= 19 alambres en total.
-
Cordón Filler: Se distingue por tener,
entre dos capas de alambres, hilos más finos que rellenan los espacios
resistentes entre las mismas. Este tipo de cordón se utiliza cuando se
requieren cables de mayor sección metálica y con buena resistencia al
aplastamiento.
-
Cordón Warrington: Se caracteriza por
tener una capa exterior formada por alambres de dos diámetros diferentes,
alternando su colocación dentro de la corona.
-
Cordón Warrington Seale: Es una
combinación de las mencionadas anteriormente que conjuga las mejores
características de ambas: la conjunción de alambres finos interiores aporta
flexibilidad, mientras que la última capa de alambres relativamente gruesos
aporta resistencia a la abrasión.
Tipos de alma: La principal función del alma de los
cables es proveer apoyo a los cordones para que se mantenga durante la fase de
servicio de éste la posición y la geometría circular del cable y los cordones.
La elección del alma del cable tiene un gran efecto en las prestaciones del
cable.
Las almas más comunes son las fibras, que pueden ser de dos
tipos, fibras sintéticas (polipropileno) y fibras naturales (sisal).
Al alma de fibra se le aplica un lubricante durante el
proceso de fabricación, lo que ayuda al cable a mantener la lubricación
adecuada contra el desgaste, el cual está ocasionado por el frotamiento interno
entre alambres y entre cordones. Adicionalmente, la lubricación también
proporciona mayor protección contra el ataque de agentes corrosivos.
Debido a las grandes presiones que los cordones ejercen
sobre el alma, es necesario, en ciertos
casos, que la misma sea de tipo
metálico en lugar de textil, evitándose así las deformaciones por
aplastamiento. Sin embargo, rara vez se emplea el mismo metal que el constituye
los cordones. Esto es así porque los objetivos de alma y cordón son distintos:
el alma debe aportar estabilidad y facilitar la lubricación y los cordones
deben resistir los esfuerzos.
Torsión: La torsión del cable es la técnica mediante
la cual se arrollan entre sí los alambres para construir cordones y éstos a su
vez se enrollan para dar lugar a los cables. Como parámetro definitorio de la
torsión, destaca esencialmente, el sentido de la torsión, que puede ser una
hélice de sentido derecho o una hélice de sentido izquierdo. Otro parámetro
importante es el de la posición relativa de los alambres en el cordón y de los
cordones en el cable. En la torsión llamada “regular”, los alambres están
torcidos en sentido opuesto al del cordón en el cable. En la torsión llamada
“lang”, los alambres respecto a los cordones y los cordones respecto al cable,
tienen el mismo sentido de torsión.
6.4.3.- CABLES DE APARATOS DE ELEVACIÓN
En general, una carga tiende a girar cuando está colgada por
un único cable, haciéndolo en el sentido opuesto al de arrollamiento de los
cordones y alambres, tendiendo, por tanto, a desenrollar el cable.
Cuando la altura del izado es considerable, los problemas
del giro y desenrollado de los cables cobran mayor importancia, siendo
necesario establecer limitaciones de altura libre de izado en función del
diámetro y tipología del cable. Todas estas cuestiones han de tenerse en cuenta
en aparatos de elevación como grúas, etc.
Los problemas generados por la torsión de los cables pueden
dañar al cable, además de reducir la seguridad de las personas. Hay situaciones
en que se resuelve este problema utilizando cables de torsión derecha e
izquierda trabajando en pares, para lo que hay que tener en cuenta que los
cables de torsión izquierda se fabrican solamente bajo pedido.
Existe otra manera de resolver este problema, es el empleo
de cables antigiratorios. Estos cables se componen de un cable interior que
ejerce de alma sobre la que se enrolla una capa adicional de cordones. El cable
interno y la capa exterior de cordones tienen torsión de sentido contrario, por
lo que ante una carga suspendida, el cable interno tiende a girar en un sentido
y los cordones externos en el contrario. El resultado final es que el cable no
gira. Pese a las ventajas que tiene este tipo de cables, sólo se emplean cuando
los cables de torsión regular derecha no cumplen bien su función, es decir, en
alturas no convencionales.
6.4.4.- CABLES ELÉCTRICOS
Los cables eléctricos suponen uno de
los usos más importantes de los metales. En este ámbito destaca el empleo del
cobre y del aluminio.
El cobre, tras la plata, es el
metal más conductor, sin embargo, debido a su menor coste, se emplea más el
aluminio. Esta economía se justifica por dos razones, el propio metal es más
barato pero, además, como es mucho menos denso, al construir las
infraestructuras se pueden situar las torretas eléctricas con una mayor
separación. Como consecuencia de esto, para las líneas aéreas de alta y media
tensión se emplean cables de aluminio desnudo con un alma de acero que tiene
por misión resistir el peso del cable.
En España, las instalaciones
monofásicas emplean 3 cables de colores diferentes, la fase, que puede ser
negro, gris o marrón, el neutro, siempre azul y la toma de tierra, que es
amarilla y verde. En el caso de instalaciones trifásicas, donde hay tres fases,
éstas se identifican por los colores negro, marrón y gris, utilizando como
antes, el azul para el neutro y el verde y amarillo para la toma de tierra.
Existen muchos otros tipos de cables eléctricos que suponen infraestructuras
enteras como son las redes de datos, donde se emplean pares de cables fase y
neutro con bajo voltaje.
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