Desarrollo de cuerdas híbridas para ascensores

Gustav Wolf analiza su cuerda HyTrac ™ y otras características de la cuerda híbrida.

La tendencia mundial de construir edificios más altos ha creado una demanda de cables de ascensor más largos. A medida que aumenta el peso de la cuerda, la carga en los elevadores aumenta y la fuerza de rotura de las cuerdas debe aumentar. Se consigue un aumento de la fuerza de rotura mediante un aumento del diámetro del cable. A medida que aumenta el diámetro de la cuerda, aumenta el peso de la cuerda. Gustav Wolf ha logrado desarrollar un cable de ascensor que, en comparación con los cables de ascensor tradicionales del mismo diámetro, logra una fuerza de rotura igual o mayor con un peso sustancialmente reducido. La nueva cuerda, llamada HyTrac^TM, es una cuerda híbrida que combina fibras sintéticas de alta resistencia para el núcleo de la cuerda, con alambres de acero que componen las hebras exteriores.

Las cuerdas hechas de fibras sintéticas de alta resistencia son mucho más ligeras que las cuerdas de alambre de acero. Sin embargo, las propiedades de las fibras sintéticas difieren sustancialmente de las de los alambres de acero en áreas tales como resistencia a la abrasión, estiramiento y resistencia a la luz. Además de las cuerdas de fibra puramente sintética, las cuerdas híbridas existen desde hace algún tiempo. Hasta ahora, estos se utilizaban predominantemente en tambores para instalaciones de grúas. La carga de un cable en un elevador de polea de tracción es diferente a la de un tambor. En las instalaciones de ascensores, los cables están sujetos a una fuerte tensión de flexión y en la polea de tracción se producen presiones laterales asociadas.

Esencial para el desarrollo de la combinación de un núcleo de cable de fibra sintética de alta resistencia y una hebra exterior de alambre de acero es que el núcleo debe soportar parte de la carga, que también es el caso del cable con núcleo de acero. En un cable de ascensor con un núcleo de fibra tradicional compuesto de fibra sintética natural, el núcleo no soporta cargas y solo tiene una función de soporte. Si el núcleo asume una función de soporte de carga, el estiramiento de los cordones de acero y el núcleo deben estar correlacionados, de modo que el núcleo y los cordones exteriores soporten una carga igual.

Generalmente, las fibras sintéticas de alta resistencia tienen mayor alargamiento que el alambre de acero. Por lo tanto, se debe utilizar una construcción de núcleo con menos alargamiento. Otro requisito era que el núcleo poseyera una estructura redonda y estable que, después de la tensión de flexión, mantenga su forma para que la cuerda no se deforme. Una deformación del cable podría provocar una alteración de funcionamiento en la ranura y un desgaste prematuro. Cuando los cables del elevador se doblan sobre las poleas, los hilos se mueven contra el núcleo. La fricción se desarrolla en la superficie del núcleo, lo que conduce a la abrasión. Dado que la resistencia a la abrasión de las fibras sintéticas de alta resistencia es pequeña, es necesario que las fibras portadoras tengan algún tipo de cubierta protectora.

La cuerda híbrida recientemente desarrollada fue probada extensamente en los laboratorios de Gustav Wolf en cuanto a tolerancia de diámetro, estabilidad, fuerza de rotura y estiramiento. Una parte sustancial de las pruebas también se centró en investigar el comportamiento de la cuerda bajo la influencia de la flexión. Además, los cables híbridos se colocaron en el banco de pruebas de flexión por fatiga en condiciones normales de prueba de cables de ascensor.

Las pruebas arrojaron los siguientes resultados:

• En comparación con los cables con núcleos de acero, la fuerza de rotura es igual o hasta un 8% mayor, el peso es un 20% menor y el rendimiento a la flexión es hasta un 50% mayor.
• En comparación con las cuerdas con núcleos de fibra natural, la fuerza de rotura es aproximadamente un 50% mayor.
• El estiramiento total es menor que el de las cuerdas con núcleos de fibra natural y algo mayor que el de los cables con núcleos de acero. Según la experiencia práctica con la operación de rodaje normal, el estiramiento elástico de la cuerda híbrida es consistente con el estiramiento elástico de una cuerda con núcleo de acero.

En todas las pruebas de flexión por fatiga, la aparición de roturas de alambre fue la causa principal de la falla de la hebra de acero, aunque el núcleo de fibra sintética no se destruyó. Por lo tanto, es posible reconocer la necesidad de reemplazar el cable basándose en el método normal del número de roturas de cable. En la cuerda híbrida, hay menos presión entre las hebras exteriores y el núcleo, lo opuesto a una cuerda con núcleo de acero. Además, no surge ningún desgaste en los puntos de contacto entre el núcleo y las hebras exteriores.

Las ventajas de la cuerda híbrida incluyen:

• Reducción sustancial de peso a la misma o mayor fuerza de rotura de la cuerda de acero tradicional.
• Tracción sin cambios en comparación con el cable de ascensor de alambre de acero, que permiten las poleas de transmisión convencionales actuales.
• Mayor durabilidad frente a daños externos en comparación con una cuerda de fibra sintética puramente de alta resistencia.
• Reconocimiento positivo de los criterios de sustitución sobre la base del número de cables rotos.

Con el cable híbrido se ha encontrado una alternativa para los cables de ascensor utilizados en instalaciones de gran altura, donde se reduce el peso de los medios de elevación y se pueden superar alturas mayores.