Manual técnico de inducción by Carlos Kondracki

GLOSARIO Sistema Internacional de Unidades (SI); es adoptado por la legislación de todos los países del mundo a excepción de Estados Unidos, Gran Bretaña, Liberia y Birmania. Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición. Sistema Técnico de Unidades (STU); está basado en el sistema métrico decimal y toma el metro como unidad de longitud, el kilogramo-fuerza (kilopondio) como unidad de fuerza, y el segundo como unidad de tiempo. Carga estática; aquella que carece de movimiento y aceleración. Carga dinámica; carga que está sometida a movimiento, el valor de la carga se ve afectado por la aceleración de la carga. Izar; acción de elevar o bajar una carga libre en forma vertical. Equipo de izaje; es el necesario para realizar una maniobra de izaje, entre los más comunes encontramos grúas de todo tipo, polipastos, etc. Accesorios o elementos de izaje; son aquellos especialmente diseñados para conectar el equipo de izaje con la carga a elevar, entre los más comunes encontramos anillas, eslingas, grilletes, ganchos, etc. Carga off-shore; maniobra de izaje en costa afuera; término que se emplea habitualmente en maniobras entre buques, muelles y plataformas de petróleo. Norma; documento técnico emitido por Organismo Competente

UNIDAD 2 – CONCEPTOS FISICOS DEFINICIONES FISICAS Masa (M) Es una magnitud que expresa la cantidad de materia de un cuerpo, la unidad utilizada en el SI es el kilogramo (kg). No debe confundirse la masa con el peso de un cuerpo. Fuerza (F) La unidad de medida según el SI es el newton (N). Isaac Newton fue el primero que formuló la definición de fuerza, la que se define a partir de la masa y la aceleración de un cuerpo. F = m. a Para su mejor comprensión; un newton (N) es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado. Las unidades, según el sistema de medición se indican a continuación: Sistema Internacional = N Sistema Técnico (STU) = kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp) Sistema Cegesimal = dina (dyn) Sistema anglosajón = Libra fuerza (lbf) / KIP (1000 lbf) Equivalencias 1 N = 100.000 dinas 1 kgf = 9,806 N = 0,98 daN 1 KIP = 1.000 lbf = 453,59 kgf Peso (P) Es la medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto; para nuestra utilización una expresión simplificada es la siguiente, siendo: g= aceleración de la gravedad (m/s²) g = 9,80 m/s² P=m.g En el STU el peso el peso se mide en kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp), definido como la fuerza ejercida sobre un kilogramo de masa por la aceleración en caída libre (g = 9,80665 m/s²) 1 kgf = 9,80665 N = 9,80665 kg·m/s² 4

A efectos de izaje de cargas; se suelen utilizar los términos de masa en lugar de peso para expresar el valor de una carga, por lo que se suele expresar el valor de una carga en unidades de kg o toneladas. Tonelada (T) o también denominada Tonelada Métrica (Tm) presenta una expresión en el sistema imperial denominada Tonelada Corta, en inglés Short Ton, y equivale a 907,18 kg. 1 Tm = 0,907 Short ton FUNDAMENTOS FISICOS Teorema de Pitágoras Establece que en todo triángulo rectángulo, el cuadrado de la longitud de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de las respectivas longitudes de los catetos. Si en un triángulo rectángulo hay catetos de longitud A y B, y la medida de la hipotenusa es C, entonces se cumple la siguiente relación: a² + b² = c² Las razones trigonométricas expresan que seno = razón entre cateto opuesto y la hipotenusa sen (α) = a / c coseno: razón entre cateto adyacente y la hipotenusa cos (α) = b / c tangente: razón entre cateto opuesto y el adyacente tan (α) = a / b Este teorema es de vital importancia en temas de izaje de cargas debido a que en los triángulos rectángulos siempre están presentes, y a partir de aquí se pueden calcular tensiones y longitudes de los ramales.

Centro de gravedad (CG) Se denomina CG al punto donde el peso de la carga se encuentra concentrado, es identificado con un círculo bicolor y para una maniobra segura es vital conocer la ubicación del CG en la carga. En izajes con sistemas de dos ramales el CG siempre debe estar ubicado por debajo de los puntos de elevación, ver condición no estable de la izquierda en la siguiente imagen; en el caso de la figura la carga al ser elvada gira 180° resultando en una maniobra extremadamente peligrosa. En las imágines centrales se aprecia que una vez realizado el izaje de la carga, el CG se posiciona alineado con el gancho de carga. La condición de estabilidad se alcanza realizando el eslingado de forma que el CG quede alineado con el gancho de izaje previo a la elevación.

Para lograr este eslingado surgen distintas opciones que permiten obtener la longitud deseada del ramal, entre ellos encontramos; eslingas de cadena con gancho acortacadena (fig. a), aparejos a palanca (fig. b) o tensores forjados aptos para izaje (fig. c)

Fig. a

Fig. b

Fig. c

Determinación del peso de la carga Es importante en cualquier operación de izaje de cargas conocer el peso a elevar; esta información puede obtenerse mediante documentación, catálogos, especificaciones del fabricante, dinamómetros u otras fuentes confiables. Cuando la información no esta disponible resulta necesario calcular el peso de la carga. Algunos materiales como las tuberías o perfiles de acero es fácil localizar tablas con la información de peso por metro lineal o unidad de longitud, estos cálculos son mas simples ya que conociendo estos valores se resuelve con un simple cálculo.

Ejemplo 1; calcular el peso un perfil normalizado IPN 140 de 6 metros de longitud. P= 14,4 kg/m * 6 m = 86,4 kg

Hay otros casos que para calcular el peso de cualquier carga, es necesario determinar su volumen, y conocer su peso especĂfico. Con las siguientes tablas se pueden calcular la mayorĂa de las cargas.

Ejemplo 2; calcular el peso de la siguiente lámina de acero:

El primer paso es calcular el volumen de la pieza, mediante el producto del largo, ancho y espesor: V = Largo x Ancho x Espesor V = 2m x 1m x 0,04m V = 0,08m³ Como son dos láminas, multiplicamos por 2 el volumen de la lámina que acabamos de calcular, entonces: Volumen total = 0,08m3 x 2 = 0,16m³ Ahora, para calcular el peso total de las láminas, multiplicamos el volumen total por el peso específico del acero (7850 Kg/m³): Peso = Peso específico x Volumen total Peso = 7850 Kg/m³ x 0,16m³ Peso = 1256 Kg Ejemplo 3; calcular el peso del siguiente tanque vacío y sin refuerzos en el interior: Altura (h): 6 m - Diámetro: 2 m Espesor: 12,7 mm

Método 1 para calcular la superficie Superficie lateral = 2 r h = 2 * 3,14 * 1m * 6m = 37,68 m² Superficie tapas = 2 r² = 2 * 3,14 * (1m)² = 6,28 m² Superficie total = 37,68 m² + 6,28 m² = 43,96 m² Método 2 para calcular la superficie Superficie total= 2 r (h+r) = 2 * 3,14 * 1m (6m+1m) = 43,96 m² Vol. chapa tanque = Sup total * espesor chapa = 43,96 m² * 0,0127 m = 0,56 m³ Peso tanque = Vol. chapa * peso espec. acero = 0,56 m³ * 7850 kg/ m³ = 4396 kg 8

UNIDAD 3 – FORMAS DE IZAJE

DEFINICIONES ESPECÍFICAS DE IZAJE Izaje de carga; operación considerada de alto riesgo en la manipulación de cargas pesadas, se aplica para cargas suspendidas, no apoyadas, y refiere a la acción de elevar o bajar una carga que se encuentre liberada y en forma vertical. Equipamiento de izaje; se refiere a las maquinarias que realizan tareas de izaje, entre ellas encontramos grúas de todo tipo, polipastos, malacates, etc. Accesorios o Elementos de izaje; son aquellos que se utilizan para vincular el equipo de izaje con la carga, entre ellos encontramos eslingas de acero, de cadena, de fibra sintética, grilletes, cáncamos, garras, dispositivos magnéticos, ganchos, terminales, etc. Capacidades de carga Hay varios conceptos que refieren en forma práctica a lo mismo y es la carga máxima autorizada para utilizar un accesorio o equipamiento de izaje, a continuación se detallan: Carga de trabajo (CT); es el término utilizado para identificar la capacidad máxima de carga que se autoriza a utilizar un elemento en condiciones seguras, con este término identificamos en OF las eslingas fabricadas por nuestra compañía. Safe Working Load (SWL); en español, Carga Segura de Trabajo, es un concepto que data de los años 90´s y algunas normas ya lo definen con los conceptos de los siguientes párrafos, es utilizado en equipamiento de izaje como grúas, polipastos, guindolas, cestas de carga, etc. Rated Capacity (RC); en español, Capacidad Nominal de un equipamiento como grúa o polipasto que NO consideran los accesorios como parte de la carga, estos accesorios son todos los involucrados entre la pluma de la grúa y la carga (cable, percha, pasteca, gancho, etc). Maximun Rated Capacity (MRC); en español, Capacidad Máxima Nominal de un equipamiento como grúa o polipasto que SI consideran los accesorios como parte de la carga, este es un concepto mas actual que aplica a estos equipos. Working Load Limit (WLL); en español, Carga Límite de Trabajo, es un concepto utilizado en accesorios de izaje como grilletes, cáncamos, ganchos, pastecas, etc.

Minimum Breaking Load (MBL); en español, Carga Mínima de Rotura es el valor mínimo de la fuerza que un elemento debe soportar sin alcanzar la rotura. En accesorios de acero forjado se pueden presentar deformaciones permanentes antes de alcanzar este valor mientras que en elementos sintéticos o cables de acero se produce la rotura prácticamente sin deformación plástica o permanente. Safety Factor (SF); en español, factor de seguridad (FS) es el cociente entre la carga mínima de rotura y la carga de trabajo. Este es un concepto tradicional que tiende a ser reemplazado por Design Factor o Factor de Diseño. Este valor generalmente es definido por una norma específica, un requerimiento legal o un requisito del cliente; es último no puede ser inferior al definido por norma o legalmente. Este factor es una reserva que soporta los efectos dinámicos de la carga, desgaste aceptable y efectos no deseados en el izaje y nunca debe tomarse como factor de carga de la operación. A continuación algunos FS comúnmente utilizados: Eslingas de cadenas: 4 (cuatro) – Norma EN 818 y EN 1677 Eslingas de cables de acero: 5 (cinco) – Norma IRAM 5221 Grommets: 5 (cinco) – Norma ASME B 30.9 Eslingas sintéticas: 7 (siete) – Norma EN 1492 Eslingas sintéticas: 6 (seis) – Norma IRAM 5378 Grilletes grado 6: 6 (seis) – Norma EN 13889 Grilletes grado 8: 5 (cinco) – Norma ASME B 30.26 y US Fed. Spec. RR-C-271 Ganchos para eslingas grado 4: 6 (seis) – Norma EN 1677-5 Ganchos para eslingas grado 8 o mayor: 4 (cuatro) – Norma EN 1677-2 Cables de acero Cable de izaje en general: 5 (cinco) Cable de izaje para puente grúa: 5 (cinco) Norma: ASME B 30.10 / CMAA 70 Cable para grúa móvil: 3,5 (izaje) – 3 (pluma) – 6 (antigiro) – Norme: ASME B 30.5 Cable para izaje de personas: 8 (ocho) – Ley 19.587 de Seguridad e Higiene Laboral.

FORMAS DE ESLINGADO Existen diversas maneras de conectar la carga a elevar; esto depende básicamente del peso, geometría y características de la misma. Eslingado con un (1) ramal Existen tres formas básicas de conectar una carga con esta modalidad; tiro directo o también llamado vertical simple; en lazo simple, también llamado de ahorque o choker y vertical doble o tiro doble.

Eslingado con dos (2) ramales Como lo muestra la imagen aquí surge un ángulo, alfa en este caso, que afecta en forma directa a la capacidad del elemento debido a la fuerza resultante que tiene que realizar la eslinga para elevar la carga.

Cuando mayor es este ángulo, menor es la capacidad de levantamiento que posee el elemento. Los fabricantes deben adoptar en forma arbitraria un determinado ángulo y definir la CT indicando el mismo, OF adopta un ángulo de 45° entendiendo que es un valor conservativo para un izaje en condiciones normales.

Eslingado con tres (3) y cuatro (4) ramales Se parte de la premisa que no es correcto repartir la carga en los 4 ramales debido a varios aspectos físicos que interactúan; para que la carga se distribuya en forma uniforme se tienen que dar algunos aspectos tales como; centro de gravedad ubicado en el centro geométrico de la carga, que la carga no tenga deformaciones durante el izaje, que las eslingas tengan la misma longitud y coeficiente de alargamiento con carga.

Por lo anteriormente mencionado lo correcto es distribuir la carga entre los tres ramales restantes y para algunas normativas más conservativas, como la DNV 2.7-1 para cargas off-shore, la carga se distribuye en sólo dos ramales.

Factor de modo (FM); o también llamado factor de cálculo, es un factor que varía la capacidad de utilización de un elemento de acuerdo a cada forma de eslingado. Cuando se fabrican eslingas de ramas múltiples la CT del accesorio se indica en una placa de identificación; indicando, entre otras cosas, este valor y un ángulo arbitrariamente definido por OF de 45° respecto a la línea vertical.

Con el uso de este FM se resuelve fácilmente la capacidad necesaria en cada elemento cuando se realizan izajes de ramas múltiples con eslingas individuales. Este factor de modo considera rangos de ángulos entre 0°-30°, 30°-45° y 45°-60° con la salvedad de las eslingas de cadena que sólo considera entre 0°-45° y 45°-60° estos especificado normativamente.

Factor de modo para eslingas sintéticas y de cable de acero

Factor de modo para eslingas de cadena

A continuación, utilizando estos conceptos, calcularemos las CT necesarias para las distintas configuraciones.

Cálculo de eslingas según el FM Ejemplo 1; para una carga de 8,5 t y un ángulo de 38° respecto a la vertical, se necesitarán eslingas de: 8,5 t / (0,8 * 1,41) = 7,6 t en cada ramal

Ejemplo 2; para una carga de 4,5 t y con dos eslingas ahorcadas en tiro directo, se necesitarán eslingas de: 4,5 t / (0,8 * 2) = 2,9 t en cada ramal

Ejemplo 3; para una carga de 4 t y un ángulo de 15° respecto a la vertical, se necesitarán eslingas de: 4 t / 2,6 = 1,6 t en cada ramal

Ejemplo 4; para una carga de 2 t y un ángulo de 45° respecto a la vertical, se necesitarán eslingas de: 2 t / 1,41 = 1,5 t en cada ramal

Ejemplo 5; para una carga de 1,5 t y las longitudes que se muestran, se necesitarán eslingas de: coseno: razón entre cateto adyacente y la hipotenusa cos ang = 5m/6m = 0,83 cosˉ¹(0,83) = 34° Entonces: 1,5 t / (1,73*0,8) = 1,1 t en cada ramal Nota: hay diversas app gratuitas para celular que permiten determinar los ángulos en forma directa. P.e: “Tri-func”, “Pythagorus”, “Calculadora de trigonometría”, etc.

Ejemplo 6; para una carga de 15 t y con el CG desplazado, surgirán distintas tensiones en ambas eslingas y estas dependerán de la posición y ángulo que adopten. Datos: Peso (W): 15 t L1= 8,80 m H1= 6,20 m A= 6,20 m L2= 6 m H2= 5,20 m B= 3 m

Tensión eslinga 1 = W * B/(A+B) * L1/H1 = 15 t * 3 m (6,20m+3m) * 8,80m/6,20m = 15 t * 0,32 * 1,41 = 6,77 t Tensión eslinga 2 = W * A/(A+B) * L2/H2 = 15 t * 6,20 m (6,20m+3m) * 6m/5,20m = 15 t * 0,67 * 1,15 = 11,55 t Para este ejemplo el tensor forjado a instalar en la eslinga 1 debe ser Green Pin G6313 con una CT 6,9 t y rosca de 1¼”.

Perchas de izaje En ocasiones y para que las tensiones provocadas por los ángulos no se trasladen a las cargas se utilizan estructuras metálizas denominadas perchas, dentro de esta familia encontramos gran diversidad con grupos significativos Percha separadora; en inglés “spreader beam”

Como se aprecia en el diagrama de esfuerzos superior, la finalidad es evitar el efecto de los ángulos sobre la carga, trabajando las eslingas inferiores en tiro directo. 16

Las eslingas superiores se ven afectadas por los ángulos y las tensiones se calculan como vimos en el capítulo anterior. De este modelo surgen, con el mismo principio y finalidad, los cuadro de izaje o spreader frames. OF es distribuidor de la línea Modulift de Reino Unido que cuenta con una linea completa entre 12 y 100 t de capacidad.

Percha de izaje; en inglés “lifting beam”, principalmente tienen la misma función en cuanto a los ángulos que las perchas anteriores pero en general se utilizan en sitios donde la altura es limitada, por ejemplo en lugares cerrados con gruas puente. Es habitual que estos productos se fabriquen a medida de la necesidad, proyectos que llevamos a cabo con nuestra empresa de servicios CHECKLIFT

Como se aprecia en el diagrama de esfuerzos este sistema trabaja completamente diferente al anterior y no son compatibles entre si.

UNIDAD 4 – MATERIALES MATERIALES UTILIZADOS A modo de resumen, mas adelante nos explayaremos en el tema, para la fabricación de accesorios de izaje y temas vinculados se utilizan: Aceros Aceros forjados; para accesorios de alta resistencia como cadenas, ganchos, terminales de cable, grilletes, etc. Acero al carbono; para construcción de perchas, dispositivos, casquillos de eslingas de acero. Alambres de acero trefilado; para cables de acero y riendas. Materiales sintéticos Poliester; para construcción de eslingas de fibra sintética, cabos navales, es la fibra mas utilizada en este ámbito. Polipropileno; para fabricación de eslingas o cabos navales. Poliamida; conocida comercialmente como Nylon®; para fabricación de eslingas o cabos navales. Polietileno de alto módulo; conocido comercialmente como Dyneema®, para eslingas de alta performance, cabos especiales o protectores anti corte.

CABLES DE ACERO En la siguiente figura se aprecia un esquema general del cable de acero, sin mayor detalle nos ayudará a entender los siguientes conceptos.

Materia prima A partir del alambrón de acero proveniente de la industria siderúrgica, con un diámetro de alambre entre 6 y 9 mm, se procede a una deformación en frio mediante un proceso llamado trefilado, con este proceso se alcanzan los diámetros de alambres que conformarán los cordones y finalmente los cables de acero. La composición química de los alamabres es; carbón entre 0,4% y 1%, manganesio entre 0,3% y 1%, silicio entre 0,1% y 0,3%, fósforo y azufre 0,05% máximo. En esta etapa se realizan varios procesos con la finalidad de obtener las propiedades mecánicas y tratamiento superficial del alambre para finalmente conformar el cable.

Patentado: tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre aproximadamente a 950 °C, y una vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente a un valor cercano a 500 °C. Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el trefilado. Decapado: consiste en preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante ataques químicos y posteriormente un proceso de limpieza. Trefilado: los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Tratamiento superficial: proceso de galvanizado por inmersión o electrolitico en el caso de alambres galvanizados. Acabado: una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.

Grados de cables de acero Los distintos fabricantes utilizan información técnica similar pero codificada en forma diferente en algunos casos, en la siguiente tabla se aprecia el grado del cable que representa la carga de rotura de los alambres.

Nuestro stock está compuesto principalmente por cables grado 1960 N/mm² salvando las medidas de cable de mayor diámetro (58 mm, 64 mm y 76,2 mm) y las riendas. Alambres galvanizados y naturales El galvanizado es un recubrimiento sobre los alambres que protege al cable de la oxidación, posterior corrosión con pérdida de sección metálica y consecuente pérdida de carga de rotura; la corrosión severa es uno de los motivos de rechazo que las normas de inspección identifican como criterio de descarte para un cable de acero. Para los cables de acero que se utilizan para fabricar eslingas es recomendable que tengan este recubrimiento cuando las eslingas no se almacenen adecuadamente. Los cables de acero que serán parte de máquinas con sistemas de arrollamiento y adecuadamente lubricados pueden funcionar cables sin este recubrimiento, estos cables se denominan cables “naturales o negros”. Hay cables especiales compactados galvanizados diseñados específicamente para máquinas que por su operación pueden permanecer ante condiciones climáticas adversas como en el caso de las grúas de muelle o barcos. Las riendas, por sus características de utilización, en su gran mayoría son galvanizadas con una capa de zinc que varía entre 40 gr/m² y 90 gr/m² para el galvanizado electrolítico y entre 140 gr/m² y 210 gr/m² para el galvanizado en caliente. Preformado Es un procedimiento de fabricación en la técnica de los cordones de acero, con el cual se consiguen en éstos grandes ventajas. Estos cordones no difieren de los cordones ordinarios en su aspecto externo, ni en su formación. La diferencia está en que los alambres reciben, antes de ser cableados, la forma helicoidal que adoptarán más tarde, cuando el cordón está terminado. En los cordones ordinarios, los alambres son rectos y al cablearlos toman su forma de hélice que la elasticidad del material trata de deshacer, pero que se mantienen en su lugar por el rozamiento que entre ellos se produce y además por las ataduras que sujetan los extremos de los cordones. Los cordones así torcidos tienen tendencia a volver a su estado inicial recto y esto origina tensiones interiores que se suman a las fatigas de trabajo de los cordones. En los cordones preformados estas tensiones se eliminan, prolongando su vida útil. 20

Cabezal de preformado

Post-formado Es otro de los procedimientos de fabricación, en la cual se logra que el cordón se libere de las tensiones resultantes de su cableado, resultando fácil de manipular. Paso La longitud del paso está determinada por normativas y se encuentra entre 6 y 10 veces el diámetro para cables de acero y entre 12 y 19 veces para riendas. Los cables de paso corto soportan mejor los esfuerzos dinámicos mientras que con los cables de paso largo se logran mayores cargas de rotura. Los fabricantes de cables buscan un equilibrio entre el paso permitido, la productividad de la instalación y la mejor performance del cable. Rienda Se denomina así a un cable mono-cordón compuesto por 7, retorcidos entre sí, en un sentido o en sentidos opuestos; instalaciones donde la flexibilidad no es un requerimiento como guarda, tensores fijos, hormigones pre-tensados, chimeneas, mástiles, etc.

19 o 37 alambres que se utiliza en en el caso hilos de arriostramiento de

La norma de construcción es la IRAM 722 La conformación se denomina por el número de cordones seguido de la cantidad de alambres; por ejemplo 1x7, 1x19, 1x37, etc. En la imagen de la derecha se aprecia una rienda de 1x7. Y debajo se observan las riendas más comúnmente utilizadas.

Cables de acero Los componentes principales se pueden apreciar en la siguiente imagen y la construcción depende principalmente del uso al cual se destinará el cable.

Diámetro de un cable de acero Inicialmente se define como el diámetro a la menor circunferencia que circunscribe los cordones externos del cable de acero. Para medir este valor vital utilizar instrumentos adecuados y de la forma correcta. En la imagen de la derecha se aprecia la correcta ubicación del instrumento en el cable. Existe una diferencia entre el diámetro nominal y el diámetro efectivo, también llamado diámetro real; en la enorme mayoría de los casos el diámetro real es mayor al diámetro nominal. También es cierto que el cable puede presentar diferentes medidas de diámetro durante su longitud, por lo que normas específicas como la ISO 2408 e IRAM 547, para cables de acero de uso general, establecen que el diámetro se determina a través del registro de cuatro medidas de diámetro distanciadas un metro como mínimo y con el cable sin tensión; de aquí surge un nuevo concepto que es el “Diámetro Medido” que se determina a través del promedio aritmético de estas cuatro mediciones. DM (diámetro medido) = (D1+D2+D3+D4) / 4 La norma EN 12385-4 establece esta diferencia entre el rango de -0% y +5% para diámetros nominales ≥ 8 mm y aún mayor para diámetros entre 3 y 8 mm de diámetro nominal. Recomendaciones API (American Petroleum Institute) y reglamentaciones americanas para la industria del Oil & Gas establecen valores de tolerancia entre el -1% y el +4%. Los cables Verope® mantienen valores de tolerancia entre el +2% y el +4%.

Alma de un cable de acero Hay tres tipos de alma posibles para un cable de acero; alma de fibra sintética (fiber core - FC), alma de acero de cable independiente (independent wire rope core – IWRC) o alma de cordón independiente (independent wire strand core – IWSC ó simplemente wire strand core - IWS), a continuación se detallan: Alma de fibra sintética; o también de fibra natural, no aporta resistencia de ningún tipo al cable pero permite obtener un cable de gran flexibilidad; está destinado típicamente a la construcción de eslingas de acero. Los cables galvanizados que hay usualmente en stock son de este tipo.

Alma de acero de cable independiente; en este caso el alma aporta resistencia a la tracción y al aplastamiento, este último efecto siempre presente cuando el cable se arrolla en tambores, pasa por poleas o está en contacto con las cargas para el caso de las eslingas.

Alma de acero de cordón independiente; en este caso el alma también aporta resistencia a la tracción y al aplastamiento del cable, es un cable que tiene una performance menor al anterior por lo que no es usual encontrarlo ni tampoco disponemos de stock.

Tipos de cordón Cordón común de capa simple; normalmente de 7 alambres con uno de ellos en forma central, formación usual 1+6=7 A continuación el esquema de un cable 6x7 AF

Cordón Seale; construcción que en la última capa posee alambres de gran diámetro que otorgan gran resistencia a la abrasión; formación más común 1+9+9=19 A continuación el esquema de un cable 6x19S AA

Cordón Filler; construcción con dos capas de alambres e hilos más finos de relleno; otorgan buena resistencia al aplastamiento con mayor sección metálica, formación más común 1+6/6+12=25 A continuación el esquema de un cable 6x25F AA

Cordón Warrington; construcción típica con alambres exteriores de dos diámetros diferentes, formación más común 1+6 +6/6=19 A continuación el esquema de un cable 6x19W AF

Cordón Warrington Seale; combinación de las anteriores que conjuga las mejores características, alambres finos interiores aportan flexibilidad y capa exterior con alambres relativamente gruesos aportan resistencia a la abrasión; formación más común 1+7+7/7+14=36. A continuación el esquema de un cable 6x36WS AA

Flexibilidad Por lo citado anteriormente se deduce que los cables con mayor cantidad de alambres son más flexibles y por lo tanto con mayor resistencia a la fatiga por flexión. Mientras que los cables con menor cantidad de alambres poseen mayor resistencia a la abrasión y menor flexibilidad.

Radios de curvatura para cables de acero según la construcción En la siguiente tabla se aprecia la relación mínima recomendada para curvatura en cables de acero según su clase, siendo: D: diámetro del tambor o polea d: diámetro del cable

Por ejemplo; un cable Ø 22 mm. construcción 6x19 requiere de un tambor de arrollamiento de diámetro mínimo de 770 mm; mientras que para el mismo diámetro pero construcción 6x36 requiere de un tambor de 528 mm y para un Veropro 8 un diámetro de 440 mm. 25

Tipos de torsión Los cables de acero se presentan en cuatro opciones respecto a su torsión, en la imagen a continuación se pueden apreciar.

Por la forma en que se ven torsionados se pueden reconocer las letras “Z” y “S”, que también es otra forma de indicar la torsión de cables, cordones y cabos; cuando se indican en mayúscula corresponde a la torsión del cable y cuando se indican en minúsculas corresponden a la torsión el cordón; entonces: sZ = torsión regular derecha zS = torsión regular izquierda zZ = torsión lang derecha sS = torsión lang izquierda

Los cables de torsión regular presentan las siguientes ventajas: -

Mejor estabilidad estructural Se permiten mayor cantidad de alambres rotos Fácil identificación de los alambres rotos

Mientras que los cables torsión lang presentan las siguientes ventajas: -

Mejor contacto superficial en poleas Mayor resistencia al desgaste Mejor comportamiento ante cargas de impacto Mejor comportamiento en arrollamiento en tambores de capa múltiple 26

Para usos normales en nuestra industria la torsión utilizada es la torsión regular, preponderando la regular derecha y para casos especiales la regular izquierda; la torsión lang es utilizada sólo en casos especiales en la industria de la minería pesada, ascensores de alta velocidad y entre otras. Cables con resistencia a la rotación Todo cable de acero sin resistencia a la rotación presenta una torsión sobre su eje longitudinal cuando es sometido a carga de tracción, ciertamente las técnicas de preformación han logrado reducir este efecto; también este efecto carece de significancia cuando se instalan cables con sistemas de multiplicación de fuerza a través de poleas donde las torsiones de los cables se compensan. Hay cables que se fabrican en capas torsionadas en forma invertida, decir la capa externa con torsión derecha y la interna con torsión izquierda o viceversa; por lo que torsión resultante en el cable es nula o dentro de los parámetros establecidos para la norma ISO 21669 y EN 12385-3 donde requiere que un cable con una longitud de 1000 diámetros y con una carga del 20% de la CMR tenga un ángulo de torsión resultante entre -360° y 360°. Para este tipo de cables se emplean construcciones 19x7, 35x7 y sus variables.

Cables de alta performance La tecnología permite fabricar cables de acero que alcanzan mayores cargas de rotura, mayor durabilidad y manteniendo una flexibilidad similar a cables estándar con alma de acero. Estas tecnologías son; cableado en paralelo, compactación de cordones, compactación del cable terminado e inyección de plástico en el interior del cable. En la siguiente imagen se puede apreciar el cableado de un cordón estándar y uno especial; este proceso logra un mejor acomodamiento de los alambres otorgando flexibilidad y mayor vida útil.

La compactación de cordones tiene varias ventajas; inicialmente permite aumentar el factor de relleno (fill factor) manteniendo el diámetro del cable y de esta forma aumentar la resistencia a la tracción del cable; adicionalmente, la compactación también aumenta la superficie de contacto del cable con las poleas, esto provoca una disminución de la presión de contacto otorgando una mayor vida útil de cables y de las poleas. Se define como factor de relleno al cociente entre la sumatoria de la sección de los alambres y el diámetro real del cable. Este Factor de Relleno en cables varía entre 0,46 y 0,75; es decir que el volumen de acero en el cable se encuentra entre el 46% y 75%; es lógico que los cables con alma de acero poseen mayor factor de relleno que los cables con alma sintética y a su vez los cables compactados poseen mayor factor que los anteriores. Para citar algún ejemplo un cable 6x25F+FC posee un factor de relleno de 0,50, mientras que un cable 6x25F+IWRC posee un factor de relleno de 0,58 y un cable de 8 cordones compactados como el Veropro 8 posee un factor de relleno de 0,67.

En el cuadro anterior se aprecia la comparación de diferentes tipos de cables en cuanto a los puntos de contacto y superficie de apoyo en poleas. 28

La menor presión de contacto favorece y prolonga la vida útil de cables y poleas. ORTIZ FISCHER dispone en forma usual de los siguientes modelos de cables de alta performance marca Verope®. Veropro 8; con 8 cordones compactados e inyección plástica, torsión derecha e izquierda sólo en algunas medidas, naturales y galvanizados con diámetros entre 8 y 32 mm. Verotop E; con resistencia a la rotación, con cordones externos compactados, en diámetros entre 8 y 20 mm. Verotop; con resistencia a la rotación, con todos los cordones compactados, en diámetros entre 18 y 24 mm. En resumen, estos cables de alta performance tienen aproximadamente un 25% más de carga de rotura que un cable 6x36 IWRC manteniendo las condiciones de flexibilidad y aumentando la vida útil.

Por qué instalar un cable de alta performance Carga de rotura En el siguiente cuadro se aprecia la relación entre cargas de distintos tipos de cables estándar y especiales.

Para los cables sin resistencia a la rotación los valores comparativos arriba indicados son válidos en cables donde sus fijaciones poseen sistemas que no permiten que el cable gire sobre su eje. Particularmente en este tipo de cables este efecto disminuye significativamente la carga de rotura del cable, tal como se aprecia en el siguiente gráfico.

Durabilidad En los siguientes cuadros se aprecia la relación resistencia a ciclos de fatiga en distintos tipos de cables estándar y especiales. El cambio de color en las barras representa el punto de aceptación según ISO 4309, norma específica de inspección para cables de acero aplicados a grúas.

Un punto importante a considerar es el estado de las poleas, en el siguiente gráfico se aprecia la vida útil del cable en función del estado de las poleas, siendo 1 el diámetro real del cable coincidente diámetro de la polea. 30

Terminaciones en cables de acero A los cables de acero se le pueden efectuar diferentes tipos de terminaciones, principalmente éstas dependen del uso al que se destinará el cable y su forma de fijación. Un aspecto importante a conocer es la eficiencia que los diferentes métodos poseen, la eficiencia del método se define como el porcentaje que obtiene la unión cable / terminal respecto a la carga de rotura del cable, varía entre un 75% y 100% dependiendo del método. Terminales cónicos (Socket); pueden ser tipo abiertos y cerrados, estos aseguran una eficiencia del 100% en la fijación, antiguamente se montaban con una aleación de metal fundido llamado emplomadura (mezcla en caliente de plomo, estaño y zinc) y actualmente se utilizan resinas plásticas como Wirelock® que permiten un trabajo con mayor seguridad ya que se realizan a temperatura ambiente. Se pueden utilizar en cualquier tipo de cable. La principal desventaja de este método es que no es desarmable por lo que su uso principal está dado en la confección de tensores de todo tipo donde no se requiera el desmontaje normal del terminal. En casos donde el cable sufra daños y deba reemplazarse por un cable nuevo, este tipo de terminal puede ser re-utilizado previa inspección por una persona competente.

Terminales cónicos desarmables (Socket de conexión rápida); es una versión similar al anterior pero con un diseño mejorado que permite el desarme cuando se requiera, esto hace que este tipo de terminal se utilice frecuentemente en grúas móviles que por su operación se deben desmontar ante cada cambio de configuración de la grúa.

Resina Wirelock; es la utilizada para las fijaciones anteriores y la cantidad aproximada de producto se determina con la siguiente tabla, las presentaciones del producto vienen entre 100 cc y 2000 cc y se debe calcular la cantidad de resina en función de la cantidad de terminales a montar. La resina se prepara según el kit y el excedente no es re-utilizable. 31

Terminales con cuña; también llamado bolsillo, es un modelo desarmable donde el cable se fija mediante la presión que le provoca la cuña sobre el cuerpo del terminal; esta presión sobre el cable lo convierte un punto donde el sistema pierde eficiencia por este efecto. La eficiencia de este sistema es del 80% y se recomienda en cables con alma de acero de torsión regular. En cables con alma de acero o torsión lang el sistema no es recomendado.

Terminales con grampas prensacables; sistema que se monta en instalaciones fijas o temporales, este método no está permitido para fabricar eslingas de izaje. Si bien existen grampas livianas y pesadas; sólo las pesadas de cuerpo forjado de acuerdo a EN 13411-5 Tipo B son aptas para izaje de cargas y deben ser utilizadas de acuerdo a la siguiente tabla. La eficiencia de este sistema es del 75%

Terminales con grampas dobles; un diseño superador al modelo anterior que funciona en todas las medidas con sólo dos grampas; se fabrican de acuerdo a EN 13411-3 y son aptas para izaje. No se permite la fabricación de eslingas con este método. La eficiencia de este sistema es del 90%

Ojales entrelazados; están basado en los requisitos de la norma EN 13411-3 método tipo A y es un sistema que generalmente se utiliza para fabricar eslingas donde siempre se utiliza casquillo de acero. A este sistema se lo denomina comúnmente método flemish, de ojal entrelazado o de seguridad redundante; ya que el propio entrelazado ya le otorga resistencia y el casquillo lo asegura adicionalmente. Como aspectos positivos posee el mencionado en el párrafo anterior y además todos los alambres excedentes permanecen dentro del casquillo eliminando la posibilidad que los alambres lastimen a las personas o dañen las cargas durante la manipulación. En cuanto a limitaciones, sólo puede ser utilizado en cables de seis u ocho cordones. La eficiencia de este sistema varía entre el 89% y 96% dependiendo del tipo de alma y diámetro del cable. Para fabricar eslingas de acero para izaje ORTIZ FISCHER utiliza este método en forma excluyente.

Ojales de contacto; están basados en los requisitos de la norma EN 13411-3 método tipo B y es un sistema que generalmente se utiliza para fabricar eslingas donde se utiliza casquillo de aluminio. Puede ser utilizado en cables cualquier tipo y es bastante más compleja la selección del casquillo y el método de control post-prensado; esto es un aspecto crítico porque la seguridad del ojal la otorga solamente la presión del casquillo sobre el cable. La eficiencia de este sistema es del 90%. 34

Guardacabos; es un refuerzo metálico que se instala en los ojales con la finalidad de otorgarle una resistencia mecánica adicional en una zona crítica donde frecuentemente un cable se encuentra en presencia de cantos vivo o radios de curvatura menores a los recomendados. Existen varios tipos según la necesidad de protección.

ESLINGAS CABLES DE ACERO Definición Es un tramo de cable de acero con sus extremidades provistas de ojales, destinado típicamente a servir como herramienta de izaje. Textualmente la norma IRAM 5221 prefiere la palabra “eslinga” a los sinónimos comúnmente usados “linga” y “estrobo”. Características principales Norma de fabricación: IRAM 5221 – Con ojal entrelazado tipo A; cumple también con la norma americana ASME B.30.9-2 Factor de seguridad: 5 a 1 Certificación: además de la certificación de calidad emitida ORTIZ FISCHER, estos productos cuentan con certificación de tercera por parte otorgada por IRAM, por lo que estos productos certificados por IRAM se entregan con una identificación particular. Esta certificación alcanza los productos fabricados en planta Rosario y con diámetros hasta 52 mm. Un aspecto importante a considerar es que para la fabricación deben utilizarse componentes en estado nuevo; es decir que cables y/o accesorios usados no pueden utilizarse para la fabricación de eslingas normalizadas. Cuando por alguna circunstancia se fabrica un producto con material propiedad del cliente, se entrega sin Certificado de Calidad ni CT establecida. Cable de acero utilizado: en general marca KISWIRE procedente de Korea o Malasia, fabricado de acuerdo a ISO 2408 / IRAM 547. En eslingas construcción construcción cambiar y es

con alma textil construcción 6x19 entre diámetros 6,3 y 19 mm y 6x36 para diámetros entre 22 y 38 mm; en eslingas con alma de acero 6x36 entre 9,5 y 76,2 mm de diámetro. La construcción del cable puede sólo orientativa.

Las eslingas con alma textil pueden ser fabricadas con cable galvanizado, otorgando una protección especial contra los efectos de la oxidación. La norma IRAM no contempla cables compactados ni con diámetro menor a 6 mm; por lo ante alguna necesidad aunque se pueda fabricar la eslinga el certificado indicará un cable con terminales de acuerdo a EN 13411. Casquillo: galvanizado, de acero al carbono marca ROCON procedente de Alemania. Accesorios: las eslingas de ramales múltiples son fabricadas con anillas de acero AW o VAW grado 10 marca Pewag procedentes de Austria y con un factor de seguridad de 5 a 1. Por una cuestión de cargas sobre el plano de los accesorios, en eslingas de uno y dos ramales se utilizan anillas simples AW y para eslingas de tres y cuatro ramales anillas con sub-ensambles VAW. En algunas ocasiones, cuando las anillas se deben conectar a ganchos relativamente de gran tamaño, se pueden utilizar anillas con dimensiones especiales como las VLW.

En la parte inferior se pueden fabricar con ganchos de ojo P-6714, orientables P-6703, corredizos P-6706 de la marca Green Pin y con ganchos de ojo HSW, automáticos LHW o de boca ancha FW

Temperatura de trabajo: para eslingas con alma textil entre -40°C y 100°C y para alma de acero -40°C y 150°C Afectaciones químicas: limitaciones de uso ante sustancias o vapores de origen ácido de concentración elevada, empeora la situación con temperatura elevada y exposición prolongada.

Dimensiones; en la imagen superior se observan las dimensiones de una eslinga de cable de acero, estas deben tomarse con el producto en estado nuevo y apoyado sobre una superficie plana y firme; es decir que una eslinga usada posee una longitud mayor al valor nominal principalmente por las deformaciones normales provocadas en la zona del ojal. Por lo mencionado en el párrafo anterior si un cliente necesita cambiar una eslinga de tres o cuatro eslingas que trabajen en conjunto se deben reemplazar la totalidad ya que no es probable que la eslinga entregada tenga la misma longitud que las anteriores.

Respecto a la tolerancia de fabricación, la norma establece que la longitud de la eslinga debe ser ± 1 % o 2 diámetros de cable, lo que resulte mayor. Cuando se especifiquen dos o más eslingas “hermanadas”, la diferencia de largo entre ellas debe ser menor o igual a 0,5% del largo o una vez el diámetro del cable, lo que fuera mayor. En cuanto a la longitud del ojal es de ± 10 %. Longitud mínima; aunque está establecido en tablas, la longitud mínima de una eslinga está limitada por el proceso de producción. Como método práctico de cálculo esta longitud se puede determinar de la siguiente forma: Long. mínima = (long. guardacabo + diam. cable + long. Casquillo) x 2 + 21 diam cable En cuanto a la longitud máxima, técnicamente no existen limitaciones salvando la longitud del cable disponible.

Tipos de eslingas Se pueden fabricar distintos tipos eslingas y es tan amplio el espectro que se fabrican bajo pedido y a las especificaciones que el cliente determina. En la imagen inferior las variables comúnmente utilizadas.

Tabla de capacidades A continuación un ejemplo de una tabla de capacidades donde se puede apreciar según el diámetro del cable la eslinga la carga de trabajo según las diferentes configuraciones de uso.

Recomendaciones de uso Para el uso en lazo de eslingas de cable de acero se deben utilizar ganchos especiales llamados ganchos corredizos (Green Pin P-6706A) que deben montarse durante la construcción de la eslinga. Alternativamente se pueden utilizar grilletes considerando que el perno se ubique del lado del ojal de la eslinga, de esta forma no existe posibilidad que durante el tensado el cable gire el perno y desconecte la carga. 39