Cadenas portacables

Cuando se habla de automatización, todo el mundo está de acuerdo en que se requieren procesos precisos, fiables y rápidos y que puedan ser cíclicos y funcionar sin descanso. Sin excepción. Los sistemas de cadenas portacables son una parte indispensable de la automatización de procesos, porque en casi todas las plantas de producción hay aplicaciones con maquinaria que debe recibir continuamente energía, datos o materiales como el aire y el agua. En esta página podrá saber a qué nos referimos exactamente cuando hablamos de cadenas portacables, cuándo se usan, de qué materiales pueden ser, qué opciones de montaje existen y, sobre todo, que debe tener en cuenta al seleccionar los cables adecuados.

Una cadena portacables es un sistema mecánico que protege, sostiene y guía los cables y tubos en aplicaciones de maquinaria en constante movimiento.

Los movimientos de la cadena portacables se realizan de manera controlada, de forma que las fuerzas que están siempre actuando sobre el cable o el tubo no provoquen daños prematuros o fallos. A la larga, los cables y los tubos estarán sometidos a millones de movimientos de flexión a lo largo del recorrido de la cadena portacables.

¿Las cadenas portacables y las cadenas de transmisión son lo mismo?

Una cadena portacables es exactamente lo mismo que una cadena de transmisión, y a veces también se la llama cadena de suministro de energía, tubo portacables o sistema portacables.

Sin embargo, LAPP denomina intencionadamente a este sistema «cadena portacables», ya que protege, soporta y guía mucho más que solo cables de alimentación.

En nuestra opinión, el término «cadena portacables» ilustra muy bien la función y el comportamiento de este elemento, ya que la RAE define el verbo portar como: «tener algo consigo o sobre sí», pero, también, como «llevar, conducir algo de una parte a otra».

1. Permite la conexión eléctrica, óptica, hidráulica o neumática entre dos puntos de un movimiento lineal de una forma fácil y económica.
2. Guía y sostiene los cables y tubos que lleva de una manera controlada, respetando el radio de curvatura mínimo permitido.
3. Proporciona protección mecánica a los cables y tubos, e incluso los separa de los agentes químicos del entorno si están envueltos con cubiertas protectoras.
4. Eso no solo reduce la cantidad de intervalos de mantenimiento de los cables y tubos, sino que también alarga su vida útil.

Las aplicaciones de cadenas portacables son uno de los lugares de uso más exigentes para los cables. En ellas, los cables de alimentación, servo y de datos están situados muy juntos y se mueven adelante y atrás con la máquina en funcionamiento. A veces a más de 5 m/s y con más de cinco veces la aceleración de la gravedad. Proveen a las diferentes partes móviles de la máquina de energía, señales, datos o incluso aire y líquido comprimidos. Los sistemas portacables llevan muchos años demostrando su valía en todas las aplicaciones en las que hay movimientos automatizados que se repiten sin cesar.

Estas son las ventajas competitivas de las cadenas portacables en comparación con sistemas tradicionales como las barras conductoras, las suspensiones en guirnalda y los carros portacables:

• Destacan por su capacidad de transportar diferentes tipos de servicios (cables de alimentación, de señal y de datos, así como mangueras hidráulicas y neumáticas).
• Se pueden usar en entornos críticos con atmósferas que están llenas de polvo, humedad, productos químicos y sustancias agresivas todos los días.
• Pueden aguantar altas velocidades y aceleraciones.
• Los cables se pueden instalar o sustituir más adelante.
• Además de en horizontal, son posibles recorridos circulares, en vertical o en diagonal.
• Las tareas de mantenimiento son fáciles de realizar y, además, en general tienen menos requisitos de mantenimiento.
• Requieren mucha menos longitud de material para recorridos comparables, ya que el material está dispuesto linealmente en la cadena portacables, en vez de combado.

Los cables y tubos aptos para cadenas portacables a veces son sometidos a fuertes y constantes flexiones. A causa de esto, están siempre expuestos a las tensiones resultantes del movimiento flexor de la cadena portacables. Al contrario que ocurre con los movimientos de torsión tridimensionales, este movimiento de flexión siempre es lineal y en una sola dirección.

La flexibilidad del cable influye directamente en su radio de curvatura, que indica el grado en que se puede doblar un cable sin perjudicar su capacidad funcional.

Cuanto más cerrado es el radio de curvatura, mayor es la tensión a la que se somete al cable y más difícil es alcanzar la larga vida útil requerida.

Nota: Si los cables y tubos se doblan con demasiada fuerza en la cadena portacables, esto puede repercutir en los siguientes aspectos:

• recorrido máximo posible
• velocidad de movimiento máxima permitida
• aceleración máxima y
• número total previsto de ciclos de flexión

Por tanto, la capacidad de flexión de los cables y tubos se puede definir así:

• Conductor flexible
  Los conductores del interior del cable deben ser al menos hilos finos, es decir, ser de la clase 5.
  
  
• Trenzado corto del conductor
  Cuanto menor sea el paso de trenzado del conductor, más flexible será el trenzado en conjunto.
  
  
• Materiales adecuados de cubierta y aislamiento.
  Por supuesto, deben cumplir los requisitos de la cadena portacables y aguantar las condiciones ambientales predominantes.
  
  
• Diámetro exterior pequeño
  Los cables para cadena portacables solo tienen más de 25 conductores en casos excepcionales. Esto evita el riesgo de que los conductores se anuden y se rompan.
  
  
• Bajo peso
  Los cables para cadena portacables se caracterizan por pesar lo menos posible. A fin de cuentas, la cadena portacables no solo debe soportar su propio peso, sino también el de los cables y tubos de telecomunicaciones colocados en ella a lo largo de varios metros de longitud.

Las propiedades de los cables o tubos para cadenas portacables están adaptadas óptimamente a los movimientos constantes. Por este motivo, las cadenas siempre tienen que estar diseñadas en función de las características del cable/tubo, y no a la inversa.

Para asegurar que la cadena portacables funcione como es debido y evitar que se dañen los materiales, los cables y los tubos que se van a guiar se deben evaluar exhaustivamente antes de seleccionar la cadena portacables, porque son relevantes para el tamaño de la cadena y la composición de los componentes.

Por mencionar solo algunos ejemplos, hay que fijarse en los siguientes puntos:

• Los cables/tubos tienen que ir tendidos en paralelo y con holgura en las cámaras de la cadena. Deben estar lo más separados posible por medio de separadores.
• Hay que tender los cables/tubos simétricamente en cuanto a peso y tamaño. Los de mayores diámetros, en el exterior; los de menores diámetros, en el interior. También se pueden colocar por tamaño descendente del interior al exterior. Los cables no pueden ir unos encima de otros sin usar un sistema de estantería.
• En cada sección solo se deben emplear materiales con la misma cubierta exterior para evitar fricciones innecesarias.
• Se debe que garantizar una distancia definida entre el cable/tubo y el separador en función del material, para que los cables/tubos se pueden mover libremente y permitan que los materiales se muevan entre sí y con respecto a la cadena portacables.

La mayoría de los sistemas de cadena portacables llevan una sola cadena. Sin embargo, también puede haber varias cadenas en la misma dirección. Cuando esto sucede, estas se mueven en paralelo, en forma de anillo o en capas. A menudo la cadena tiene una dirección de movimiento lineal constante, es decir, lo que se llama un «desplazamiento». Pero en muchas aplicaciones también se requieren rotaciones dentro de la cadena portacables, a veces de hasta 600°, y eso solo se puede conseguir por medio de una configuración multicadena. También existen innumerables opciones de configuración de la cadena para movimientos combinados, o sea, con desplazamientos y rotaciones.

¿Qué configuraciones de cadena son posibles?

Una cadena portacables puede ser autoportante o deslizante.

Las configuraciones autoportantes son adecuadas sobre todo para las cadenas portacables de menor tamaño. Están sujetas a menos desgaste que las deslizantes, porque no hay fricción entre la parte superior e inferior de las cadenas durante el funcionamiento. Sin embargo, la longitud autoportante de una cadena portacables es limitada.

A medida que aumenta el recorrido, el peso neto de la cadena portacables, así como el de los cables y tubos que lleva, somete a esfuerzo al sistema, de forma que la cadena puede pandearse en la zona no apoyada.

El pandeo no es necesariamente negativo, pero reduce los valores posibles de velocidad y aceleración de la cadena.

Si se supera el pandeo máximo permitido, recomendamos ponerle un apoyo a la cadena u optar por una aplicación deslizante. Si es necesario hacer recorridos de más de 10 m, normalmente se elige la cadena entre las opciones de configuración deslizante con canal guía. Ciertas soluciones de diseño especiales (p. ej., los patines de deslizamiento) minimizan los efectos de la fricción entre las partes de la cadena superpuestas. La configuración deslizante permite recorridos de hasta 100 m o más.

¿Qué opciones de montaje existen?

Aplicación con montaje horizontal

La aplicación con montaje horizontal es la que se usa mayoritariamente. La cadena portacables está tendida plana sobre una superficie estable.

Aplicación con montaje lateral

La aplicación con montaje lateral quiere decir que la cadena trabaja montada sobre su lateral. Esta configuración es necesaria cuando el espacio está limitado hacia arriba y el montaje normal de la cadena ocuparía demasiado. También se debe usar cuando la carga adicional de los materiales soportados supera la capacidad autoportante máxima de la cadena, pero, por alguna razón, no se puede utilizar la configuración deslizante.

Existen las siguientes opciones: aplicaciones apoyadas, en las que la cadena portacables se mueve sobre una base por dentro de un canal guía, por ejemplo, en aplicaciones con largos recorridos; o aplicaciones suspendidas, en las que la cadena no está apoyada por abajo, por ejemplo, con máquinas herramienta.

Aplicación con montaje vertical

El montaje vertical implica que la dirección del movimiento es vertical y el arco del radio de la cadena no toca ni el suelo ni el techo. En el montaje vertical, la curva de la cadena puede formarse arriba o abajo.

Los cables/tubos se tienen que fijar en ambos extremos por medio de los accesorios adecuados y no deben tocar la cadena.

Las cadenas portacables se distinguen por los materiales utilizados para sus eslabones y para el travesaño. Por tanto, hay tres tipos de cadenas:

• Cadenas portacables de nailon
  Son adecuadas para aplicaciones estándares versátiles en la mayoría de los entornos, y también se emplean en aplicaciones más duras en entornos húmedos y con presencia de aceites o para recorridos largos. Las cadenas de nailon se pueden utilizar en aplicaciones tanto autoportantes como deslizantes, así como con movimiento circular. Son de un compuesto de poliamida (PA6) y están disponibles en versión abierta o completamente cerrada.
• Cadenas portacables de acero
  Son adecuadas para un gran abanico de aplicaciones y, en particular, en entornos para los que el nailon no es lo bastante resistente. Este es el caso, por ejemplo, de los ambientes con temperaturas mínimas o máximas extremas. El motivo es que cuando se genera mucho calor, las cadenas de acero ofrecen una descarga térmica mucho mejor que las de nailon.
  Los eslabones y las varillas traveseras de estas cadenas están hechos de acero galvanizado o inoxidable (AISI304 o AISI316). Las cadenas portacables de acero se pueden utilizar con temperaturas de hasta 200 °C. Las de acero inoxidable, hasta 400 °C. Este último acero no solamente es mucho más resistente que el galvanizado al calor, sino también a los agentes químicos. Los ácidos, las bases y los productos de limpieza agresivos sencillamente no afectan al acero inoxidable. Las cadenas de acero también se pueden utilizar en aplicaciones tanto autoportantes como deslizantes, así como con movimiento circular. Los sistemas de cadena de acero están disponibles en versión abierta o completamente cerrada.
• Cadenas portacables híbridas
  Cuando es buena idea mezclar ambos materiales, se pueden utilizar cadenas portacables híbridas. Sus eslabones y travesaños están hechos de materiales combinados (p. ej., laterales de nailon con travesaños o cubiertas de aluminio). Estas cadenas son adecuadas para requisitos especiales. La combinación de piezas de nailon, aluminio o acero contribuye a la resistencia en entornos agresivos y ayuda a alargar la vida útil de la cadena. Las cadenas portacables híbridas están disponibles en versión abierta o completamente cerrada.

Todos los materiales que utiliza LAPP para fabricar cadenas portacables son respetuosos con el medio ambiente (RoHS y WEEE).