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CABLE DE ACERO

CONTENIDO Sección

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1 - Introducción . . . . . . . . . . . . . . 1 2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero . . . . . . . . . . . . . . 3 3 - Características del cable minero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4 - Inspección de cables de acero, poleas y tambores . . . . . . . . . . 17 5 - Recibo y manipulación del cable de acero . . . . . . . . . . 23 6 - Torones estructurales para cables de suspensión de pluma . . . . . 29 7 - Prácticas recomendadas para alargar la vida útil del cable de acero . . . . . . . . . . . . . 31 Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Indice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1 - Introducción El cable de acero se usa de diversas maneras para tirar, levantar o soportar uno o más objetos, o transmitir fuerzas o energía de un lugar a otro. Es un componente esencial en una amplia gama de aplicaciones, desde ascensores y andariveles para centros de esquí hasta tranvías, torres de transmisión para radioemisoras, grúas y correas transportadoras, así como también en palas y dragas mineras. Es indispensable comprender los principios que rigen el rendimiento del cable de acero en el equipo de minería de superficie para alcanzar las prácticas de máximo rendimiento y evitar el desgaste prematuro del cable de acero.

Este documento está diseñado para entregar la información básica sobre el diseño y construcción de cable de acero, y el cuidado y uso adecuado en palas y dragas. Tiene el propósito de ayudar a la gerencia de la mina, al personal de mantención y operadores del equipo a maximizar la duración y rendimiento del cable de acero. Para mayor información sobre entrenamiento, selección de cable de acero y apoyo posventa, por favor contáctese con su representante de P&H MinePro® Services.

P&H Mining Equipment se reserva los derechos de propiedad de este documento y la información presentada en este manual es de exclusiva propiedad de P&H Mining Equipment.

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2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero Componentes El cable de acero estándar es un cable flexible hecho de alambres torcidos o trenzados para proporcionar resistencia tensora. El cable de acero consta de tres componentes básicos: un alma central que sirve como base y sistema de soporte del cable; alambres individuales; y torones de alambres múltiples enrollados alrededor del alma central (Figura 1). Estos componentes se pueden combinar literalmente en cientos de disposiciones, lo que produce características diferentes para aplicaciones múltiples.

Alma Como la base de un cable de acero, el alma debe ser capaz de soportar la flexión normal y las cargas de compresión impuestas sobre los torones del cable. El alma de un cable de acero puede ser de fibra (FC), de acero independiente (IWRC) o de acero de torón (WSC). Un alma de fibra (FC) puede estar hecha de fibras naturales tales como manila o sisal, o de filamentos sintéticos como polipropileno o fibras de vidrio. Un alma de acero independiente (IWRC) o alma de acero de torón (WSC) está habitualmente hecha de acero. Los cables con alma de fibra ofrecen considerablemente más capacidad de flexión que el acero, pero rara vez se usan hoy en día en el equipo minero de superficie.

en los cables de acero actualmente se fabrican de acero de alto carbono, aunque también se usan otros materiales, incluidos el fierro, acero inoxidable y bronce. ALMA

ALAMBRE ALAMBRE CENTRAL

TORÓN

CABLE DE ACERO

Alambres Los alambres individuales en un cable de acero pueden ser de diámetro uniforme, pero son con más frecuencia una combinación de tamaños diferentes de diámetro dispuestos en patrones geométricos específicos. Por un amplio margen, la mayoría de los alambres que se usan

Figura 1 El cable de acero está hecho de tres componentes básicos: alma, alambres individuales y torones. Página 3

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

Torones Los torones del cable de acero pueden torcerse en algún patrón geométrico de una amplia variedad de patrones existentes. Los torones forman la base para la construcción y clasificación de los cables de acero tratados más adelante en esta sección.

Grados y acabados Como el material más comúnmente usado en la fabricación de cables de acero, el acero de alto carbono está disponible en distintos grados, según designación de la curva de resistencia del acero de arado. Esta curva se originó en Inglaterra hace mucho tiempo para diferenciar la calidad del acero usado en la fabricación de arados y se aplica desde entonces. En mayores niveles de rendimiento, los grados más comunes son: arado suave (MP); arado mejorado (IP); arado extra mejorado (EIP o XIP) y arado extra extra mejorado (EEIP o XXIP). Para propósitos comparativos, el arado extra extra mejorado (EEIP) proporciona aproximadamente un 10% de mayor resistencia nominal que el arado extra mejorado (EIP) y cerca de 25% más que el arado mejorado (IP). Se debe hacer notar que en aplicaciones que involucran alta flexión cíclica, una A mayor resistencia de los alambres no significa necesariamente una mayor resistencia a la fatiga. El acabado más común para alambres de acero es "brillante" (negro) o sin revestimiento. El acero también puede ser galvanizado, o cincado, para protegerlo contra la corrosión. El alambre "galvanizado estirado" ofrece la misma resistencia que un alambre brillante, pero el alambre que es "galvanizado al tamaño final" proporciona aproximadamente 10% menos de resistencia. Aunque la mayoría de los cables de acero no tiene revestimiento, la lubricación tanto interna como externa es esencial para permitir que el cable se doble o pliegue. Página 4

Construcción: tipos de torcido Además de sus partes componentes, el cable de acero se identifica por su construcción. Las diferencias se pueden ver en las maneras en que los alambres se tuercen para formar torones y en la forma que los torones se tuercen alrededor del alma del cable. Los diferentes tipos de torcidos se asemejan en que todos los alambres se enrollan en forma helicoidal o espiral alrededor del alambre central del torón, al igual que los torones alrededor del alma del cable. Sin embargo, los tipos de torcido difieren en que pueden estar torcidos en configuraciones “regular” o “lang”. Observe que los alambres de cables con torcido regular parecen estar alineados paralelamente al eje del cable, como se muestra en la Figura 2 “A” y “B”. En los cables con torcido lang, los alambres parecen formar un ángulo con el eje del cable, Figura 2 “C” y “D”. Se usan distintas técnicas de fabricación para producir estas diferencias.

B

C

D

Figura 2 Una comparación de torcidos de cables de acero típicos: A Torcido regular derecho; B - Torcido regular izquierdo; C - Torcido lang derecho; D - Torcido lang izquierdo.

2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero

ÁREA DE DESGASTE

ALAMBRE INTERIOR DE APOYO

ÁREA DE DESGASTE

REGULAR

LANG

Figura 3 La construcción del torcido lang proporciona una mayor área de desgaste que el torcido regular, aumentando su resistencia a la fatiga.

b a

La corona desgastada combinada con la menor longitud expuesta permite al alambre saltarse ale-

b

El torcido regular derecho se usa en la más amplia gama de aplicaciones. Los cables con torcido lang derecho y, en menor grado, los con torcido lang izquierdo se usan en muchas aplicaciones de equipos. Los cables con torcido lang izquierdo normalmente se usan en aplicaciones especiales tales como tambores de superficie plana o lisa. Los usuarios a menudo alternan entre el torcido izquierdo y el torcido derecho para minimizar el desgaste del tambor.

de los alambres exteriores. Esto aumenta la presión y el desgaste sobre el cable.

a

Además los cables con torcido regular y con torcido lang se pueden enrollar hacia la derecha, similar al enrosque en un perno derecho (Figura 2 “A” y “C”) o hacia la izquierda (Figura 2 “B” y “D”). Por esto, los diversos tipos de torcido son: torcido regular derecho (RRL), torcido regular izquierdo (LRL), torcido lang derecho (RLL) y torcido lang izquierdo (LLL).

Ventajas del torcido lang El torcido regular es más estable y más resistente al aplastamiento que el torcido lang. El torcido regular es también más común, especialmente en cables de diámetro menor, pero el torcido lang ofrece ciertas ventajas, incluida resistencia superior a la fatiga y a la abrasión. Sin embargo, hay unas cuantas disposiciones que vale la pena hacer notar. Por ejemplo, en la Figura 3, observe cómo el eje del alambre se relaciona con el eje del cable en los torones con torcido regular y con torcido lang. Cuando se dobla el cable con torcido regular, como cuando pasa sobre un tambor o polea, se ejerce la misma cantidad de flexión en las coronas

Figura 4 Las formas de desgaste en el torcido regular (arriba izquierda) y el torcido lang (arriba derecha) son distintas. Página 5

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

jándose del eje del cable, dando por resultado una resistencia menor a la fatiga, en el caso del torcido regular. Otra razón para la resistencia superior a la fatiga del torcido lang es que los alambres exteriores proporcionan cerca del 30% más de área expuesta que el torcido regular. Si se comparan las distancias de valle a valle de los alambres individuales en los dos ejemplos en la Figura 4, la distancia del cable con torcido regular es 22.2 mm (7/8") frente a 28.6 mm (1-1/8") para el torcido lang. Debido a que los alambres de los torones individuales están menos en línea con el eje del cable, hay menos flexión axial de los alambres exteriores y mayor curvatura torsional. En general, el torcido lang exhibe una superioridad de 15 a 20% sobre el torcido regular al doblarse. El torcido lang se usa en aplicaciones donde está sujeto a reiteradas flexiones y las puntas están fijas.

Una sola capa

Alambre Filler

Figura 6 La figura superior muestra algunas de las clasificaciones

Desventajas serias del torcido lang El cable con torcido lang tiene dos limitaciones serias. Primero, si cualquiera de las puntas del cable no está fija, girará severamente cuando está sometido a una carga. Segundo, no resiste fuerzas de aplastamiento contra un tambor o polea tan

Figura 5 Para evitar que los torones y alambres individuales se deshilen o "formen una escoba", se aseguran con alambre antes de cortar el cable. Página 6

2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero

Seale

Warrington

Modelos combinados, p. ej., Warrington Seale

Operación múltiple

comunes de cables de acero. Cada clasificación se basa en la disposición geométrica de los alambres y torones. bien como el torcido regular. Por lo tanto, el cable con torcido lang debe estar siempre bien asegurado en ambas puntas y nunca se debe usar sobre tambores o poleas de diámetro pequeño bajo cargas extremas. También sucede que el torcido lang no responde bien a las condiciones de enrollado deficiente en los tambores.

El torcido como unidad de medida Además de ayudar a definir la construcción de un cable, el torcido del cable también se usa como unidad de medida. El torcido de un cable es la longitud de una espiral completa de un torón alrededor del alma del cable. Medir la longitud del torcido de un cable es una parte importante de la inspección del cable y se explica en la Sección 4.

Alambre preformado comparado con el no preformado Preformar un alambre, es decir, formar alambres y torones individuales en forma helicoidal durante la fabricación, hace que los alambres y torones se tuerzan "en reposo" en el cable. El preformar el alambre también mejora la resistencia a la fatiga. El cable de acero que se usa en palas y dragas mineras es preformado. El alambre no preformado formará una "escoba" al cortarse, a menos que se asegure primero la punta apretándola con alambre (Figura 5).

Clasificaciones de los cables de acero Los cables de acero se clasifican de acuerdo a tres criterios básicos: la cantidad de torones; la cantidad y disposición de los alambres en cada torón; y una palabra o letras para describir la disposición geométrica de los torones. Algunas disposiciones son alambre Filler [de relleno] (FW), Seale (S) y Warrington (W).

Una capa: el modelo básico de cable, que consiste en alambres de diámetro uniforme envueltos alrededor de un solo alambre central del mismo diámetro. En el ejemplo (Figura 6), se muestra un torón de 7 alambres.

Alambre Filler (FW): dos capas de alambres del mismo diámetro envueltos alrededor de un alambre central en el cual la capa interior tiene la mitad de alambres que la capa exterior. Alambres Filler de diámetro pequeño de igual número que los alambres de la capa interior ayudan a dar posición y soportar las dos capas.. Seale (S): dos capas de alambres, de igual número, alrededor de un alambre central. Los alambres exteriores grandes descansan en los valles de la capa interior de alambres. Warrington (W): alambres del mismo diámetro forman la capa interior y alambres de dos tamaños de diámetro que se alternan forman Página 7

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

8x19

8x37

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Cable monotorón galvanizado de suspensión pluma

8 torones compactados

8 torones compactados rellenos de plástico

6 torones compactados

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Cable de arrastre

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Cable de izaje

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Suspensores de pluma

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Palas Izador del pluma

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Empuje y retiro

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Cable de levante

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Cable abrir balde

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Cable de suspensión pluma

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la capa exterior. Los alambres exteriores más grandes descansan en los valles y los alambres exteriores más pequeños descansan en las coronas de los alambres interiores.

Modelos combinados, p. ej., Warrington Seale (WS): dos o más de los modelos anteriores combinados en una sola operación. En el ejemplo (Figura 6), una capa interior de Warrington se combina con una capa exterior de Seale. Otro tipo de modelo combinado es Seale Warrington Seale (SWS).

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6 torones compactados rellenos de plástico

6x55/6x61 SWS

6x41 WS

6x49 SWS

Dragas Cable de izaje de pluma

6x26 WS

6x25 FW

Guía para la selección de cable de acero

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Operación múltiple o 2-Op: torones que requieren dos operaciones de fabricación separadas, en las cuales uno de los modelos anteriores se cubre con una capa exterior de alambres de diámetro uniforme. La segunda operación se requiere para proporcionar a la capa exterior una dirección o longitud del torcido diferente para cumplir con requisitos particulares de rendimiento.

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2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero

Construcción del cable de acero Además de su clase, un cable de acero también se identifica por su construcción. Por ejemplo, un cable 6x7 designa a un cable con seis torones que tienen siete alambres cada uno. Otras designaciones incluyen 6x19, 6x37, 6x61, 7x19, 7x37, 8x7, 8x19, 19x7, etc. Sin embargo, éstas son designaciones nominales que pueden reflejar o no la construcción real del cable. Cada designación incluye múltiples tipos de construcción. La clase 6x19, por ejemplo, incluye cables de 6 torones de 16 a 26 alambres por torón; la clase 6x37 incluye construcciones de 6 torones de 27 a 49 alambres por torón. Para evitar la confusión, es mejor pedir el cable de acero según su construcción, no sólo por su clasificación. Una descripción completa de la construcción de un cable de acero normalmente incluye lo siguiente: • longitud • diámetro • preformado o no preformado • dirección y tipo de torcido • acabado • grado • tipo de alma.

Por qué se debe mover libremente el cable A menudo se hace referencia a los cables de acero como una compleja máquina hecha de muchas partes móviles y con buena razón. Un cable de construcción 6x37 tiene aproximadamente 222 alambres: seis torones, cada uno con 37 alambres más el alma. Observe que la suma real puede variar según especificación y fabricante. Todos estos componentes deben ser capaces de moverse y deslizarse, tanto individualmente como en conjunto con los torones y alambres adyacentes. Para entender por qué y cómo se mueven los alambres y torones del cable, considere lo que sucede mientras un cable de 25.4 mm (1") pasa sobre una polea de 762 mm (30"). Según se muestra en la Figura 7, el cable está sujeto simultáneamente a fuerzas opuestas de tensión y compresión. Como resultado, la longitud interior del cable se contrae mientras la longitud exterior se expande.

Se pueden hacer ciertas suposiciones si se omiten una o más de estas especificaciones. Si no se indica la dirección y tipo de torcido, se supone que es torcido regular derecho (RRL). Si no aparece el acabado, se supone que es sin revestimiento o 152 mts. “brillante”. Por ejemplo: “500' 3/4" 6x21 FW pref RLL IP IWRC” La descripción anterior define el siguiente cable: longitud de 152 mts. (500'), diámetro de 19 mm (3/4"), con seis torones, 21 alambres por torón, alambre Filler, preformado, torcido lang derecho, arado mejorado y alma de acero independiente. La mayoría de los cables de acero usados para aplicaciones de tambor en aplicaciones de palas o dragas se construyen con seis, siete u ocho torones.

Figura 7 Un cable de acero que pasa sobre una polea o tambor está sujeto simultáneamente a fuerzas opuestas de tensión y compresión.

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PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

p = 3.14

32"

C=pxD 2

Perímetro exterior = 3.14 x 32 = 100.48 = 50.24" (1276.1 mm) 2 Perímetro interior = 3.14 x 30 = 94.20 = 47.10" (1196.3 mm) 2 Diferencia = 50.24 - 47.10 = 3.14" o aproximadamente 3-1/8" (79.4 mm)

30" 1"

Figura 8 La diferencia entre las flexiones interior y exterior del cable de acero es aproximadamente 79.4 mm (3-1/8").

Al usar la fórmula matemática para el perímetro de un círculo (donde C es el perímetro y D el diámetro), la parte exterior de la flexión es alrededor de 79.4 mm (3-1/8") más larga que la flexión interior (Figura 8). Obsérvese que dividimos el perímetro en 2 porque el cable está en contacto con sólo la mitad de la circunferencia de la polea. Para permitir que el cable se ajuste a este tipo de doblez y flexión, los espacios entre sus componentes están diseñados con precisión para tolerancias medidas en 0.0025 mm (10,000avos de una pulgada). Este tipo de contacto rozante metal sobre metal también ayuda a explicar por qué la lubricación adecuada es esencial para el rendimiento del cable de acero.

La relación D/d Los tamaños relativos del diámetro de una polea (“D”) y del diámetro de un cable (“d”) es uno de

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los factores que determina la resistencia a la fatiga y la vida útil del cable. En el ejemplo anterior, el diámetro de la polea es 762 mm (30") y el diámetro del cable es 25.4 mm (1"), produciendo una relación D/d de 30 a 1. A medida que disminuye la relación D/d, la flexión se aprieta cada vez más, aumentando la tensión en el cable, reduciendo su resistencia a la fatiga y causando el desgaste prematuro del cable. La resistencia a la fatiga en los cables de tambor es tanto una función del esfuerzo de la flexión sobre el tambor como del esfuerzo axial pulsativo desde la carga. Usar cables mayores de lo especificado dañará al esfuerzo de la flexión, pero ayudará al esfuerzo axial. Cables ligeramente mayores se han aplicado con éxito siempre que estén dentro de los límites del tamaño y separación de las canaletas. Es importante recordar que, para cualquier diámetro de cable, cambiar a un diámetro menor de polea reduce su vida útil cuando la flexión es

2 - Lo básico: componentes, construcción y clasificaciones del cable de acero

un factor determinante. Por el contrario, usar el mismo cable en una polea más grande aumenta su vida útil (Figura 9). Las poleas de diámetro mayor también tienen mayores inercias de rotación y por eso podrían acelerar el desgaste y rotura de los alambres exteriores, tal como en una aplicación de poleas-guía donde sea factor una polea que gira en exceso. 100

VIDA ÚTIL RELATIVA DEL CABLE

90 80 70 60 50 40

Figura 9 Un cable que trabaja con una relación D/d de 26 tiene una vida útil relativa de 17. Si se usa el mismo cable en una polea que aumente la relación D/d a 35, la vida útil relativa del cable aumenta de 17 a 32, una ganancia de 88%.

30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

60

LA RELACIÓN D/d

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3 - Características del cable minero

Con tantas variedades de cables de acero disponibles, clasificar los datos específicos requeridos para una aplicación particular puede ser un desafío. De las características enumeradas en esta sección, dos de las más importantes para las operaciones de pala y draga son la resistencia a la abrasión y la resistencia a la fatiga (Figura 10).

Resistencia a la abrasión La resistencia a la abrasión de un cable es su capacidad de resistir el desgaste y pérdida de metal debido al contacto rozante con otros materiales, lo que incluye poleas y rodillos metálicos, tambores y piedras. Las causas principales de pérdida de metal: el cable que pasa por poleas que son demasiado pequeñas, un ángulo de desvío incorrecto y tirar los cables de arrastre mediante el rodillo al borde de una cantera.

los alambres durante la operación normal, dando por resultado menor resistencia a la fatiga. El desgaste por impacto también provoca el endurecimiento del metal en el alambre, haciendo los alambres más quebradizos y menos flexibles.

Resistencia a la fatiga La resistencia a la fatiga de un cable es la capacidad de aguantar dobleces repetidos durante un período de tiempo. Los puntos claves de vulnera-

Por lo general, los alambres de mayor diámetro ofrecen mayor resistencia a la abrasión, porque tienen más superficie para desgastar que los alambres más pequeños. Además del desgaste del metal, el cable de acero se puede distorsionar o desgastar por impacto. El desgaste por impacto ("peening") ocurre cuando la superficie exterior del cable es aplanada al golpearse con un objeto duro. La pérdida de metal y el desgaste por impacto a menudo ocurren simultáneamente. La pérdida de metal reduce la resistencia del cable y puede hacer que se rompan alambres individuales. La distorsión causada por el desgaste por impacto limita la acción de roce y el ajuste normal de

Figura 10 El cable de acero es una máquina compleja hecha de muchas partes móviles que están sujetas a abrasión y fatiga. Página 13

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

absorber en algún punto. Donde sea que se absorban las ondas es donde se concentrará el impacto de energía, incluidas las uniones de las puntas y la tangente donde el cable hace contacto con la polea o el tambor, es decir, los puntos de contacto inicial.

bilidad del cable se encuentran donde éste pasa sobre las poleas y los tambores, puntos de restricción tales como las uniones de las puntas del cable y áreas sujetas a cambios de carga. Los mayores cambios de carga ocurren en los puntos de contacto inicial del cable, es decir, las partes en contacto con poleas y tambores cuando se aplica el primer impacto de carga de cada levantamiento.

Como regla, mientras mayor sea el número de alambres exteriores en un torón, mayor será la resistencia a la fatiga. Esto es debido al hecho de que los alambres más pequeños tienen una mayor capacidad para doblarse y más alambres usualmente significa alambres más pequeños.

La vibración en los cables con frecuencia es de naturaleza de flexión, y el esfuerzo se maximiza donde se amortigua la vibración, por ejemplo, en todos los puntos de contacto inicial y de terminación. Estas flexiones producen roces entre los torones interiores y exteriores. Cuando ocurren fallas de flexión vibratoria, es muy común que las rupturas de alambres estén en los alambres interiores.

De lo anterior, debe quedar claro que a medida que aumenta la resistencia a la abrasión de un cable, disminuye la resistencia a la fatiga y viceversa. Puesto que la mayoría de las aplicaciones requieren un equilibrio de estas características, la industria ha desarrollado una guía para la selección del cable llamada la Tabla "X" (Figura 11).

6

6x7 O A LA

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6x41 SFW

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NÚMERO DE ALAMBRES EXTERIORES POR TORÓN

La vibración envía energía en forma de ondas de choque a través del cable y esa energía se debe

6x46 SFW

Figura 11 La Tabla "X" demuestra la relación inversa entre la resistencia a la abrasión y la resistencia a la fatiga por flexión. A medida que aumenta la resistencia a la abrasión, disminuye la resistencia a la fatiga y viceversa. Página 14

3 - Características del cable minero

Cable de acero de alto rendimiento Para ayudar a compensar la relación inversa entre la resistencia a la abrasión y la resistencia a la fatiga y proporcionar lo mejor de ambos atributos, la mayoría de los fabricantes ofrecen cables de alto rendimiento.

TORÓN APLANADO

ESTAMPADO

Figura 12 Compactar los torones exteriores de un cable de acero aumenta su superficie, mejorando la resistencia a la fatiga por flexión, abrasión y aplastamiento.

Torón compactado Un tipo de cable de alto rendimiento es el de torón compactado. Cada torón se estira mediante una matriz para compactar y crear una superficie plana y lisa alrededor de todos los torones (Figura 12) antes de torcerlos alrededor del alma. Este proceso aumenta la superficie metálica del cable y proporciona una superficie de alambre exterior aplanada, incrementando la resistencia a la rotura, resistencia a la fatiga, resistencia a la abrasión y resistencia al aplastamiento. Virtualmente todos los cables usados en palas son compactados, del mismo modo que algunos cables de dragas. Otra técnica de compactación es el estampado, en el cual se usan martillos para compactar los

torones, dando como resultado una sección transversal muy densa. El formar con matriz es un proceso más controlado que el estampado y lleva a una mayor uniformidad del producto.

Cable IWRC relleno de plástico y cable revestido de plástico El cable de acero relleno de plástico es un cable cuyos espacios internos se rellenan con una matriz de plástico. El relleno de plástico mejora la vida útil afectada por la flexión, abrasión y fatiga, al reducir el contacto interno entre los alambres y torones, disminuyendo de esta manera el desgaste interno y externo. El relleno de plástico ayuda a soportar y separar los torones exteriores del cable. Evita que la lubricación se escape, que objetos extraños penetren, protege contra corrosión y hace más fácil la manipulación del cable. Hay disponibles diversas construcciones de cables de acero con revestimiento de plástico, el cual se puede aplicar al exterior del cable o justo en el espacio entre el alma de acero independiente (IWRC) y los torones exteriores. El cable de acero relleno o revestido con plástico ayuda a mantener pulido y en buenas condiciones el acanalado de poleas y tambores. Evita la corrugación ya que hay contacto total con la canaleta.

Resistencia Una tercera consideración al seleccionar un cable de acero para palas y dragas es su resistencia. Además de la curva de resistencia de arado, se aplican muchas otras medidas de resistencia a los cables de acero.

Resistencia nominal se refiere a la resistencia publicada en el catálogo del fabricante. Esta cifra se calcula según procedimientos estándares de la industria. Puesto que la resistencia disminuye con uso a través del tiempo, la resistencia nominal se aplica sólo a los cables nuevos, sin uso. Resistencia de aceptación mínima se fija en 2.5% bajo la resistencia nominal para permitir las variables que podrían afectar la resistencia a la Página 15

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

rotura del cable al someterlo a pruebas. Una resistencia de aceptación mínima para la resistencia de rotura nominal de 45,360 kg requeriría una carga de rotura real por prueba a la destrucción de por lo menos 44,226 kg.

Resistencia a la rotura mide la cantidad de carga de tensión requerida para separar un fragmento del cable. Sin embargo, es importante distinguir entre resistencia de rotura dinámica y estática. La mayoría de las resistencias mínimas enumeradas en los catálogos se obtienen bajo condiciones cuasi estáticas o de prueba de carga de velocidad lenta, pero la mayoría de las fallas de cables ocurren como resultado de cargas dinámicas, es decir, cuando el cable se está moviendo rápidamente.

Resistencia de reserva es la resistencia combinada de todos los alambres de un cable, excepto aquellos de la capa exterior de los torones.

Resistencia al aplastamiento Una cuarta consideración para palas y dragas es la resistencia al aplastamiento del cable de acero, es decir, su capacidad para mantener su forma redonda cuando una capa del cable es enrollada sobre otra. En aplicaciones de palas y dragas, sólo se pueden enrollar de esta manera los cables de izaje de pluma; todos los demás se enrollan en una sola capa.

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4 - Inspección de cables de acero, poleas y tambores La inspección regular es parte esencial de cualquier programa de máximo rendimiento del cable de acero. Detectar un problema en sus etapas iniciales de desarrollo permite adaptar las prácticas operacionales y evitar roturas peligrosas mientras el cable está con carga.

2a. Medir el diámetro del cable. Para obtener una dimensión precisa, mida tres veces en la misma ubicación. En un cable de seis torones, por ejemplo, medirá los tres diámetros, es decir, la distancia entre el exterior de los torones 1 y 4, 2 y 5, y 3 y 6, como se muestra en la Figura 14. En un

La inspección de un cable de acero, especialmente la primera vez, comienza con una buena preparación, como se detalla en los pasos siguientes.

1. Reunir las herramientas correspondientes. Para una inspección completa del cable, poleas, tambores y uniones de puntas, usted necesitará (Figura 13): • un registro de inspección • un calibrador • una cinta métrica • medidores de canaletas para poleas y tambores • tiza • paños de limpieza • papel calco y papel blanco limpio • un lápiz • guantes de cuero

2. Identificar el cable. Antes de saber qué es lo que tiene que buscar en su inspección, debe saber algo sobre el cable. Comience por identificar su diámetro y construcción. Observe que todas las medidas del diámetro del cable deben realizarse en el punto más ancho, según se muestra en la Figura 14.

Figura 13 Las herramientas esenciales para la inspección de cables, poleas, tambores y uniones. Page 17

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

cable de ocho torones, se podrían medir los cuatro diámetros. Repita estas mediciones en varias ubicaciones en el cable, especialmente en los puntos de contacto inicial, en áreas de alto desgaste y en zonas cercanas a las uniones de las puntas. Anótelas en el registro de inspección.

2b. Comparar las mediciones con el diámetro indicado en el catálogo o el diámetro nominal del cable. Tenga presente que todos los fabricantes hacen sus cables con diámetros superiores a sus listados nominales. Esto considera la "disminución" inicial del diámetro cuando se pone cable nuevo y sin uso bajo carga por primera vez y los alambres "se asientan". Observe que no hay una norma industrial para las diferencias entre los tamaños de diámetro nominal y fabricado. Para información específica, verifique con el fabricante individual. Un cambio en el diámetro puede ser un signo de alerta de falla potencial o real, de manera que se debe medir en cada inspección. Se debe realizar una medición inicial a un cable nuevo después de que haya tenido la oportunidad de asentarse. La medición inicial se usa después como referencia para comparaciones futuras. Se espera que haya una reducción gradual del diámetro con el tiempo, pero una disminución repentina, especialmente una grande, puede ser una señal de alma cortada.

2c. Identificar la construcción del cable. Esto se hace mediante una cuenta física de los

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1

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torones y alambres por torón del cable. El certificado de prueba del fabricante debería simplificar la tarea. Sólo asegúrese de que el cable concuerde con lo que está en el certificado. Observe que los fabricantes no siempre proporcionan certificados de prueba y aquellos que lo hacen es sólo por solicitud especial.

3. Verificar la resistencia a la rotura del cable. De nuevo, esto se puede hacer, revisando el certificado de prueba del fabricante. Recuerde que hay algunas diferencias entre resistencia a rotura estática y resistencia a rotura dinámica y, en la mayoría de los casos, la certificación de prueba se basa en una prueba cuasi estática. Si no está seguro, revíselo con su proveedor.

4. Revisar los criterios de retiro y verificar el factor de diseño. El factor de diseño es una relación de la resistencia indicada en el catálogo (o la resistencia nominal) del cable con la carga máxima admisible de la aplicación propuesta. Al multiplicar esta carga máxima por el factor de diseño, se obtiene la resistencia de catálogo mínima del cable requerida para la aplicación. Carga máxima admisible x Factor de diseño = Resistencia de catálogo mínima La mayoría de los cables diseñados para aplicaciones mineras de superficie emplean un factor de diseño de 5.0. Al usar este factor de diseño, una carga máxima para la aplicación de 81.3 toneladas métricas (80 ton.) requiere un cable con resistencia de catálogo mínima de 406 toneladas métricas (400 ton.), calculadas como 81.3 x 5 (80 x 5).

DIÁMETRO REAL

2 4

3 CORRECTO

INCORRECTO

Figura 14 La manera correcta de medir el diámetro de un cable es a lo largo del punto más ancho, de corona a corona de torones opuestos, no de valle a valle. Página 18

4 - Inspección de cables de acero, poleas y tambores

Consulte siempre al fabricante cuando se pretende usar un cable de diferente resistencia de catálogo.

5. Revisar el historial de inspección del cable. Esto puede ahorrarle tiempo y dinero, pero sólo si los registros son precisos y actualizados. El historial de inspección puede proporcionarle valiosas claves como la causa y el remedio de los problemas del cable. Si el registro de inspección indica cambio de cable debido a daño localizado en un área particular, revise esa área primero.

Métodos de inspección Existen muchos métodos y procedimientos usados para revisar cables de acero usados en equipo de minería. Estos pueden y de hecho varían de mina a mina, el tipo de equipo en la mina, la aplicación funcional del cable de acero y las normas de seguridad y requerimientos específicos establecidos en el lugar de la mina en particular. Como resultado, la responsabilidad de definir e implementar los procedimientos de inspección recae en las áreas de mantención de cada mina, no se pueden consignar aquí dichas especificaciones.

Criterios de retiro de cables Usar un cable más allá de su vida útil es una práctica peligrosa que puede comprometer la vida de las personas. Cualquier ahorro obtenido al demorar el cambio del cable puede perderse rápidamente si el cable se rompe estando en funcionamiento y causa daños corporales o daños al equipo. Cambie siempre el cable de acero según las especificaciones para la aplicación del fabricante del equipo o del fabricante del cable de acero. Siga las especificaciones de largo, diámetro, clase de construcción, fuerza de rotura y tipo de uniones o terminales del cable. Mantener de 2-1/2 a 3 vueltas de cable en el tambor para todas las condiciones de trabajo autorizadas determina la longitud más corta. Nota: Las dimensiones físicas de la geometría externa de los terminales del cable pueden

variar de un fabricante a otro. No pida cables con terminales de otros proveedores más que del fabricante del equipo original sin verificar antes si calzará en el alojamiento del terminal que permita la gama normal de movimientos tras la instalación.

No se pueden dar reglas precisas para determinar el momento exacto para el cambio de un cable de acero y torón, ya que existen muchas variables involucradas. Algunas variables incluyen: • número de horas de uso • tipo de aplicación (cómo se usa el cable) • las cargas aplicadas a él y su frecuencia • frecuencia de lubricación o falta de lubricación • efecto de ambiente corrosivo Una menor vida útil del cable y el torón será el resultado de la falta de mantención. La resistencia y seguridad restante de un cable de acero o torón en uso continuo se determinan tanto por la inspección cuidadosa de las señales de deterioro como por el juicio de una persona autorizada y calificada. Nota: Los criterios de descarte variarán según la aplicación; por ejemplo, cables de levante frente a cables de arrastre.

UN TORCIDO DEL CABLE Figura 15 La longitud de un torcido de un cable es la distancia requerida para que un solo alambre dé una vuelta completa helicoidal alrededor del alma del cable. Página 19

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

Lista de verificación de inspección del cable de acero Problema

Causa probable

Cable roto con deformación cuadrada

Sobrecarga o desgaste localizado. Si la sobrecarga es repentina, causará rotura con deformación cuadrada.

Uno o más torones rotos

Sobrecarga, cocas, daños o desgaste localizado, debilitando uno o más torones.

Corrosión indebida

Falta de lubricación adecuada. Exposición a agua salina o alcalina. Períodos sin uso.

Alma del cable sobresaliente

Carga con impacto.

Cables dañados durante el transporte a la obra

Girar el carrete sobre una obstrucción o dejarlo caer desde un camión a una superficie dura da como resultado la distorsión o daño del cable. El uso de cadenas para amarrar. El uso de una palanca contra el cable.

Los cables muestran cocas, torceduras u otros tipos de alteración

Resultado de la manipulación inapropiada, instalación incorrecta o abuso de operación.

Los cables muestran desgaste excesivo en puntos localizados

Cocas o flexiones en el cable debido a la manipulación inapropiada durante la instalación o servicio. Punto de contacto repetitivo que causa desgaste severo localizado.

Cables dañados por enrollado irregular o inadecuado en los tambores

Excesivo ángulo de desvío o falta de cuidado al instalar el cable. Canaletas gastadas, flanches gastados, falta de un sistema de enrollado parejo.

Presión dispareja y distorsión de alambres y cable

Daño debido a que el cable raspa sobre una superficie filosa o por abrazaderas o sujetadores ajustados incorrectamente.

Desgaste lateral en el cable

Cables operados sobre poleas o tambores dañados o equipo alineado inadecuadamente. Canaleta del tambor demasiado profunda para el ángulo de desvío del cable.

Roturas por fatiga en alambre

Flexión severa. Posiblemente debido a vibración excesiva o debido a condiciones de operación deficientes.

Rotación o serpenteo

Se permite que el cable se arrastre o se friccione sobre cualquier flexión de radio pequeño.

Los cables presentan excesivo aplanamiento o aplastamiento Página 20

Sobrecarga o devanado deficiente.

4 - Inspección de cables de acero, poleas y tambores

Use los siguientes criterios básicos al evaluar la condición (resistencia y seguridad) del cable de acero y torón. Si existe alguna duda acerca de la vida útil que le queda al cable de acero o torón, ¡se debe retirar del servicio!

Criterios para retiro de cable en funcionamiento • Seis alambres rotos distribuidos al azar en una longitud de torcido, o tres alambres rotos de un torón en un torcido. Seis alambres rotos en un soquete de cable de arrastre (en este caso, se podría acortar el cable e instalar un soquete nuevo.) Nota: El número de roturas de alambre que no se puede aceptar varía con el uso y construcción del cable. Para aplicaciones generales, este criterio de seis y tres es satisfactorio. La práctica común de los operadores de dragas es usar este criterio sólo para cables de izaje.

• Un alambre exterior roto en el punto de contacto con el alma del cable, el cual se ha abierto camino fuera de la estructura del cable. • Desgaste de un tercio del diámetro original de los alambres exteriores individuales por abrasión. • Cocas, aplastamiento, roturas, "jaula de pájaros", destoronamiento o cualquier otro daño que dé como resultado distorsión de la estructura del cable. • Evidencia de daño por calor por cualquier causa, inclusive un arco eléctrico. • Alma sobresaliente (por una abertura entre los torones). • Rotura de valles - cuando se encuentran dos o más fracturas de alambres. • Corrosión severa particularmente en la cercanía de las uniones de puntas. • Reducciones del diámetro nominal del cable de más de 10% de un cable nuevo después de su instalación, o un aumento observable

en la longitud del torcido del cable (estiramiento).

Criterios de retiro de cables de suspensión • Más de dos alambres rotos en un torcido en secciones alejadas de las conexiones de puntas o más de un alambre roto en una conexión de puntas. • Torones sueltos o dañados.

Criterios de retiro de cable de suspensión motorón • Roturas visibles o sonoras en el 25% de los alambres exteriores o en el 10% del total, el que sea menor; o 10% de pérdida de resistencia según la capacidad de carga y tamaño de cada alambre roto. • Importante coloración de óxido en la terminación del soquete, lo que indica corrosión interna y posibles roturas de alambres. • Importante reducción del diámetro en la terminación del soquete, lo que indica rompimiento del alma central. • Exceso de catenaria, lo que indica roturas internas de alambres y pérdida de capacidad para levantar cargas.

Inspección de poleas y tambores Use los medidores de canaletas del tamaño adecuado para revisar el desgaste de las poleas, teniendo en cuenta que los medidores diseñados para uso en terreno se basan en dimensiones de canaletas diferentes de aquellos que usan los fabricantes para componentes nuevos. Los medidores diseñados para uso en terreno se hacen para el diámetro nominal o de catálogo del cable más un valor mínimo aceptable sobredimensionado fraccional, basado en el diámetro y construcción del cable.

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PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

Esto permite que se usen los medidores para establecer la condición mínima para canaletas gastadas (Figura 16). Cuando el medidor calza perfectamente con la canaleta, la canaleta está en el contorno mínimo permisible. Cualquier ajuste más estrecho significa que no se recomienda seguir usando la canaleta. Además del contorno de la canaleta, una inspección completa incluye la profundidad, ancho y uniformidad de la canaleta. Las corrugaciones o "impresiones" causadas por la textura del cable (Figura 17) pueden dañar seriamente el cable y es causa para cambiar la polea. La corrugación se ve más frecuentemente en cables brillantes que en cables revestidos de plástico; el cable revestido de plástico puede incluso ayudar a “pulir” la canaleta. También examine las poleas para ver si hay flanches dañados o astillados, grietas en los cubos o rayos, deformación, aspecto ondulante, alineación con otras poleas y desgaste o daño a los rodamientos y ejes. Figura 17 Una polea corrugada puede causar serios daños a un cable de acero. Los tambores funcionales principales en las palas y dragas son tambores acanalados con una sola capa de cable. Para las inspecciones de tambores, revise las características de operación generales del tambor. Se debe mantener la tensión adecuada en el cable para que se enrolle apropiadamente. Asegúrese de que el cable siga la canaleta y que las vueltas sean ajustadas y uniformes. Si se observa un enrollado suelto o irregular, revise el cable para ver si hay cocas. Preste particular atención por si quedan marcas cuando el cable deja la canaleta del tambor.

A

B

C

Figura 16 Un medidor de canaletas de polea debe hacer contacto en 150° con la canaleta, según se muestra en el Ejemplo A. El Ejemplo B está demasiado apretado y el Ejemplo C está demasiado suelto. Página 22

Mida en las canaletas el contorno apropiado, como en el procedimiento anterior de inspección de poleas. También revise que las canaletas adyacentes tengan suficiente espacio libre entre ellas de manera que una vuelta del cable no roce la vuelta siguiente. Los tambores corrugados necesitan repararse o cambiarse.

5 - Recibo y manipulación del cable de acero

El recibo y manipulación del cable de acero requiere de cuidados especiales. La descarga, el desenrollado, el enrollado y almacenamiento inadecuado pueden provocar daño permanente, inutilizando el cable aún antes de que se ponga en servicio. Al recibir un envío, se debe inspeccionar cuidadosamente el cable para ver que corresponda a los documentos de embarque, incluidas las placas con la descripción, órdenes de compra, facturas, etc.

Desenrollado y enrollado Antes de desenrollar un cable, se debe montar el carrete en un eje sostenido por caballetes o

CARRETE

soporte de rodillo de modo que el carrete pueda girar. A medida que se desenrolla el cable, se debe mantener la tensión de éste con un dispositivo de freno o mecanismo similar para evitar el aflojamiento del cable lo que puede conducir a cocas. Si se va a transferir el cable de un carrete a otro, o de un carrete a un tambor, se debe tener cuidado de evitar provocar flexiones invertidas en el cable. Se produce una flexión invertida al desenrollar desde la parte superior del carrete alimentador a la parte inferior del carrete tensor o viceversa. Esto hará que el cable gire más bajo carga y, más importante todavía, causará una carga dispareja de los torones y alambres, reduciendo de este modo mucho su vida.

CARRETE TAMBOR

TAMBOR

INCORRECTO

CORRECTO CARRETE

CARRETE TAMBOR

TAMBOR

Figura 18 La transferencia de un cable de acero desde la parte superior de un carrete a la parte inferior de otro carrete o tambor puede provocar una flexión invertida. Página 23

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

La forma correcta de transferir el cable es desde la parte superior de un carrete a la parte superior del otro, o desde la parte inferior a la otra inferior (Figura 18). Cuando se trabaja con rollos de cable cortados de menor longitud, el rollo debe enrollarse y desenrollarse parado y haciéndolo rodar como neumático. Jamás se debe poner plano y tirar la punta libre. Acostar el rollo lo hace extremadamente susceptible a cocas y flexiones invertidas. (Figura 19).

Almacenamiento del cable de acero

INCORRECTO

CORRECTO

El cable de acero se debe almacenar bajo techo y/o cubrirse con una lona impermeable. Si esto no es posible, recubra las capas exteriores con abundante lubricante. Mantenga el cable alejado del aire caliente y de la humedad. Los carretes se deben almacenar y mover en posición vertical (de canto). El cable usado se debe lubricar, si es posible, y almacenar en carretes tal como si estuviera nuevo.

Preparaciones y terminaciones de las puntas

Figura 19 Un rollo de cable no se debe poner nunca en forma plana para desenrollarlo. Desenrollar de esa manera puede provocar fácilmente cocas o flexiones invertidas.

Los cables se despachan comúnmente con las puntas aseguradas con alambre para evitar que se deshilen los torones y alambres. En algunas aplicaciones, los cables asegurados así se pueden instalar sin que se requiera otra preparación.

El cable de acero nunca se debe acortar, alargar ni terminar con un nudo. Un solo nudo en un cable de acero puede reducir su resistencia en un 50%.

Cuando hay aberturas estrechas o radios de flexiones estrechas involucradas con tambores o pueden requerirse preparaciones de puntas o estrobos especiales. Por ejemplo, se usan estrobos cuando otro cable o “cuerda de arrastre” se usa para tirar un cable nuevo y ponerlo en su lugar. En la Figura 20, se presentan cuatro tipos básicos de preparaciones. Página 24

Cables de izaje con soquetes La mayor parte del cable de acero consumido en las excavadoras se usa como cables en tambores (de izaje, de arrastre, etc.) y la mayoría de los cables en tambores sobre palas (95%) usan accesorios para estrobos de soquete para las preparaciones de las puntas. Siga los siguientes

5 - Recibo y manipulación del cable de acero

principios cuando trabaje con estrobos de soquete.

1. Resistencia al tirón Se debe estampar el soquete sobre el cable como para desarrollar por lo menos 30-35% de la resistencia a la rotura PUNTA AGUZADA del cable. Cualquier PUNTA AGUZADA ARANDELA ESLABÓN CON SOQUETE cantidad menor y el SOLDADO Y SOLDADA SOLDADA Y LAZO soquete puede zafarse. Figura 20 Preparaciones de las puntas, o estrobos, se usan La resistencia al tirón cuando se necesita otro cable para tirar el cable en funcionamiento hasta su es una función de la lugar. Se presentan cuatro tipos básicos de estrobos. instalación y de la longitud del soquete. proporcionada por las vueltas muertas sobre el tambor. Como tales, se deben comprar cables que 2. Tamaño y longitud del soquete Aunque proporcionen 1.5-2.0 vueltas muertas sobre el los diámetros de los soquetes son bastante tambor para las palas y 2.5-3.0 vueltas muertas universales para un tamaño dado de cable, la para dragas móviles cuando se desenrolla el longitud no lo es. Es mejor conocer y especificar máximo de cable posible. Esto es visualmente el tamaño y longitud del soquete. Las palas fácil de verificar. generalmente usan casquillos más cortos debido a limitaciones de espacio. Los soquetes más largos 4. Longitud del cable En la mayoría de las puede que no calcen bien en los alojamientos. aplicaciones en que se usan estrobos de soquete, es difícil lograr la misma longitud de los cables. 3. Vueltas muertas Para evitar sobrecargar los Las longitudes desiguales, sin embargo, soquetes, el sistema depende de la fricción

TOLERANCIA DE JUEGOS PAREADOS: ±13 mm (±0.5 pulg.)

LAZO PARA TIRAR EL CABLE

SOQUETE DE CASQUILLO

Figura 21 Para juegos pareados de cables de izaje que usan accesorios de estrobos de soquete, la longitud de los dos cables se debe mantener dentro de las tolerancias especificadas [normalmente, ±13 mm (±1/2")]. Página 25

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

producirán cargas significativamente desiguales y menor vida del cable. Es de mayor importancia que los cables de izaje que usan accesorios de estrobo de soquete se reemplacen en juegos. También es crítico que la longitud de los dos cables de izaje en un juego de reemplazo se mantenga dentro de las tolerancias especificadas (Figura 21).

LONGITUD DE LA COLA

Terminales de cuña Las boquillas de cuña se deben usar sólo con cables de acero estándar de 6 a 8 torones. Para cables mayores a 14.3 mm (9/16") diámetro, use la boquilla de tamaño inmediatamente mayor. Por ejemplo, un cable de 14.3 mm requiere una boquilla de cuña de 15.9 mm (5/8").

CORRECTO

INCORRECTO

Figura 22 Es fácil usar un terminal de cuña, pero es esencial que el cable esté correctamente unido. No una jamás la punta muerta del cable al cable vivo. Si se usa una La longitud de la cola (Figura 22) debe ser abrazadera para cable, no se debe apretar hasta después de asentar la cuña en el terminal. por lo menos 6 diámetros de cable, pero nunca menos de 152 mm (6"). Por ejemplo, para un cable de 51 mm (2"): Nota: Saque siempre la preparación de la punta antes de asentar la cuña en el terminal. Esto Longitud de la cola = 51 mm de diámetro x 6 [2" permite al torón y a los alambres deslizarse con de diámetro x 6] = 305 mm (12"). relación al otro, en el momento de ajustarse al radio estrecho de la cuña. Alinee la punta viva del cable con la línea central del pasador del terminal. Asegure la punta muerta con una abrazadera de perno en U o una abrazadera para primer agarre (Figura 23) del tamaño adecuado. Jamás una la punta muerta del cable al cable vivo.

Soquetes con vaciado de Zinc ABRAZADERA PERNO U

ABRAZADERA PRIMER AGARRE

Figura 23 Las abrazaderas para cables de acero se encuentran disponibles en dos estilos básicos: pernos U y primer agarre. Ambos ofrecen la misma eficiencia. Página 26

Los soquetes con vaciado de zinc dan terminaciones muy eficientes para las puntas, particularmente para cables de diámetro grande y de suspensión pluma. El soquete se une al cable insertando la punta del cable o del torón estructural con alambres separados dentro del soquete de forma cónica y vaciando zinc derretido dentro del soquete y dejándolo enfriar (Figura 24).

5 - Recibo y manipulación del cable de acero

Sin embargo, debido a la rigidez de la unión, la capacidad del cable o torón de doblarse o ajustarse en el punto de la unión está extremadamente limitada. De este modo, se crea mucho esfuerzo causado por la vibración en el punto en que los alambres entran en el soquete. Esto requiere frecuente inspección buscando posibles alambres o torones rotos en este punto. Asegúrese de verificar la política del fabricante respecto a volver a poner soquete.

Figura 24 Se usa normalmente zinc derretido para unir el cable de acero a un soquete de zinc. Algunos fabricantes usan en lugar de eso una resina especialmente formulada.

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6 - Torones estructurales para cables de suspensi ón de pluma

Los cables de suspensión de pluma y de mástil están corrientemente hechos de torón estructural galvanizado con alambres no preformados. Las capas exteriores de estos alambres se tuercen en direcciones alternas (es decir, torcido izquierdo y torcido derecho) para una construcción balanceada del torque. Esto se llama "torón con torcido cruzado" (Figura 25). En algunas construcciones de torones, los alambres interiores pueden torcerse en disposición paralela llamada "alma de contacto paralelo". Ofrece más superficie de contacto entre alambres adyacentes para soportar las mayores presiones internas de los torones hacia el centro del torón (Figura 26). Las terminaciones de las puntas son generalmente soquetes con vaciado de zinc. El torón estructural se estira previamente para minimizar el estirado adicional durante el funcionamiento. Para asegurar que cada conjunto se mida a la misma longitud, se mide antes del estirado previo y una vez más después del estirado previo, bajo carga. Sin embargo, debido a que el torón usado puede sufrir algún estiramiento adicional, tenderá a ser levemente más largo que el torón nuevo y sin uso. Parear un cable de suspensión nuevo con uno usado puede hacer que el cable de suspensión nuevo lleve una carga mayor, haciendo posible que falle antes que el cable de suspensión usado. Como resultado, los cables de suspensión de pluma y de mástil se deben reemplazar siempre en juegos completos, a menos que se use un verdadero arreglo de enlace que empareje la longitud.

ALMA

Figura 25 La construcción de torones con torcido cruzado ayuda a equilibrar las fuerzas de torque en el torón estructural.

ALMA

Figura 26 La construcción de alma de contacto paralelo aumenta el contacto entre el alma y los alambres adyacentes para soportar las presiones internas más altas del torón hacia el centro del torón. Página 29

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

Debido a los grandes esfuerzos colocados en el torón donde hace entrar el soquete, lo más probable es que ocurran en ese punto roturas por fatiga. Asegúrese de inspeccionar cuidadosamente esta área con regularidad y lubrique cada tres meses mediante las graseras proporcionadas para aceite lubricante.

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7 - Prácticas recomendadas para alargar la vida útil del cable de acero

Suponiendo que no haya daño al cable en el envío, manipulación ni almacenamiento, la vida útil de un cable de acero se ve afectada desde el momento en que se instala. La instalación o fijación inadecuada de las terminales puede reducir su vida útil. Asegúrese de seguir los procedimientos adecuados y de usar las poleas del tamaño adecuado.

Cómo echar a andar un cable de acero nuevo Cuando se instala un cable de acero nuevo, es necesario echarlo a andar como es debido. Arranque el equipo y deje que el cable funcione por un ciclo completo a velocidad baja sin carga. Observe cuidadosamente todas las partes en funcionamiento del sistema, incluidas las poleas, tambores y rodillos, para ver que el cable funciona en forma pareja y sin obstrucción. Si surge algún problema, corríjalo antes de continuar.

Repita este proceso varias veces, aumentando gradualmente la carga y la velocidad. Esto permite que se estire el cable y que los alambres y torones se asienten y ajusten a las condiciones normales de operación.

Inspeccione las poleas gemelas para ver si tienen desgaste disparejo En palas y en algunas dragas, las dos canaletas de las poleas gemelas deben tener la misma profundidad. Si una canaleta es más profunda que la otra, disminuyen el rendimiento y la vida útil del cable y aumentará el desgaste de la polea. Revise las tolerancias de fabricación del equipo en cuanto al desgaste permitido de las canaletas. Repare o reemplace la polea según sea necesario.

Mantenga la martensita en observación La martensita es una condición de la superficie del alambre difícil de ver que

Figura 27 Los proveedores de cables de acero enrollan cuidadosamente el cable en carretes para asegurar que los despachos de cable no estén dañados. Página 31

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

conduce a alambres rotos. Se produce por la alta temperatura que alcanza el cable por la fricción en las coronas, seguido del rápido enfriamiento de los alambres debajo de ellas. Se puede evitar la formación de martensita usando poleas de tamaño correcto, limitando el giro excesivo de las poleas y evitando las técnicas de excavación que produzcan situaciones de contacto de alta fricción o excesivas oscilaciones del cable. Evite también el contacto con objetos duros, especialmente al operar a altas velocidades del cable.

Mantenga lubricados adecuadamente los cables de acero Esto permite que los alambres y torones se ajusten a las cargas cambiantes y evita la corrosión. Lubrique los cables según sea necesario en cada inspección. Cuando gira excesivamente la polea, es conveniente lubricar la canaleta de la polea con un tipo de lubricante para engranaje abierto con el objeto de amortiguar el movimiento relativo y evitar la formación de martensita en los cables de acero. Lubrique además los soquetes de cables de suspensión cada tres meses. Algunas de estos, para cables de mayor diámetro tienen una grasera para lubricante en zinc/resina. Estas graseras también deben lubricarse en intervalos no superiores a tres meses. Para palas equipadas con funciones de empuje y retiro operadas por cables, refiérase a las instrucciones del fabricante para procedimientos de mantención y reemplazo. No olvide cumplir con todas las normas de seguridad.

estilo del aro del balde y estabilizador, permitir que el aro de balde se suelte y luego llevarlo arriba muy rápido puede causar vibración excesiva en el cable. Esto es especialmente cierto en baldes sin aro. Se puede reducir al mínimo la vibración al comenzar lentamente el ciclo de excavación y cargar gradualmente el cable mientras aumenta la tensión en el cable. Ajustar el ángulo de excavación también puede reducir la carga en el cable de acero. La carga aumenta con el ángulo de excavación y distancia de empuje (Figura 28).

El ángulo de excavación afecta los requerimientos de potencia Angulo de excavación 0° 15° 30° 45° 60°

Potencia necesaria para levantar la carga* 100% 103.5% 115.4% 141.4% 200%

*Como porcentaje de la carga

60° 45°

Palas 15°

30°

La causa principal de fallas de los cables en palas es la amortiguación del 0° tambor, es decir, el impacto creado en el cable flojo al ocurrir CL ROTACIÓN DEL EJE una carga repentina. Figura 28 La carga en el cable de izaje aumenta con el ángulo de excavación. En un Dependiendo del ángulo de excavación de 15°, se requiere 3.5% más de potencia para levantar una carga como lo hace directamente debajo del punto pluma. Para un ángulo de 60°, se requiere el doble de potencia. Página 32

7 - Prácticas recomendadas para alargar la vida útil del cable de acero

Figura 29 A medida que el cubo se acerca a la draga, aumenta la fuerza necesaria para levantar la misma carga. A un ángulo de 15°, requiere 1.035 veces de potencia (ó 3.5% más) para levantar una carga dada como lo hace directamente debajo del punto pluma. Para un ángulo de 45°, requiere 41.4% más de potencia. Y en un ángulo de 60°, requiere el doble de potencia. Excavar tan bajo como sea posible bajo el punto pluma ayuda a reducir el esfuerzo (fatiga) del cable y alargar la vida útil del cable de acero.

Dragas Al igual que con las palas, el radio de excavación más eficiente se encuentra directamente debajo del punto pluma (Figura 29). Si se tira el cubo más allá de este punto, aumenta el esfuerzo y la carga sobre el cable. A medida que el cubo se tira más cerca de la draga, disminuye la eficiencia de la excavación y aumenta la carga sobre los cables, incluidos los cables de descarga.

La mayor parte del desgaste de los cables en las dragas se produce en las áreas que pasan a través de poleas-guía (entre un tercio y la mitad de la longitud total del cable). Al invertir los extremos de tambor y de cubo del cable, se colocan las áreas desgastadas del cable en áreas menos vulnerables a un futuro desgaste y viceversa. Se produce un poco de desgaste adicional en los cables en el área de la base de la boquilla de cuña. Se maximizará la vida útil del cable si se pone una nueva boquilla cuando haya seis alambres rotos en la boquilla de arrastre, o cada 1/5 de su vida útil aproximadamente, hasta que se torne demasiado corto para utilizarlo. La aplicación abundante de un lubricante "pegajoso" (por ejemplo, lubricante de engranaje abierto) en las canaletas de las poleas-guía verticales, puede ayudar a que el cable arranque y detenga las poleas y limitar la formación de martensita.

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PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

Si los cables poseen el mismo diámetro, los cables de izaje usados pueden recuperarse para su reutilización como cables de arrastre, cortando los trozos de cable usados que aprueben la inspección. De igual forma, los trozos de cables viejos de izaje y arrastre que estén aptos pueden usarse como cables de descarga, si son del tamaño correcto. De manera similar, se puede prolongar la vida útil de los cables al invertir sus puntas cuando los cables alcancen entre 40 y 50 por ciento aproximadamente de su vida útil calculada.

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Glosario de términos comunes ALAMBRE FILLER — Alambres pequeños que se usan en un torón como separadores entre una capa interior y una exterior de alambres más grandes.

CATENARIA — Una curva formada por un torón o cable de acero cuando se apoya en forma horizontal entre dos puntos fijos, por ejemplo, las luces principales de un puente colgante.

ALMA — La parte central de un cable que sirve como base del cable.

CORRUGACIÓN — Un arrugamiento o formación de una serie de lomos o surcos.

ALMA DE ACERO DE TORÓN (WSC) — Un torón de alambre usado como base de un cable de acero.

DESGASTE POR IMPACTO — Un aplanamiento de la superficie exterior de un cable de acero debido a que el cable hace contacto con un objeto duro.

ALMA DE ACERO INDEPENDIENTE (IWRC) — Un cable de acero completo por derecho propio que se usa como alma de un cable de acero más grande. ÁNGULO DE DESVÍO — El ángulo entre la posición de un cable en la vuelta final de un tambor y una línea dibujada en forma perpendicular al eje del tambor a través del centro de la polea fija más próxima. Remítase a TAMBOR y POLEA. ASEGURAR LA PUNTA CON ALAMBRE — Un método de preparación de las puntas de un cable para su instalación; se ata alambre blando alrededor de las puntas del cable para evitar que se aplaste, se deforme o se deshile. CABLE BRILLANTE (NEGRO) — Cable hecho con alambres no revestidos. CABLE DE SUSPENSIÓN DE PLUMA — Un cable de acero o torón estructural no operativo afirmado con terminaciones de puntas para proporcionar apoyo estructural a la pluma. CAPACIDAD DE FLEXIÓN — La capacidad de un cable para flexionarse en forma de arco.

ESCOBA — La separación de los torones de un cable y los alambres individuales en la punta del cable. ESTAMPADO — Un método que emplea martillos para compactar los torones y accesorios del cable de acero. ESTIRADO — Elongación de un cable con carga. FACTOR DE DISEÑO — La relación entre la resistencia nominal o de catálogo de un cable y su carga máxima en operación calculada. LONGITUD DEL TORCIDO — La distancia medida en paralelo con el eje del cable, en la cual un solo alambre da una vuelta helicoidal completa alrededor del alma; también llamada paso. LUBRICADO INTERNAMENTE — Cable de acero o torón que tiene todos sus componentes revestidos con lubricante. PASO — Un término alternativo para la longitud del torcido. POLEA — Una polea acanalada para usar con cable de acero. Página 35

PRÁCTICAS DE MÁXIMO RENDIMIENTO - CABLE DE ACERO

PREPARACIÓN DE PUNTAS — Un tratamiento de la punta de un cable de acero para prepararlo para ser tirado por otro cable hacia una entrada estrecha, como en un tambor. RESISTENCIA A LA FATIGA — La capacidad de un cable para resistir flexión repetida con esfuerzo, como cuando pasa sobre una polea; una cantidad relativamente grande de alambres en el diseño de un cable mejora su capacidad de flexión. RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO — La capacidad de un cable para conservar su forma redonda cuando actúan fuerzas externas sobre él, especialmente cuando se enrollan múltiples vueltas o capas de cable sobre un carrete o tambor. RESISTENCIA DE RESERVA — El porcentaje de resistencia nominal de un cable que se conserva al retirar la capa exterior de alambres del cable. SEALE — Una construcción de torón en la cual se envuelven dos capas de alambres, iguales en cantidad, alrededor de un alambre central; los alambres exteriores grandes descansan en los valles de la capa interior de alambres. TAMBOR — Un barril cilíndrico acanalado o liso sobre el cual se devana cable de acero para su almacenamiento u operación. TERMINACIÓN DE PUNTAS — El tratamiento de la punta de un cable, designado para ser terminación permanente, que conecta al cable con la carga.

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TORCEDURA — Una flexión o coca permanente en un cable de acero a causa de maltrato u operación inadecuada. TORCIDO — El patrón en el cual los alambres del torón están envueltos en forma helicoidal alrededor del alambre del centro y los torones están envueltos alrededor del alma central del cable. TORCIDO LANG — Un método de construcción de cable de acero en el cual las coronas de los alambres de un torón aparecen en ángulo con el eje del cable. TORCIDO REGULAR — Un método de construcción de cable de acero en el cual las coronas de los alambres de un torón aparecen en paralelo con el eje del cable. TORÓN — Una agrupación de alambres dispuestos en un patrón helicoidal alrededor de un alambre central; se tuercen grupos de torones alrededor del alma del cable. TORÓN COMPACTADO — Un tipo de cable de acero de alto rendimiento cuyos torones exteriores se aplanan intencionalmente para aumentar la superficie expuesta del cable; la compactación mejora tanto la resistencia a la fatiga como la resistencia al aplastamiento. WARRINGTON — Una construcción de torón en la cual una de las capas, usualmente la exterior, está constituida por alambres grandes y pequeños alternados.

PEAK PERFORMANCE PRACTICES – WIRE ROPE

Indice Abrazadera perno U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Abrazadera primer agarre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Acabados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Alambre Filler (FW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Alambre no preformado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Alambre preformado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Alambres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Alambres rotos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Alargar la vida útil del cable de acero . . . . . . . . . . .31 Alma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Alma de acero de torón (WSC) . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Alma de acero independiente (IWRC) . . . . . . . . . . . .3 Alma de contacto paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Alma de fibra (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Arado extra extra mejorado (EEIP o XXIP) . . . . . . . .4 Arado extra mejorado (EIP o XIP) . . . . . . . . . . . . . .4 Arado mejorado (IP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Arado suave (MP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Arandela soldada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Cable revestido de plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Cables de suspensión de pluma . . . . . . . . . . . . . . . .29 Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Clasificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Corrugación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Desenrollado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Desgaste por impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Dragas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Enrollado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Eslabón soldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Estampado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Estrobo de soquete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Factor de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Grados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Guía para la selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Lista de verificación de inspección . . . . . . . . . . . . .20 Longitud de torcido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Lubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 Martensita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Medidor de canaletas de polea . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Operación múltiple (2-Op) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Palas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 Pérdida de metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Poleas y tambores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Preparaciones de las puntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Punta aguzada y soldada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Relación D/d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Resistencia a la abrasión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Resistencia a la fatiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 Resistencia a la rotura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Resistencia al aplastamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Resistencia al tirón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Resistencia de aceptación mínima . . . . . . . . . . . . . .15 Resistencia de catálogo mínima . . . . . . . . . . . . . . . .18 Resistencia de reserva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Resistencia nominal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Retiro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Seale (S) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Soquetes de zinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Tabla "X" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Terminaciones de las puntas . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Terminales de cuña . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Torcido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 lang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 regular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 lang derecho (RLL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 lang izquierdo (LLL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 regular derecho (RRL) . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 regular izquierdo (LRL) . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Torón aplanado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Torón compactado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Torón con torcido cruzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Torón estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Torones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Una sola capa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Vida útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Vueltas muertas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Warrington (W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Warrington Seale (WS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

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P&H agradece amablemente al Comité Técnico de Cables de Acero [Wire Rope Technical Board] y a su Manual de Usuarios de Cables de Acero [Wire Rope Users Manual], tercera edición, por su autorización para reproducir el material básico para esta publicación. También agradecemos a Bridon American Corp. y a Wire Rope Industries, Ltd. por su gentil colaboración. Se pueden adquirir cantidades adicionales de este manual para entrenamiento o referencia general. Sírvase contactar al Departamento de Comunicación de Mercadeo de P&H Mining Equipment en los EE.UU. llamando al (414) 671-4400 o enviando un fax al (414) 671-7249.

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Nota: Todos los diseños, especificaciones y componentes de los equipos descritos anteriormente pueden sufrir cambios a discreción del fabricante en cualquier momento y sin aviso previo. La información publicada en el presente documento es de naturaleza informativa y no se debe interpretar como una garantía de idoneidad del producto para ningún propósito en particular, ya que su desempeño puede variar según las condiciones encontradas. La única garantía vigente es nuestra garantía escrita estándar para este producto. XS-1525S

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