Fallas Cables

Con base en el estudio de diez cables de transmisión de potencia que fallaron en servicio por diferentes mecanismos (dentro de los cuales se tuvieron dos cables eléctricos de media tensión que fallaron por fractura), se generó una clasificación de los modos de falla que se presentan más frecuentemente en nuestro medio.

Fractura súbita
Se dice que el cable ha fallado por fractura súbita cuandotodos sus alambres han colapsado mediante este mecanismo, lo cual se da al sobrepasarse en servicio su última resistencia, es decir, que se ha sobrecargado. Todos los alambres ante la carga se fracturan con la formación de un cuello cuya magnitud depende de la ductilidad del material de los alambres, obteniéndose así una fractura de tipo copa–cono o con desgarre a 45º aproximadamente.

Fractura porfatiga
En este modo de falla los alambres se van fracturando progresivamente en la medida en que se carga y descarga el cable durante su vida útil, progresando esta situación hasta que los alambres remanentes fallan de manera súbita. Sin embargo, se considera que en su conjunto el cable falla por fatiga. Los alambres fatigados rompen sin cuello, o sea, sin deformación plástica a gran escala,pudiendo darse la fractura perpendicular al eje del alambre o formando 45° con este (Figura 6). En las Figuras 7 y 8 se pueden apreciar los detalles de las superficies de fractura por fatiga de los alambres, las cuales son predominantemente planas y en algunos casos muestran las estriaciones de fatiga.
La fatiga es inherente a la naturaleza de operación de los cables, ya que los procesos de carga ydescarga son cíclicos y el enrollado y desenrollado del cable sobre poleas o tambores induce una flexión cíclica, lo cual llevará a la fractura progresiva de los alambres.

Desgaste del cable
Los cables en movimiento son susceptibles de desgastarse como consecuencia de su paso por tambores o poleas, pero además pueden experimentar roces con otros elementos o abrasión con partículas, desencadenándoseuna pérdida progresiva del material de los alambres. Esta pérdida de material disminuye la resistencia a tracción del cable y su resistencia a fatiga, limitando su capacidad de carga. El desgaste se puede dar por dos mecanismos básicos: adhesivo y abrasivo, los cuales se describen a continuación.


Desgaste adhesivo
Este se da cuando durante el movimiento propio de su operación el cable roza conotros cuerpos metálicos, por ejemplo, en grúas de helicópteros puede rozar con el fuselaje o los patines del mismo, o deslizarse sobre poleas mal lubricadas, lo cual lleva a que los alambres que entran en contacto con el cuerpo exterior pierdan material superficialmente, obteniéndose la disminución de la resistencia a la tracción y a la fatiga (Figura 9).

El desgaste adhesivo también se puedepresentar de manera interna en un cable, es decir, por desgaste entre los alambres, lo cual sucede cuando la lubricación del mismo no es apropiada o es inexistente. Son críticas las aplicaciones de cables que deben pasar por poleas, ya que la flexión del cable sobre este elemento lleva a que los alambres deslicen entre sí.
Desgaste abrasivo
En ambientes de trabajo polvorientos como algunos puertos,la industria de la construcción o en minería, las partículas abrasivas como la arena (sílice), pueden penetrar entre los alambres y generar desgaste abrasivo entre ellos, especialmente cuando el cable entre en contacto con una polea, por lo que es deseable mantener la superficie de estos elementos libres de partículas (Figura 10). El desgaste abrasivo, al igual que el adhesivo, se traduce en unadisminución de la resistencia a tracción del cable y en una vida fatiga corta.

Corrosión
La corrosión, al igual que el desgaste, lleva a la pérdida de material superficial de los alambres del cable, disminuyendo su resistencia a tracción y a fatiga. Se presenta cuando por acción química directa o por vía electroquímica, iones metálicos de la superficie de los alambres se desprenden para formar...