El torno de cable eléctrico correcto para el tendido continuo de cables viene definido por su Capacidad de tracción de la primera capa a 1,5 veces la tensión máxima del cable. y un Clasificación del ciclo de trabajo S3 de al menos 40% . Un motor de 3,7 kW que acciona una caja de cambios planetaria a través de un freno electromagnético a prueba de fallos enrollará 500 metros de cable blindado de 35 mm de diámetro a una velocidad constante de 8 metros por minuto sin sobrecalentar los devanados, siempre que el diámetro del núcleo del tambor sea al menos 20 veces el diámetro del cable.
Tiro de primera capa y en qué se diferencia de los cabrestantes de elevación
un cabrestante de cable eléctrico se clasifica tirando de la primera capa de cuerda del tambor, no mediante carga suspendida. El tendido de cables implica una alta resistencia horizontal, especialmente cuando se tiran cables submarinos blindados a través de rodillos. Un cabrestante con un tirón de primera capa de 5.000 kilogramos sobre un núcleo de 300 mm puede soportar una tensión de cable de 3.300 kilogramos después de enrollar la cuarta capa, debido al aumento del diámetro efectivo del tambor, se reduce la ventaja mecánica.
A diferencia de un cabrestante de elevación que experimenta la carga máxima solo durante el despegue, un cabrestante de cable debe sostener la fuerza de tracción durante horas. Esto requiere un motor con un factor de servicio de 1.25 . Un motor de 7,5 kW con un SF de 1,25 puede ofrecer 9,4 kilovatios de forma continua, cubriendo la reserva térmica necesaria cuando el cable se engancha momentáneamente en el fondo marino.
Protección del diámetro del núcleo del tambor y del radio de curvatura del cable
El núcleo del tambor es el factor principal que evita daños al cable. El radio de curvatura mínimo de un cable de alimentación o control suele ser 10 a 15 veces su diámetro exterior . Por lo tanto, el tambor de un cabrestante debe tener un diámetro central no menor que 20 veces el diámetro del cable para bobinado dinámico bajo tensión. Para un cable de 40 mm, el núcleo debe tener al menos 800 mm.
El uso de un núcleo más pequeño provoca la trituración de la capa interna. En un caso documentado que involucraba un cable de alimentación de arrastre para un apilador recuperador, un tambor de 600 mm falló repetidamente con un cable de 38 mm dentro de 1.200 ciclos de bobinado . La actualización a un núcleo de 900 mm eliminó por completo la falla por aplastamiento en un período posterior. 4.500 ciclos .
Ciclo de trabajo del motor y prevención de sobrecarga térmica
Los motores de cabrestante de cable funcionan según la clasificación de servicio periódico intermitente S3. Una etiqueta típica dice S3-40%, 10 minutos , lo que significa que el motor puede funcionar a plena carga durante 4 minutos dentro de cualquier ciclo de 10 minutos sin exceder el límite de aumento de temperatura de su clase de aislamiento. Seleccionar un motor con 60% ciclo de trabajo para un cabrestante utilizado en zanjas repetitivas de cables evita disparos molestos del relé de sobrecarga térmica.
La siguiente tabla compara la potencia del motor con la fuerza de tracción y la velocidad de la línea para operaciones comunes de bobinado de cables, suponiendo una clasificación de S3-40 % y un factor de servicio de 1,0 para la caja de engranajes.
| Potencia del motor (kW) | Tiro de primera capa (kg) | Velocidad de línea a plena carga (m/min) | Rango típico de diámetro exterior del cable (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 a 15 |
| 3.7 | 1.500 | 8 | 18 al 28 |
| 7.5 | 3.200 | 10 | 30 a 42 |
| 15.0 | 6.500 | 12 | 45 a 65 |
Sistemas de frenos y requisitos de retención estática
un electrical cable winch must hold the full reel of cable stationary when power is removed, even on an incline. The standard is a Freno de CC accionado por resorte y liberado eléctricamente Montado directamente en la campana del extremo del motor. El par de sujeción estático debe ser al menos 1,5 veces el par máximo del tambor generado por la capa superior del cable en plena tensión.
Un freno de banda en la brida del tambor sirve como sistema secundario de emergencia. Durante una prueba de aceptación de un cabrestante de tracción de 10 toneladas, solo el freno de corriente continua mantuvo 105% de la carga nominal durante 30 minutos con rotación cero del tambor. Cuando se aplicó el freno de banda después de un corte de energía simulado, el sistema de freno combinado mantuvo una carga estática de 15 toneladas antes de que el anclaje del cable se deslizara.
Engranajes de bobinado y mecanismos de enrollado nivelado
El bobinado aleatorio provoca una superposición del cable que corta la cubierta durante el desenrollado tensado. Un mecanismo de enrollado nivelado impulsado que atraviese el tambor a una velocidad sincronizada es esencial para cables planos o cuando se enrolla en un tambor liso. El paso nivelado debe coincidir con el diámetro del cable más un espacio libre de 1 mm a 2 mm para evitar pellizcos.
Para un cable redondo de 32 mm, un enrollado nivelado con un paso de husillo de 33mm y una tuerca bidireccional elimina los huecos. Los datos de campo de una barcaza de tendido de cables mostraron que un viento nivelado sincronizado redujo el fenómeno del salto de pago de 3 ocurrencias por kilómetro a cero, evitando picos bruscos de tensión que previamente dañaban la resistencia de aislamiento del cable.
Control eléctrico e integración de velocidad variable
El arranque directo en línea de un motor de cabrestante grande envía un choque mecánico a través del tren de engranajes. Un variador de frecuencia permite una rampa de arranque suave de 3 segundos y una rampa de parada de 2 segundos , reduciendo la corriente de irrupción máxima de 6 veces la corriente de carga completa a 1,5 veces . Esto protege el cable de una sacudida repentina que puede separar el conductor del aislamiento.
El control colgante debe incluir un botón de parada de emergencia con un contactor de apertura directa. Cuando se presiona la parada de emergencia, el freno se activa y el VFD inicia un ciclo de frenado por inyección de CC que detiene el tambor dentro de 0,5 segundos . Un sensor de velocidad cero en el tambor confirma la parada antes de que el freno libere su par de retención.
Detección de carga y corte de tensión
Tirar del cable con tensión excesiva alarga permanentemente los conductores de cobre, aumentando la resistencia y los puntos calientes. Un pasador de carga instalado en el eje de la polea mide la tensión en tiempo real y activa un corte cuando la fuerza excede el límite preestablecido. Para un cable típico de 3 núcleos y 35 mm, la tensión máxima de tracción no debe exceder 3.000 kilogramos , que corresponde a una deformación del conductor de 0,2% .
Una celda de carga conectada a un PLC también registrará un registro de tensión durante toda la operación de bobinado. Estos datos se utilizan para verificar que el cable no haya sufrido una tensión excesiva durante la instalación, un requisito cada vez más especificado en los términos de garantía para los cables eléctricos submarinos con una vida útil de diseño de 25 años .
Puntos de inspección diarios previos al arranque
Una verificación visual y funcional de 10 minutos antes de cada turno detecta fallas que provocan desviaciones de cables. La siguiente lista de verificación cubre los componentes de alto riesgo.
- Verifique que el entrehierro del freno esté ajustado a 0,3 milímetros . Un espacio de aire superior a 0,6 mm reduce la fuerza de sujeción del resorte y puede hacer que el tambor se deslice bajo carga.
- Compruebe el nivel de aceite en la caja de cambios planetaria. una gota de 15 milímetros debajo de la mirilla indica una fuga en el sello que provocará rayaduras en los engranajes dentro de un cambio.
- Inspeccione el punto de entrada del cable en la brida del tambor en busca de bordes afilados. Una rebaba tan pequeña como 0,5 milímetros Puede cortar la cubierta exterior del cable durante el desembolso.
- Pruebe la parada de emergencia y observe la distancia de parada del tambor. Cualquier aumento más allá 200 mm de recorrido lineal del cable requiere reemplazo de pastillas de freno.
- Confirme que las cadenas de enrollado nivelado o el tornillo de avance no muestren holgura visible. Una cadena desgastada con un hundimiento de 10 milímetros introduce un retraso de fase que provoca un devanado cruzado.
