Coeficiente de fricción en la tensión del tirado de cables de las curvaturas del conducto

Ecuaciones de tracción para secciones rectas de conductos y codos de conductos. También aprenderá sobre la teoría de la fricción aplicada y las pruebas de múltiples curvas.

Definición de coeficiente de fricción

COF es una medida de la resistencia por fricción al movimiento.  Se calcula midiendo la fuerza necesaria para deslizar un objeto por una superficie.  En el tirado de cables, el COF varía con la chaqueta del cable y los materiales del conducto; la condición del conducto; la temperatura; y, por supuesto, la elección de lubricantes.  En el tirado de cables, la medida de fricción es más útil cuando se desarrolla a partir de la tracción de cables reales en conductos, con el propósito de imitar las condiciones del campo.

Ecuaciones de tracción: secciones de conductos rectos

La estimación de la tensión basada en el COF se calcula utilizando las ecuaciones de tracción de cables. Como se discutió anteriormente, la ecuación básica para una sección recta se ve así:

Ecuación de sección recta
Conducto recto Tout = Tin + LWμ
Dónde:
  Tout = Tensión de salida
  Tin = Tensión de entrada
  L = Longitud de la sección recta
  W = Peso del cable (por longitud)
  μ = Coeficiente de fricción

 

Observe que la tensión es aditiva en función de la tensión de entrada, el peso del cable y la fricción.

Ecuaciones de tracción – curvaturas del conducto

La fuerza necesaria para tirar de un cable aumenta de forma diferente a medida que se tira hacia una curvatura del conducto. Esta fuerza depende de la tensión que ingresa a la curva (tensión de entrada), así como del ángulo de la curvatura y la fricción. La fuerza agregada alrededor de una curvatura asume la forma de la “ecuación de cabrestante”.

Ecuación de sección curvada
Curvatura del conducto: Tout = Tin * eμθ
Dónde:
  Tout = Tensión de salida
  Tin = Tensión de entrada
  μ = Coeficiente de fricción
  θ = Ángulo de curvatura (radianes)
  e = Natural Log Base

 

Aplicación cotidiana de la teoría de la fricción

      Un cabrestante multiplica la fuerza de tracción

El estilo de la ecuación recibe su nombre de la mecánica de un cabrestante.  La fuerza de carga que utiliza un cabrestante se puede aumentar drásticamente aumentando el número de vueltas (θ), la superficie de fricción en el barril (μ) o aumentando la fuerza de sujeción.

No obstante, al tirar del cable alrededor de una curvatura, se establecen el ángulo de curvatura, el coeficiente de fricción y la tensión de entrada y determinan la tensión de tracción.

Al observar la ecuación, vemos que la tensión entrante se multiplica por el factor eμθ. Para un COF de 0,10 y una curvatura de 90 grados, el factor de multiplicación es 1,17.  Pero, para un COF de 0,80 y una curvatura de 90 grados, el factor de multiplicación es 3,51.  Entonces, el COF más bajo agrega un 17% a la tensión de entrada mientras que el más alto agrega un 251%.  Los pequeños cambios en μ (coeficiente de fricción) tienen un efecto considerable sobre la tensión de curvatura. Se necesitan coeficientes de fricción precisos para la mejor correlación de la tensión calculada con la tensión medida en campo.

Uso de una prueba de curvaturas múltiples para medir el COF

La tabla de fricción de Polywater es una forma rápida de medir el COF entre diferentes superficies utilizando una gran variedad de lubricantes.  Nuestros métodos de prueba de múltiples curvaturas pueden medir efectos adicionales. Una prueba de múltiples curvaturas puede medir qué tan bien el lubricante conserva su recubrimiento a medida que el cable viaja a través de las curvaturas de los conductos. Hemos utilizado esta prueba para estudiar la cantidad de lubricante, el rellenado del cable, la tracción a través del agua y la tracción de varios cables.

En una prueba de curvaturas múltiples, se agrega un peso al cable para producir una tensión de entrada conocida. El cable se tira a través de una serie de curvaturas usando un motor de velocidad constante, y la tensión de tracción se mide usando una celda de carga. Estos datos de tensión se miden a intervalos regulares, normalmente cada medio segundo. La fuerza necesaria para tirar del cable a través de las curvaturas se utiliza para calcular el COF. Esta prueba complementa la prueba de la tabla de fricción, pero requiere más tiempo y materiales para desarrollar resultados importantes.

Una estimación precisa de la tensión de tracción es el objetivo de una medición precisa del COF. Los cables tienen límites máximos de tensión basados en el tamaño y el material del conducto. Es importante no sobrepasar estos límites durante la instalación. La planificación de los canales y la estimación de la tensión en combinación con el uso de un lubricante de alto rendimiento es una manera excelente de mantenerse por debajo de los límites máximos de tensión.

Una consideración relacionada son los límites de tensión (aplastamiento) lateral del cable. Esta fuerza se produce cuando se tira del cable a través de una curvatura.  Hablaremos más sobre la presión lateral en la próxima publicación del blog.