Comprobaciones antes de tirar de los cables
Antes de instalar los cables se recomienda inspeccionar el trazado para:
- Evite los dobleces y las tensiones de tracción que superen los límites de los cables.
- Evita los problemas de holgura y el atasco de los cables en el interior de los conductos.
- Le dirá qué dirección de tiro (hacia delante o hacia atrás) será la mejor.
- Ayudar en la colocación y en los requisitos de fuerza de tracción para la maquinaria de cabestrante o de empuje y tracción.
¿Qué es la tensión de tracción del cable?
La tensión se acumula en los tirones del cable. En los tramos rectos, se añade de una sección a otra. En las curvas, la tensión entrante es un multiplicador.
La tensión de tracción del cable es el principal parámetro que debe evaluarse al valorar cualquier instalación de cables, y el conocimiento de la tensión de tracción es esencial para planificar el tendido del cable y evaluar la idoneidad del diseño del cable, el diseño del trazado y las metodologías de instalación.
La tensión más elevada se produce al final de la tracción; sin embargo, esto puede no ser así cuando hay un tramo de bajada importante o un dispositivo Push/Pull en la tracción. La tensión no se multiplica cuando se tira del cable en una curva a través de vainas o rodillos de giro libre.
La tensión necesaria para tirar de los cables puede cambiar significativamente en función de la dirección de tiro. En general, las tensiones de tracción más bajas se encuentran cuando los cables se introducen en el extremo de un tramo de conducto con el mayor número de curvas o cuando los cables se introducen en el lado cuesta arriba de un tramo de cable.
Según un estudio [ref. 2], las longitudes máximas de tiro "medias" son de 850 m en las zonas urbanas y de 1.185 m en las rurales. Las longitudes máximas absolutas de los tirones registrados fueron de 2.200 m en las zonas urbanas y 3.700 m en las rurales, pero para ello fue necesario utilizar equipos y técnicas muy especializados.
Antes de finalizar el trazado del cable es necesario realizar estudios detallados de tracción.
Puede utilizar el software Cable Pro Web para calcular con precisión la tensión de tracción de los cables.
Tensión máxima admisible del cable
La tensión máxima admisible de un cable viene determinada por su construcción y la especifica el fabricante.
Existen varias ecuaciones [ref. 1] para estimar la tensión de tracción máxima admisible de los cables, que pueden utilizarse a falta de datos más precisos del fabricante.
La siguiente ecuación es para la tensión máxima de tracción basada en la tracción por el conductor, pero hay otras ecuaciones para la tracción por un agarre de cesta sobre la cubierta exterior del cable.
La tensión de tracción nominal máxima que puede soportar un cable unipolar es de 22.250N. Debido a la distribución desigual de las fuerzas de flexión de los cables multifilares, este valor nominal se convierte en 44.500 N para un cable tripolar [ref. 1].
¿Qué es la presión lateral del cable?
La presión lateral mide la fuerza normal que empuja un cable contra la pared del conducto en un codo. La presión lateral depende de la tensión que sale del codo y del radio del codo. La presión lateral es específica de cada codo.
Si no hay dobleces en el tiro, no hay presiones laterales.
Presión lateral máxima admisible
Para cables monoconductores, multiconductores, de potencia triplex y de control o potencia multiconductores, la presión lateral máxima admisible (MASP) oscila entre 4380 N/m y 7300 N/m de radio de curvatura en función del material del cable.
Los cables de instrumentación tienen MASP que oscilan entre 4380 N/m y 7300 N/m de radio de curvatura, lo que depende de la construcción y el material del cable.
Los cables armados tienen una MASP de 4380 N/m de radio de curvatura o inferior.
Cálculo de la tensión y la presión lateral
Hay varias ecuaciones complicadas que se utilizan para calcular la tensión y las presiones laterales para los siguientes tipos de secciones de un tendido de cables:
- Recto u horizontal.
- Pendiente arriba/abajo.
- Curva horizontal.
- Curvas hacia abajo o hacia arriba.
- Curvas de radio grande.
- Rodillos
- Máquinas de empujar/tirar.
Cálculo de la holgura del cable y de la relación de interferencia
Cuando se introducen simultáneamente más de dos cables en un conducto, es esencial calcular el espacio libre del cable y la relación de atasco. Esto ayudará a garantizar que los cables no se atascan dentro del conducto a lo largo del recorrido.
Tensión al tirar del cable del tambor
La tensión de retroceso de la bobina es la fuerza necesaria para extraer el cable de la bobina. La tensión necesaria para sacar el cable de una bobina dependerá del tamaño del cable, del peso de la primera vuelta del cable en la bobina, de la rigidez del cable y del tipo y estado del soporte de salida de la bobina utilizado. La fuerza de tracción para sacar un cable de la bobina en posición horizontal puede aproximarse mediante la siguiente ecuación:
Desenrollar correctamente el cable del tambor
Al desenrollar o enrollar cables de alimentación desde o hacia un tambor/carrete de cable, las figuras superiores muestran los métodos correctos y las figuras inferiores muestran los métodos que deben evitarse.
Ejemplo de cálculo de la tensión de tracción:
Se utilizó el software Cable Pro Web para realizar los siguientes cálculos.
Los cables son 3 x un solo núcleo, Cu 500 mm2, XLPE/PVC con las siguientes especificaciones:
Diámetro total = 37 mm
Peso = 491 kg/100 m
Tensión máxima admisible por cable = 10,6 kN
Presión lateral máxima = 1450 kg/m
Los 3 cables se instalarán dentro de un conducto de 125 mm de diámetro.
Resultados
Si se tira desde cualquier dirección, no se superará el límite de tensión ni el límite de presión lateral.
Tirar desde la ubicación H requiere una fuerza de tracción un 20 % menor que tirar desde la ubicación A.
El uso de un lubricante de tracción provoca una disminución del 67 % de la tensión total.
Tirando desde la ubicación A:
Coeficiente de fricción = 0,5, conducto seco de 125 mm.
| Ubicación | Tensión (N) | Presión lateral (N/m) |
|---|---|---|
| A | 0 | 0 |
| B | 1497 | 0 |
| C | 2233 | 78 |
| D | 2757 | 0 |
| E | 6127 | 214 |
| F | 6875 | 0 |
| G | 8065 | 282 |
| H | 8439 | 0 |
Coeficiente de fricción = 0,25, conducto lubricado de 125 mm
| Ubicación | Tensión (N) | Presión lateral (N/m) |
|---|---|---|
| A | 0 | 0 |
| B | 748 | 0 |
| C | 916 | 32 |
| D | 1178 | 0 |
| E | 1760 | 61 |
| F | 2134 | 0 |
| G | 2606 | 91 |
| H | 2793 | 0 |
Sacando de la ubicación H:
Coeficiente de fricción = 0,5, conducto seco.
| Ubicación | Tensión (N) | Presión lateral (N/m) |
|---|---|---|
| A | 0 | 0 |
| B | 374 | 0 |
| C | 569 | 20 |
| D | 1317 | 0 |
| E | 2933 | 102 |
| F | 3457 | 0 |
| G | 5153 | 180 |
| H | 6649 | 0 |
Coeficiente de fricción = 0,25, conducto lubricado de 125 mm.
| Ubicación | Tensión (N) | Presión lateral (N/m) |
|---|---|---|
| A | 0 | 0 |
| B | 187 | 0 |
| C | 239 | 8 |
| D | 613 | 0 |
| E | 920 | 32 |
| F | 1182 | 0 |
| G | 1445 | 50 |
| H | 2193 | 0 |
Referencias:
[1] IEEE Std. 1185-2019 Práctica recomendada para la instalación de cables en estaciones generadoras e instalaciones industriales.
[2] CIGRE TB 889-2022 Instalación de sistemas de cables subterráneos de alta tensión.
