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Fechas

 

1834 Wilhem Albert, Ingeniero en Minas en las montañas de Harz, Alemania produjo manualmente el primer cable de acero en Tiempos modernos.


1846 Las empresas Binks y Smith and Newall en Inglaterra empezaron a producir cables en maquinaria diseñada por ellos.


1854 James Horsfall en Inglaterra patentó el primer proceso para el tratamiento térmico en línea “Austenización” de los alambres de acero y tuvo un monopolio mundial de este proceso por más de 10 años.


1867 James Horsfall produjo alambres de acero para pianos con una resistencia axial de 240 Kgfs/mm2 (2360 N/mm2).


1870 Richard P. Rothwell de la Hazard Company Wilkes-Barre, Pennsylvania, E.E.U.U. obtuvo una patente para compactar Torones y cables de acero, usando rodillos de compresión que no resultó muy bien por problemas del diseño antiguo de los Cables.


1879 John Lang, Gerente de Planta en la fábrica de Smith & Newall patentó un cable donde el alambre en los torones y los torones en el cable están torcidos en el mismo sentido, conocido desde entonces como Torcido Lang.


1884 Arthur Latch, Gerente de una fábrica de cables en Gales, Reino Unido y Telford C. Batchelor, un brillante ingeniero teórico y Matemático, patentaron los torones espirales con alambres de Perfiles especiales llamados “Locked Coil Ropes”(cables sellados).


1888 Latch y Batchelor patentaron cables con torones triangulares y ovalados. Su fábrica produce hasta hoy en día.


1892 Charles I.Banks de Washington County Durham , Inglaterra, patentó un proceso para trefilar los torones en una serie de etapas que no dieron buenos resultados tampoco por los problemas de las configuraciones de los torones.


1926 La Siderúrgica KRUPP en Alemania desarrolló WIDIA (Carburo de Tungsteno), permitiendo la trefilación de alambres de alto carbono en una manera exacta.


1953 British Ropes Ltd., Inglaterra patentó el proceso de Trefilación (compactación) de torones con la configuración de alambres paralelos que ha sido aceptado mundialmente.


1967 Peter Riggs de Inglaterra patentó un proceso para la impregnación de cables de acero con termoplástico conocido como P.F.V. (Plastic filled valley).


Evolución de calidad y grados en los Alambres de Acero para la fabricación de Cables



Desarrollo en el Tiempo:


El primer cable de acero fue fabricado a mano de forma experimental por Wilhem Albert, ingeniero alemán quien trabajó en las minas ubicadas en las montañas de Harz  hacia los años 1834 y 1837. Tras el ejercicio experimental mencionado anteriormente, publica los detalles de sus investigaciones en una revista técnica de Alemania. No hubo mucha reacción en éste país, pero dos empresas inglesas fabricantes de jarcias (Binks, Smith y Newwall) se dieron cuenta de las enormes posibilidades que existía tras el experimento del alemán, por lo que comenzaron a producir cables de acero con maquinarias especiales creadas en 1846. Tras esto, durante los siguientes 25 años fueron apareciendo fábricas de acero en todo el mundo.

 

Para la época el problema principal era la calidad del alambre disponible, tanto en el valor de la resistencia como la de su constancia y diámetro el cuál debía ser necesariamente confiable y parejo. Tampoco existían trefilas de carburo de Tungsteno, denominadas "Widia" hacia 1926 por Krupp. Por lo tanto para fabricar un alambre, era necesario trefilarlo por medio de un agujero perforado en una placa de acero y luego endurecido, lo que evidentemente no ayudaba en la mantención de su diámetro original por mucho tiempo. Por otro lado los equipos de análisis y pruebas mecánicas fueron muy primitivos con resultados inciertos, de hecho, las máximas resistencias obtenidas fueron alrededor de 70 kgf/mm2 .

 

En 1854 se dio el primer paso con respecto a los adelantos en el desarrollo de los alambres de acero, esto ocurrió gracias a que James Horsfall, un fabricante de acero y alambres Inglés, en su búsqueda de mejorar las resistencias y características físicas de alambres para resortes, pianos y crinolinas, "patentó" el proceso continuo y en línea, de austenitización en un horno y enfriamiento controlado en un baño de plomo líquido, conocido desde entonces como "el proceso de Patentado".

 

Los resultados de este proceso fueron realmente espectaculares y los fabricantes de cables se dieron cuenta muy rápido de los beneficios. Este proceso permitió que Horsfall, poseyera el monopolio mundial por más de 10 años ayudando en el crecimiento de su empresa logrando para el año 1867, producir alambres finos con resistencia de 240 kgf/mm2 .

 

El segundo episodio de importancia en el transcurso del desarrollo del cable de acero, ocurrió aproximadamente en el mismo tiempo,  cuando los propietarios de grandes latifundios tanto en Estados Unidos como en Europa se vieron obligados a buscar nuevas alternativas tecnológicas para arar las tierras, en vista de la escasez de mano de obra tras la Guerra de Secesión en Estados Unidos junto con la migración campo-ciudad impulsada por la Revolución Industrial en el mundo. Por estos motivos se desarrolló un sistema de arrastrar banco de arados tirado por un cable de acero conectado a un tambor motorizado por una máquina a vapor; frente a esto, lo primordial fue encontrar un cable capaz de tirar los arados por la tierra. De esto surge el concepto calidad de Arado para los cables de acero.


La calidad de Arado fue definida, como alambres de resistencia de 100 a 110 toneladas Largas (Inglesas) por pulgada cuadrada, equivalente a 157 a 173 Kgsf/mm2. La traducción de Arado es Plow  en Estados Unidos) y Plough en el Reino Unido.

 

Posteriormente las calidades fueron ampliadas tanto para arriba como para abajo en los siguientes rangos:

 

Ton.larga/pulg2  (kgf/mm2)
 
 90-100              (142-157) 

100-110             (157-173) 
110-120             (173-189) 
120-130             (189-205) 
130-205             (           ) 



Pero surgió una gran confusión ya que en Estados Unidos las tablas estaban basadas en Toneladas Cortas y por ende, en lugar de tener rangos definidos y constantes para todos los diámetros de alambres, tenían rangos traslapados y resistencias variables, según el diámetro de alambre. Por ejemplo, un alambre de 0,2 mm de calidad de Arado Mejorado tenía un rango de resistencia de180 Kgf/mm2 a 208 Kgf/mm2 y un alambre de 2,0 mm de 166 a 194 Kgf/mm2.


Mientras tanto Europa y el resto del mundo, se preocuparon de poseer sus propias tablas de rangos definidos y constantes donde por ejemplo el Arado Mejorado es considerado con el rango de 175 a 190 Kgf/mm2. Como se puede apreciar por muchos años han existido problemas de interpretación con respecto a las normas para alambres y por ende las resistencias de los cables.

 

Ahora con la aceptación general de las Normas I.S.O. (International Organization for Standarization), con la excepción de los Estados Unidos todavía, nos encontramos en una etapa de cambios donde en el futuro cercano las distintas calidades de Arado van a desaparecer, siendo remplazadas por Grados en Mega pascales que en una unidad de Kilogramos Fuerza (Fgf) y no Kilogramos de peso.


- 1 Mega pascal (MPa) = 1 Newton por mm2(N/mm2) = 0.101972 Kgf/mm2

- 1 Kgf por mm2 = 9.80665 N/mm2 = 9.80665 MPa

 

En la práctica, esto significa que las nomenclaturas de las calidades o grados son:

 

Calidad  (kgf/mm2)    =  Mpa o N/mm2
Arado (160 kgf/mm2) =  1570 N/mm2 
Arado Mejorado (180 kgf/mm2)  =  1770 N/mm2 
Arado Extra Mejorado (200 kgf/mm2)  =  1960 N/mm2 
Arado Extra Extra Mejorado  =  ,+2060 N/mm2
 

Es importante tomar nota de estos detalles ya que fabricamos todos nuestros cables, de acuerdo a los grados mencionados. En cuanto a la información relativa a sus resistencias aparece indicado en nuestro Manual de Cables de Acero.

 

Almas de Fibra y Almas de Acero

 

Desarrollo en el tiempo:


Cuando Wilhelm Albert hizo sus primeras pruebas para fabricar un cable de acero en 1834, tuvo que adaptar una cancha (ropo-walk), usada tradicionalmente para fabricar sogas o jarcias de fibra vegetal y la misma maquinaria rudimentaria para este fin. En esa época todas las canchas en el mundo tenían como costumbre 120 brazas (fathoms) de largo que son equivalentes a aproximadamente 220 metros y por esta razón existe todavía la práctica de fabricar y pedir rollos de jarcias de esta longitud.

 

El primer cable de acero fabricado con este equipo tenía un concepto muy similar a una jarcia con 4 alambres, cada torón torcido a la derecha y 3 torones en el cable también torcido a la derecha. Los alambres tenían una resistencia de alrededor de 50 Kgfs/mm2 y el cable no tenía alma.

 

Con el desarrollo en Inglaterra de maquinaría específica para la fabricación de cables de acero, el concepto de diseño de los cables y torones cambió radicalmente y se adaptó a la configuración de 6 sobre 1 como base de desarrollo de éste nuevo producto. Esta configuración con respecto a los torones en un cable todavía es predominante en el mundo tras 150 años, en donde más de 90 % (en metros) de los cables de acero están fabricados en 6 torones sobre el alma de algún tipo.

 

Almas de Fibra Vegetales


Al principio al no captarse bien la función importante que el alma de fibra tenía que cumplir, se usaban sogas de cualquier producto vegetal para llenar el núcleo central del cable, dependiendo del precio y del gusto del fabricante. Fibras de cáñamo, yute, lino, algodón, formio, sisal, manila, coir (fibra de coco), etc., fueron las que se usaron.


Después de muchas décadas los fabricantes se dieron cuenta, que para lograr un buen rendimiento en un cable de acero se necesitaba un producto con diámetro, densidad y consistencia parejo y controlable, que no sufriera por deterioro en el tiempo.

 

Solamente a principios de la década de 1950 la situación empezó a esclarecerse y fueron descartados la mayoría de los productos vegetales, quedando solamente Manila (de preferencia), sisal y henequén (variedad similar al sisal producido un Yucatán, México).

 

Lamentablemente, Manila de las Filipinas ha sufrido muchas variaciones en su precio y su entrega por lo tanto, la mayoría de los fabricantes de cables de acero han optado por sisal por razones de seguridad de entrega y precio más conveniente y constante. No obstante lo anterior, existe la costumbre en los usuarios de referirse a las almas de fibra como almas de yute (jute) o cáñamo (Hemp) materiales blandos y de descomposición rápida.

 

En la práctica el alma de fibra tiene que tener una consistencia tal que a la hora de fabricarse el cable de acero, éste posea un espacio o claro entre los torones del equivalente a 1.1/2 % a 2 % del diámetro del torón y que aún así exista un claro de 1 % cuando el cable trabaje con cargas de 20 % de su resistencia garantizada a la ruptura, considerando que el cable no debe trabajar con un factor de seguridad menor de 5 a 1 con carga axial.

 

Es necesario mantener el espacio entre los torones, para evitar contacto y presiones laterales entre sí, debido a que esto puede causar fallas prematuras por fatiga secundaria (transversal). En Prodinsa, cuando se desarrolla un cable, y se quiere definir el diámetro tanto como la densidad del alma de fibra, nos aseguramos que al aplicarse una tensión al cable equivalente a 2 veces la carga de trabajo, todavía exista un poco de claro entre los torones ya que sabemos que a veces los clientes usan los cables con una carga superior a la carga de trabajo recomendada. Debido a esto, es mejor que el alma de fibra, sea grande (en cables de mayor diámetro es posible que el alma sea visible), pero esto no es una falla, es un beneficio con respecto a la vida útil.

 

Almas de Fibras Sintéticas

 

Debido a los problemas de abastecimiento de sisal y manila en el mundo durante la década de 1960 (conflictos en África, Brasil y Filipinas), los usuarios se vieron obligados a buscar soluciones con materiales sintéticos, probando productos tales como Nylon, Perlon, Dacron, Polietileno, Polipropileno, no obstante éste último, en forma de rafia o monofilamento poseía las mejores características para reemplazar el sisal y la manila  debido a que su manera de actuar era muy similar. Se observó también, que junto a lo mencionado anteriormente, el polipropileno poseía gran resistencia a las variaciones ambientales, agua salada, ácido y alcalino, por estos motivos ahora se usa principalmente en cables galvanizados para usos marítimos y de pesca. Pese a todo lo mencionado, cuenta con una desventaja muy importante debido a que la rafia o monofilamento es un material muy abrasivo entre sí y por lo tanto, cuando trabaja dentro de un cable las fibras se mueven y se raspan unas con otras, produciendo un polvo y con el tiempo el alma se reduce en diámetro, perdiendo su consistencia y permitiendo contacto y presiones entre los torones y su eventual falla. Por ésta razón no se recomienda el uso del alma de polipropileno en cables para ingeniería (Cobra, Superflex, Jabalí).

 

Almas de Acero: (IWRC - Independent Wire Rope Core)

 

Las almas de acero son virtualmente un núcleo formando por otro cable cuya construcción es de 6 torones de 7 alambres (6/1) sobre un torón central de 7 alambres (6/1), también conocido como Alma de Acero Independiente construcción 7x7. Como es fabricado con alambres es más fácil de hacer con el diámetro requerido y obteniendo en el cable un claro entre los torones de cable de 1 % a 1.1/2 %.

 

El cable de 6 torones con alma de acero tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 7 % más y un peso de 10% más que el cable del mismo diámetro y construcción con un alma de fibra.


Se usan los cables con alma de acero cuando hay excesivas presión sobre el cable en las poleas, tensión con abrasión y calor debido a que las almas de fibra vegetal pueden sufrir por deshidratación (las almas de polipropileno empiezan a fundirse con temperaturas cercanas a los 150°C)

 

Sobre el uso de cables de acero de 6 torones con alma de acero, se debe destacar que la colocación del alma de acero en estos cables, en lugar de un alma de fibra, no afecta la flexibilidad del cable (un concepto erróneo que tienen muchos clientes), solamente reduce drásticamente su elasticidad y capacidad de absorber la energía de tirones. La flexibilidad depende de la cantidad de alambres y el número de  torones (Más Alambres - Más Flexible).

 

Ventajas y desventajas entre los distintos tipo de almas en sus principales áreas de uso.

 

ALMAS DE FIBRA

 


Ventajas

Desventajas

Fibra Natural

Es elástica y absorbe energía.

No aguanta calor, agua, ácidos.

Fibra Sintética

Es elástica, absorve energía, se puede usar en ambientes húmedos.

No aguanta calor, se degrada con rayos UV, no es recomendable en cables de larga duración.

Áreas de uso:

Ascensores, cables de Izaje en piques de Minas, Grúas Puente, Huinches Generales, Cables de pesca y uso marino,  cables para Sondeo y limpieza Petrolera, Cables de perforación petrolera, Grúas de fundición, Palas mecánicas y Cables forestales. 

 

ALMAS DE ACERO

 

Ventajas

Desventajas

Aporta mayor resistencia a la ruptura, a la compresión y a la deformación. Tiene más resistencia al calor. Recomendable para trabajos duros

No es elástica. Se oxida en ambientes húmedos

 

Areas de uso:

Cables de perforación petrolera, Grúas de Fundición, Palas Mecánicas, Cables para cosecha Forestal. 

 
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