Resist en CIA de Materiales Cable de Acero

El Cable de Acero y los Usos en la MineraEsttica y Resistencia de Materiales

En este informe daremos a conocer la gran relev ancia de los cables de acero que tienen en la minera moderna tomando en cuenta los aspectos ms bsicos de estos, como lo son su composicin hasta aspectos tan importantes como lo son sus aplicaciones en la minera de rajo abierto y en la minera subterrnea

Alumnos: -Cristian Alonso Recabarren Ortiz -Jaime Ral Mena Corts Departamento de I ngeniera de Minas Profesor: Jose Chebair Pastenes

26/09/2011

El Cable de Acero y los Usos en la Minera

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IntroduccinEl informe que se presenta a continuacin tiene por objetivo mostrar la gran v ersatilidad y relev ancia que tiene como maquina en la industria moderna en especial y precisamente en la minera el cable de acero. El cual en su estructura tan simple, permite generar un gran abanico de opciones para llev ar a cabo el desarrollo de las distintas labores que hay en las faenas mineras.

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Para llev ar a cabo esto, iremos desde lo mas medular como lo es la composicin y anatoma de un cable de acero, hasta las distintas cualidades que presentan las distintas constituciones que puede tener este, ya que no son de una composicin estndar y necesitan una constitucin especifica para cada tarea que estn diseados estos tienen que pasar por distintas normas las cuales permiten certificar la calidad y la v ersatilidad de este, ya que un cable de acero puede ser componente de una maquina tan simple como lo es una bicicleta, hasta maquinaria minera de un orden tan complejo y preciso como lo son las cintas de transporte, dragalinas, y jaulas de seguridad, siendo responsables estas ltimas de la v ida del personal de las faenas, que baja por los piques a desarrollar los distintos tipos de trabajos a las labores mineras. En este informe esperamos que al final de la lectura se logre tener una v isin clara y precisa de los comportamientos y cualidades de los distintos tipos de cables de acero que se tiene conocimiento ya que representa una de las mejores opciones para trabajar en la minera moderna, ya que las exigencias de esfuerzos de los distintos equipos presentes en las labores mineras constituyen un desafo sin igual para el correcto funcionamiento y desempeo del cable de acero.-

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Anatoma del Cable de Acero-Alambre: Es el componente bsico del cable de acero, el cual es fabricado en div ersas calidades, segn el uso al que se destine el cable final. -Torn: Est formado por un nmero de alambres de acuerdo a su construccin, que son enrollados Helicoidalmente alrededor de un centro, en una o v arias capas. -Alma: Es el eje central del cable donde se enrollan los torones. Esta alma puede ser de acero, fibras Naturales o de polipropileno. -Cable: Es el producto final que est formado por v arios torones, que son enrollados helicoidalmente alrededor de un alma.Diagrama Constitutivo del Cable de Acero

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Tipos y ClasificacionesClasificaciones segn tipo de alambreLos alambres para la produccin de cables de acero se clasifican en: Tipos, Clases y Grados. Tipos Segn su recubrimiento y terminacin sern de tres tipos: Tipo NB: Negro brillante. Tipo GT: Trefilados despus de zincados. Tipo G: Zincados despus de trefilados. Clases Segn la cantidad de zinc por unidad de superficie sern de dos clases: Clase A: Zincado grueso, (pesado). Clase Z: Zincado liv iano. Grados Segn la calidad nominal del acero de sus alambres, definida por su resistencia nominal a la traccin, nmerode torsiones, doblados, adherencia del recubrimiento de zinc, uniformidad del recubrimiento de zinc y peso del recubrimiento de zinc se designaran por: GRUPO NOMBRE COMUN RESISTENCIA NOMINAL A LA TRACCIN [ Kg / mm2 ] 120 140 140 160 160 180 180 210 210 245 70 mnimo 100 mnimo 135 mnimo

Grado 1 Grado 2 Grado 3 Grado 4 Grado 5 Grado 6 Grado 7 Grado 8

Acero de traccin Arado suav e Arado Arado mejorado Arado extra mejorado SiemensMartin Alta resistencia Extra alta resistencia

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El Cable de Acero y los Usos en la MineraClasificaciones segn tipo de Torn

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Los Torones de un cable de acero, estn formados por un determinado nmero de alambres enrollados helicoidalmente alrededor de un alambre central y dispuestos en una o ms capas. A cada nmero y disposicin de los alambres se les llama CONSTRUCCI ON y que son fabricados generalmente segn el concepto moderno, en una sola operacin con todos los alambres torcidos en el mismo sentido, conjuntamente en una forma paralela. En esta manera se ev itan cruces y roces de los alambres en las capas interiores, que debilitan el cable y reducen su v ida til y puede fallar sin prev io av iso. Las principales construcciones de los torones, se pueden clasificar en tres grupos: Grupo 7: I ncluyen construcciones que tienen desde 3 a 14 alambres. Grupo 19: I ncluyen construcciones que tienen desde 15 a 26 alambres. Grupo 37: I ncluyen construcciones que tienen desde 27 a 49 alambres. El torn segn el requerimiento del cable final, puede ser torcido a la derecha o a la izquierda.

Torcido de los CablesLos cables generalmente se fabrican en torcido REGULAR y torcido LANG, en los cables con torcido REGULAR, los alambres del torn estn torcidos en direccin opuesta a la direccin de los torones en el cable. Los alambres y los torones en un cable torcido LANG estn torcidos en la misma direccin de los torones en el cable. Los cables con torcido LANG, son ligeramente ms flexibles y muy resistentes a la abrasin y fatiga, pero tienen el inconv eniente de tener tendencia a destorcerse por lo que nicamente debern utilizarse en aquellas aplicaciones en que ambos extremos del cable estn fijos y no le permitan girar sobre s mismos. Los cables con torcido REGULAR son ms fciles de manejar, son menos susceptibles a la formacin de "cocas" y son ms resistentes al aplastamiento y destorsin. Presentan menos tendencia a destorcerse al aplicarles cargas aunque no tengan fijos ambos extremos.

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Usos en La MineraLos cables utilizados en las explotaciones mineras suelen ser de acero galvanizado con resistencia de rotura comprendida entre los 140 a los 180 kg/mm2.

Cables de extraccinSe pueden utilizar cables de 6 torones de 19 y 37 alambres por torn, con torcido Lang. Estos cables pueden estar parcialmente equilibrados mediante un alma central mixta o enteramente metlica. Los cables de extraccin suelen estar montados, ya sobre una mquina de tambor cilndrico, bicilndricocnico o bicnico, ya sea sobre una polea de adherencia Koepe. Los cables de extraccin constituidos por 8 torones sobre un alma mixta se encuentran en muchos pozos equipados con polea Koepe. Ellos son semiantigiratorios. En caso de profundidades importantes hay que recurrir al cable anti giratorio ms equilibrado, con el fin de ev itar las reacciones de este sobre las guas de la jaula.

Cables guasLos cables empleados como guas de pozo suelen ser de tipo compacto, con alambres exteriores ms gruesos que los del ncleo, lo que fcilmente se comprende si se tiene en cuenta que estos cables han de resistir fuertes Abrasiones, al resbalar sobre ellos las deslizaderas de las jaulas, y la accin corrosiva de la atmsfera hmeda de los pozos. Se exigen a este tipo de cables lo siguiente: -Gran superficie efectiva de contacto.-Gruesos alambres exteriores. -Empleo de aceros poco frgiles, pero de suficiente dureza superficial. El cable se mantendr en servicio mientras el grado de seguridad no descienda hasta 3.

Cables de equilibrioSe emplean los cables antigiratorios. Estos cables solamente soportan su propio peso, por lo que se construyen con alambres de resistencia relativamente dbil (120 a 140 kg./mm2) . Los alambres suelen ser tan gruesos cuanto pueda alcanzarse, dentro de las condiciones de flexibilidad, con el fin de hacer frente a la corrosin. Estos cables al colgarse libremente en el interior del pozo, bajo las jaulas, no tienen tendencia a ensortijarse y no precisan por tanto gua en el fondo.

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El Cable de Acero y los Usos en la MineraCables de profundizacin

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Estos cables han de ser antigiratorios y muy flexibles, lo que permite el uso de poleas de menores dimetros que los pozos de extraccin. El coeficiente de seguridad de estos cables suele tomarse entre 10 y 13 segn se trata de transportar materiales o personas.

Cables de planos inclinadosEn estas instalaciones se emplea los siguientes cables: 6 x 7; 6 x 12, 6 x 19; 6 x 19 Seale. En los planos inclinados el factor preponderante que destruye el cable suele ser el desgaste; de aqu el inters que existe en utilizar cables de alambres exteriores gruesos con trenzado Lang. En cuanto al coeficiente de seguridad, se admite 7 para el transporte de materiales y 10 para personas.

Cables de arrastre.En estas instalaciones los cables usuales suelen ser los de composicin 6 x 7 ; 6 x 19 Seale en torsin Lang.

Cables de perforacinEstos cables estn sometidos a unas condiciones muy duras de trabajo. en los tambores el cable se enrolla en capas superpuestas a v elocidad muy elevada y sufre grandes sobretensiones durante ciertas maniobras, que disminuyen considerablemente el coeficiente de seguridad previsto. En consecuencia, se emplean alambres cuya resistencia es de 160 a 180 kg./mm2 y excluir la utilizacin de alambres delgados. Se construyen en torsin regular y preformada. Estos cables requieren un engrasado muy cuidadoso con grasas especiales tanto interior como exteriormente, Los dimetros de utilizacin suelen estar comprendidos entre 12 y 32 mm2 cables de maniobras y cables v iento. Para estas operaciones se utilizan cables con 6 torones tipo Seale con alma de fibra. Los dimetros de los mismos suelen oscilar entre 12 y 16 mm. Tambin se emplean los cables de composicin corriente 6 x 19 y 6 x 37.

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Factor de SeguridadEl factor de seguridad de un cable de acero es la relacin entre la resistencia a la ruptura mnima garantizada del cable y la carga o fuerza de trabajo a la cual est sujeta. No es posible detallar el factor de seguridad para todas las aplicaciones, porque tambin hay que considerar el ambiente y circunstancias en el rea de trabajo, pero en la siguiente tabla se observa una gua general para la seleccin del correspondiente factor. Tirantes de cable o torones (trabajo esttico Cables principales para puentes colgantes Cables de suspensin (pndulo para puentes colgantes) Cables de traccin para telefricos y andariveles Cada cable de operacin de una gra almeja Cada cable de operacin de una gra almeja Palas mecnicas excavadoras Cable de arrastre en minas Gras tecles y polipastos industriales Ascensores elevadores para personal Ascensores elevadores para material y equipos Gras con crisoles calientes de fundicin 3a4 3 a 3.5 3.5 a 4

5a6 4a5 5 4a5 7 a8 6 (mnimo) 12 a 15 7 a 10 8 (mnimo)

Aplicacin Factor Hay que tomar en cuenta que es necesario aumentar el factor de seguridad cuando hay v idas en juego, donde hay un ambiente muy corrosivo o donde una inspeccin frecuente es difcil de llevar a cabo.

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Frmulas de DeformacionesDado que la utilidad de un cable no est dado solo por las caractersticas que este est hecho, sino que tambin requiere que se determine si podr tener la durabilidad y capacidad necesaria para poder desarrollar las tareas, bajo las tensiones a las que este ser sometido es necesario antes de escoger uno, tomar en cuenta las siguientes formulas, las cuales nos permiten de cierta forma predecir el comportamiento que este tendr y v er si este ser completamente adecuado para las tareas ya pensadas.

Deformaciones por Peso Propio:Dado que el cable si es de un peso determinado y de un largo determinado tambin, puede producir algunas alteraciones en su morfologa esta ecuacin nos permite determinar de cierta forma si este sufrir un alargamiento por su mismo peso, la formula destinada para esto es:

Dnde: P = Peso del cable L =Largo total del cable A = rea de la seccin transversal del cable E = Modulo de elasticidad.

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El Cable de Acero y los Usos en la MineraDeformaciones por Carga Externa:

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Las deformaciones por carga externa son las alteraciones morfolgicas a las cuales los cables de acero son sometido cuando se les aplica un peso exterior y estn dadas por la siguiente formula:

Donde Q= Carga externa L= Largo del cable A= rea de la seccin transversal del cable E= Modulo de elasticidad.

Tensiones Admisibles:Un cable tambin se encuentra sometido a tensin cuando se le aplica carga, debido a esto, es que se a determinado la tensin admisible que pueden soportar los distintos tipos de cables, y est dada por la relacin entre la tensin de fluencia y el factor de seguridad, como se mostrar en la siguiente formula y si la tensin admisible es mayor a la tensin que en la realidad el cable soportar determinara junto a los otros factores ya antes mencionados si el cable es idneo para la tarea que se desea que desempee, a continuacin la frmula de tensin admisible:

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Solicitud de un Cable de AceroUn cable de acero es como una mquina y por lo tanto al hacer un pedido debern tomarse en cuenta las siguientes especificaciones: Largo requerido Dimetro (medido entre torones opuestos) Nmero de torones Nmero de alambres por torn Configuracin de los alambres Tipo de centro o alma (fibra natural, sinttica o acero) Calidad del acero de los alambres (Arado Mejorado, etc.) Preformado o Sin Preformar Recubrimiento de los alambres (Galv anizados o no) Tipo de torcido (REGULAR o LANG) Direccin del torcido a la Derecha o a la I zquierda Aplicacin del cable y funcin

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ConclusinEl trabajo de inv estigacin desarrollado nos permiti tomar conciencia y v er la importancia que tiene en las maquinarias de la industria minera la presencia de los cables de acero ya que su gran cantidad de usos nos hizo tomar conciencia de la real importancia que tiene ya que debido a la existencia de cables con distinta cantidad de torones y de distintas caractersticas as como los distintos tipos de almas hace que los cables presenten una importancia sin igual en las aplicaciones para los cuales estos estn diseados, y as en un futuro prximo pensando en nuestro desarrollo profesional como ingenieros de ejecucin en minas tener una base que nos permita formarnos como profesionales de calidad competentes y que sepan enfrentar los distintos problemas y desafos que nos entregara el mundo laboral en un futuro prximo, ya que como el nombre de la carrera lo dice seremos ingenieros y es por esto que tendremos que aplicar todo nuestro ingenio para poder desarrollarnos a cabalidad como profesionales de calidad donde podamos sacar a relucir los conocimientos adquiridos dentro de toda nuestra carrera, ya que este trabajo ms que una oportunidad represento un desafo para perfilarnos y tratar de buscar la mayor perfeccin y exactitud posible que pudimos tratando de estar a la altura que la situacin lo ameritaba.-

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Bibliografa-Resistencia de Materiales (William A. Nash) -Manual General de Minera y Metalurgia (Edicin Portal Minero) -Resistencia de Materiales (S. Timoshenko)

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