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MÉXICO
ALAMBRE Y CABLE DE ACERO CON RECUBRIMIENTO DE ALUMINIO SOLDADO (A AS)
ESPECIFICACIÓN CFE A1000-01
AGOSTO 2019 REVISA Y SUSTITUYE A LA
EDICIÓN DE ABRIL 2016
DOCUMENTO EN PERIODO D
E ENTRADA EN VIGOR
ALAMBRE Y CABLE DE ACERO CON RECUBRIMIENTO DE ALUMINIO SOLDADO (A AS)
ESPECIFICACIÓN
CFE A1000-01
160526 Rev 190827
P R E F A C I O
Esta especificación ha sido elaborada de acuerdo con el Manual de Integración y Funcionamiento del Subcomité de Normalización Técnica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y sus Empresas Productivas Subsidiarias (EPS´S) (SCNTCFE). La propuesta de revisión fue preparada por la Dirección de Transmisión. Revisaron y aprobaron la presente especificación las áreas siguientes: COORDINACIÓN DE PROYECTOS DE TRANSMISIÓN Y TRANSFORMACIÓN GERENCIA DE ABASTECIMIENTOS GERENCIA DE LAPEM GERENCIA DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN La presente especificación entra en vigor a partir de la fecha abajo indicada y será actualizada y revisada tomando como base las observaciones que se deriven de la aplicación de la misma. Dichas observaciones deben enviarse a la Gerencia del LAPEM, cuyo Departamento de Normalización y Metrología coordinará la revisión. Esta especificación revisa y sustituye a la edición de abril de 2016 y a todos los documentos normalizados de CFE relacionados con alambre y cable de acero con recubrimiento de aluminio soldado (A AS) que se hayan publicado. ESTE DOCUMENTO FUE AUTORIZADO POR EL “SUBCOMITÉ DE NORMALIZACIÓN TÉCNICA DE LA COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD Y SUS EMPRESAS PRODUCTIVAS SUBSIDIARIAS (SCNTCFE)”, EN LA SESIÓN ORDINARIA 4/2019, CELEBRADA EL 22 DE MAYO DE 2019.
NOTA: Entra en vigor a partir de: 191028
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CFE A1000-01
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C O N T E N I D O
1 OBJETIVO _______________________________________________________________________ 1
2 CAMPO DE APLICACIÓN ___________________________________________________________ 1
3 NORMAS QUE APLICAN ___________________________________________________________ 1
4 DEFINICIONES ___________________________________________________________________ 2
4.1 Cable A AS _______________________________________________________________________ 2
4.2 Nivel de Calidad Aceptable (NCA) ____________________________________________________ 2
4.3 Numero de Referencia para la Muestra (NRM) __________________________________________ 2
4.4 Elongación Plástica (CREEP) _______________________________________________________ 2
4.5 Elongación Térmica _______________________________________________________________ 2
4.6 Longitud de Fabricación del Conductor _______________________________________________ 2
4.7 Máxima Temperatura de Diseño _____________________________________________________ 3
4.8 Resistencia Mecánica a la Tensión (RTS) ______________________________________________ 3
4.9 Curvas de Esfuerzo Deformación ____________________________________________________ 3
4.10 Masa Nominal ____________________________________________________________________ 3
5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES ____________________________________ 3
5.1 Uniones _________________________________________________________________________ 5
5.2 Diámetro ________________________________________________________________________ 5
5.3 Ductibilidad y Adherencia __________________________________________________________ 5
5.4 Densidad ________________________________________________________________________ 6
5.5 Espesor de la Capa de Aluminio ____________________________________________________ 6
6 CONDICIONES DE OPERACIÓN _____________________________________________________ 6
7 CONTROL DE CALIDAD ____________________________________________________________ 6
7.1 Muestreo ________________________________________________________________________ 6
7.2 Métodos de Prueba _______________________________________________________________ 6
8 MARCADO _______________________________________________________________________ 7
9 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,
ALMACENAJE Y MANEJO __________________________________________________________ 7
9.1 Carretes _________________________________________________________________________ 7
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9.2 Tramos de Empaque ______________________________________________________________ 7
9.3 Longitud del Tramo de Embarque ___________________________________________________ 10
10 BIBLIOGRAFÍA __________________________________________________________________ 10
APÉNDICE A PRUEBAS A LOS ALAMBRES DE ACERO RECUBIERTOS DE ALUMINIO SOLDADO Y CABLE
TERMINADO _________________________________________________________________ 11
APENDICE B PRUEBA DE ESFUERZO- DEFORMACIÓN _________________________________________ 13
APENDICE C PLANES DE MUESTREO PARA CABLES DE ACERO ________________________________ 17
APENDICE D METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DEL POLINOMIO DE ESFUERZO -
DEFORMACIÓN _______________________________________________________________ 21
APENDICE E PRUEBA DE CREEP ___________________________________________________________ 29
APENDICE F DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL DEL CABLE _________________ 38
APENCICE G INTERPRETACIÓN DE LA PRUEBA DE CREEP PARA LA DETERMINACIÓN DEL
GRÁFICO ____________________________________________________________________ 43
TABLA 1 Características dimensionales y electromecánicas de los alambres A AS
correspondientes a 20.33% de conductividad, alta resistencia hilos de guarda
bajantes a tierra, neutro corrido __________________________________________________ 3
TABLA 2 Características generales de los cables para hilos de guarda, bajantes a tierra
y neutros corridos formados por alambres de acero recubiertos de aluminio soldado ______ 4
TABLA 3 Longitud aproximada de los tramos de cable A AS en los carretes ______________________ 7
TABLA 4 Designación de carretes y sus características dimensionales __________________________ 8
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1 OBJETIVO Establecer las características electromecánicas que deben cumplir los alambres y cables de acero recubiertos de aluminio soldado (A AS). 2 CAMPO DE APLICACIÓN Aplica para núcleos de cables ACSR/AS, cables de guarda, bajantes a tierra y neutro corrido en líneas de transmisión y redes aéreas que utiliza la Comisión Federal de Electricidad (CFE). 3 NORMAS QUE APLICAN
NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. NMX-B-001-CONACERO-2009 Industria Siderúrgica-Métodos de Análisis Químico para
Determinar la Composición de Aceros y Hierros-Métodos de Prueba.
NMX-B-310-1981 Métodos de Prueba a la Tensión para Productos de Acero. NMX-B-441-1990 Alambre de Acero Galvanizado para Conductores de Aluminio,
Reforzado con Acero (ACSR). NMX-EE-161-1983 Envase y Embalaje – Embalaje - Carretes de Madera para
Conductores Eléctricos y Telefónicos, Especificaciones. NMX-H-014-1984 Recubrimiento - Zinc - Peso del Recubrimiento en Articulos de
Acero Galvanizado - Método de Prueba NMX-J-027-ANCE-2004 Conductores - Alambre de Aluminio Duro para Usos Eléctricos –
Especificaciones. NMX-J-066-ANCE-2017 Conductores-Determinación del Diámetro y del Área de la Sección
Transversal de Conductores Eléctricos-Método de Prueba. NMX-J-129-ANCE-2007 Conductores - Determinación del Área de la Sección Transversal
de Conductores Eléctricos Cableados, en Función de su Masa – Método de Prueba. NMX-J-212-ANCE-2017 Conductores - Resistencia, Resistividad y Conductividad
Eléctricas - Método de Prueba. NMX-J-312-ANCE-2017 Conductores - Determinación del Esfuerzo y Alargamiento por
Tensión a la Ruptura del Alambrón y de Alambres para Conductores Eléctricos - Método de Prueba.
NMX-J-516-ANCE-2015 Conductores - Determinación del Paso y Sentido de Cableado
para Conductores Desnudos y Aislados - Método de Prueba. CFE 2C301-15 -2018 Herrajes y Conjunto de Herrajes para Líneas de Transmisión
Aéreas con Tensiones de 69 kV a 400 kV.
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CFE E0000-13-1986 Procedimiento de Muestreo Estadístico para Conductores Eléctricos.
CFE L0000-11 -2015 Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga,
Recepción y Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE.
NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados y modificados, se debe utilizar la edición vigente en la fecha de publicación de la convocatoria al concurso, salvo que la CFE indique otra cosa.
4 DEFINICIONES Aplican las descritas en la norma NMX-EE-161, además de las siguientes: 4.1 Cable A AS Es el cable formado por alambres de acero (A) cubiertos con una capa continua de aluminio puro soldado (AS) con espesor mínimo de 5 % del diámetro del alambre. 4.2 Nivel de Calidad Aceptable (NCA) Es el porcentaje máximo de unidades de producto defectuoso (o el máximo número de defectos) que, para propósitos de inspección por muestreo se puede considerar satisfactorio como calidad promedio de un proceso. 4.3 Número de Referencia para la Muestra (NRM) Es el resultado de multiplicar el número de alambres del cable ACSR/AS por el número de carretes propuestos para pruebas de aceptación. 4.4 Elongación Plástica (CREEP) Es la elongación permanente que experimentan los alambres de aluminio y acero empleados en la constitución de los conductores aéreos desnudos como resultado de una tensión mecánica aplicada en cierto plazo. Por lo general la elongación plástica inicial del conductor ocurre durante el tendido y flechado (elongación plástica inicial), la elongación plástica que ocurre durante la ocurrencia de una carga mecánica pesada en relativamente periodos breves, y la elongación plástica a largo plazo (CREEP metalúrgico) que ocurre con la tensión mecánica diaria del conductor expuesto durante la vida útil de la línea. El CREEP metalúrgico del aluminio se acelera a altas temperaturas sostenidas mayores a 20 ºC. El rango de elongación plástica permanente (CREEP) se debe considerar por lo menos con una vida útil de 10 años, para la condición del diseño de líneas de transmisión. 4.5 Elongación Térmica Los conductores desnudos de líneas aéreas se alargarán o contraerán con los cambios de temperatura. El rango de dilatación es dependiente del material y de la magnitud del cambio de temperatura para los conductores ACSR, ACSR/AS la diferencia del rango de dilatación también cambia con la carga mecánica entre los alambres de aluminio y los alambres de acero del núcleo, como conclusión estos cables nunca deben de superar la máxima temperatura de operación de 90 ºC 4.6 Longitud de Fabricación del Conductor Es la longitud de fabricación del conductor contenida sobre el carrete a una pequeña tensión mecánica o ninguna. Normalmente para el cable ACSR/AS la longitud de fabricación (de las capas de aluminio del núcleo de acero se asumen iguales) “Cero tensión bajo la temperatura diaria de 15 ºC a 20 ºC”.
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4.7 Máxima Temperatura de Diseño Es la máxima temperatura a la que puede operar una línea de trasmisión dentro de los márgenes de seguridad marcados por el diseño y esta no debe ser mayor a 75 ºC. 4.8 Resistencia Mecánica a la Tensión (RTS) Es el valor de la resistencia mecánica del conductor que indica el valor mínimo de prueba. Términos similares incluyen la última tensión (UTS), la resistencia a la ruptura específica (RBS), y la carga de ruptura calculada (CBL). 4.9 Curvas de Esfuerzo Deformación Estos diagramas muestran las relaciones complejas entre la tensión mecánica y la elongación del conductor. En el caso más simple, estas curvas se aproximan a una linealidad, pero son modelados comúnmente por polinomios de cuarto orden. 4.10 Masa Nominal Es la masa aproximada en kg que debe tener cada carrete.
5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES Se debe cumplir con las características que se indican en la tabla 1 y 2, y las figuras 1 y 2.
TABLA 1 - Características dimensionales y electromecánicas de los alambres A AS correspondientes a
20.33 % de conductividad, alta resistencia hilos de guarda, bajantes a tierra, neutro corrido
Alambre A AS Cal No.
AWG
Sección transversal
( mm2 )
Diámetro nominal
(mm)
Carga mínima a la
ruptura (kN)
Resistencia CD a 20 °C
(Ω / km)
Masa aproximada
(kg/km)
Conductividad (%)
Clave (R3)
4 21.15 5.19 22.63 4.01 139.37 20 --
17.91 4.78 19.70 4.74 118.02 20 --
5 16.77 4.62 19.11 5.06 110.49 20 --
15.15 4.39 17.72 5.60 99.82 20 --
6 13.30 4.11 16.09 6.38 87.63 20 E80E000611
12.16 3.93 15.08 6.97 80.12 20 --
7 10.55 3.67 13.51 8.04 69.53 20 --
9.50 3.48 12.44 8.93 62.58 20 --
8 8.37 3.26 11.21 10.14 55.14 20 --
9 6.63 2.91 8.89 12.79 43.70 20 --
10 5.26 2.59 7.05 16.12 34.67 20 --
11 4.17 2.30 5.59 20.34 27.47 20 --
12 3.31 2.05 4.43 25.63 21.80 20 -- NOTA: Las tolerancias para los alambres de acero recubiertos de aluminio soldado están con base en las normas enunciadas en el
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TABLA 2 - Características generales de los cables para hilos de guarda, bajantes a tierra y neutros corridos formados por alambres de acero
recubiertos de aluminio soldado.
Descripción corta Designación No. de
alambres
Diámetro de los
alambres
Diámetro núcleo de
acero
Área de la sección
transversal del núcleo
Masa Carga
mínima de ruptura
Módulo de Elasticidad
Final
Resistencia eléctrica c. d.
nominal a 20 ºC del cable
Clave
(mm) (mm) (mm2) (kg/km) (kN) (GPa) ( Ω/km) (R3)
Cable A AS 7#8 A AS 7#8 7 3.26 9.78 58.56 389.60 70.89 160 1.46 EV0E00HK13
Cable A AS 7#9 (1/0) A AS 7#9 7 2.90 8.71 46.44 308.94 56.20 160 1.84 EW0E000D11
Cable A AS 7#11(2) A AS 7#11 7 2.30 6.91 29.20 194.35 35.36 160 2.93 EW0E000211
Cable A AS 3#8 A AS 3#8 3 3.26 7.04 25.10 166.67 32.07 160 3.41 EV0E00HT13
Cable A AS 7#12(4) A AS 7#12 7 2.05 6.15 23.16 154.17 28.03 160 3.70 EW0E000411
NOTA: Las tolerancias para los cables formados de alambres de acero recubiertos de aluminio soldado están con base en las normas enunciadas en el Apéndice A. Abreviaturas en la descripción corta: A = Acero
AS = Aluminio soldado Coeficiente de dilatación lineal = 12.60 X 10-6 / °C
Resistividad a 20 °C, clase 20 = 0.0848 Ωꞏmm²/m
Coeficiente de variación de
Resistencia por temperatura = 0.0036 / °C
Densidad = 6.590 g
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FIGURA 1 - Dibujo explicativo de cables A AS
FIGURA 2 - Dibujo explicativo de cables A AS 3
FIGURA 3 - Núcleo formado por un solo alambre
5.1 Uniones No se aceptan uniones de ninguna clase en los tramos del alambre, núcleos y cables. 5.2 Diámetro El diámetro de los alambres no debe variar en ± 1.5 % del diámetro nominal especificado. Para los cables 3#8 y 7#8 cada alambre que lo integra debe tener un diámetro de 3.26 mm, el cable 3#8 debe estar formado por tres alambres y el 7#8 por siete alambres. 5.3 Ductibilidad y Adherencia
Los alambres individuales no deben presentar fisuras o desprendimiento y no deben fracturarse después de enrollarlos.
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5.4 Densidad Para fines de cálculo de masa y sección transversal, se debe considerar una densidad del aluminio de 6.590 g/cm3 a 20 °C. 5.5 Espesor de la Capa de Aluminio El espesor de la capa de aluminio en cualquier punto no debe ser menor de 5 % del diámetro nominal del alambre 6 CONDICIONES DE OPERACIÓN No aplica. 7 CONTROL DE CALIDAD Los cables deben ser sometidos a las pruebas de prototipo, rutina y de aceptación, dichas pruebas son las que se indican en los Apéndices A y B, bajo los métodos que se indican y/o describen en dicho Apéndice. CFE representada por el LAPEM o la persona física o moral que designe, debe verificar que los cables cumplan con las pruebas de prototipo, rutina y aceptación contenida en este capítulo. 7.1 Muestreo Se debe cumplir con lo indicado en la especificación CFE E0000-13. El proveedor debe realizar las pruebas prototipo, rutina y aceptación de acuerdo al Apéndice A. 7.2 Métodos de Prueba Se deben realizar las siguientes pruebas:
a) Determinación del diámetro de los alambres (véase Apéndice A). b) Espesor del recubrimiento (aluminio soldado) (véase nota 1). c) Determinación del área de la sección transversal (véase Apéndice A). d) Esfuerzo por tensión a la ruptura (véase Apéndice A).
Torcido (véase nota 2). e) Resistencia eléctrica (véase Apéndice A). f) Inspección visual (véase Apéndice A).
NOTA: (1) El espesor del recubrimiento de aluminio en el alambre de acero, no debe ser menor al 5 % del diámetro nominal del alambre.
El espesor del aluminio puede ser determinado por medición directa de las secciones transversales o por medio de instrumentos indicadores eléctricos que operen bajo el principio de permeabilidad magnética
(2) El alambre debe soportar sin fracturarse al menos 20 vueltas en una dirección, la longitud debe ser la equivalente a 100 veces el diámetro nominal de la muestra. La velocidad de aplicación del torcido debe ser aproximadamente 15 vueltas por minuto, durante la prueba el material no debe presentar imperfecciones, tales como grieta, escamas entre otros defectos.
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8 MARCADO Cada carrete debe tener los siguientes datos:
a) Número progresivo del carrete.
b) Logotipo o marca del fabricante.
c) Descripción corta.
d) Longitud en m y masa en kg del tramo de empaque.
e) Número del contrato.
f) Fecha de fabricación (mes y año). 9 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,
ALMACENAJE Y MANEJO 9.1 Carretes Se deben utilizar carretes como los indicados en la norma NMX-EE-161. 9.2 Tramos de Empaque La masa de los carretes se debe entregar en tramos de acuerdo a lo indicado en la tabla 3. El tramo que contenga cada carrete, debe ser continuo en su longitud completa.
TABLA 3 - Longitud aproximada de los tramos de cable A AS en los carretes
Cable A AS Longitud
aproximada (m)
A AS No. 1/0 1 500 y 750
A AS No. 2 1 500 y 750
A AS No. 4 1 500 y 750
A AS 3 No. 8 1 500
A AS 7 No. 8 1 500
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TABLA 4 - Designación de carretes y sus características dimensionales
Carrete Brida (cm)
B
Carrera (cm)
C
Tambor (cm)
A
Espesor mínimo brida (cm)
Capacidad (dm3)
Barreno central (cm)
Mínimo Máximo 1 100 70 35 3.81 482 7.62 8.89 2 150 80 80 5.08 1 012 7.62 8.89 3 170 80 70 5.08 1 508 7.62 8.89 4 175 127 80 5.08 2 416 7.62 8.89 5 122 61 61 3.81 534 7.62 8.89 6 183 91 91 5.08 1 801 7.62 8.89 7 102 61 41 3.81 415 7.62 8.89 8 107 66 46 3.81 482 7.62 8.89 9 160 90 80 5.08 1 360 7.62 8.89 10 180 105 71 5.08 2 274 7.62 8.89 11 107 61 61 3.81 367 7.62 8.89 12 168 91 81 5.08 1 544 7.62 8.89 13 198 91 81 5.08 2 344 7.62 8.89 14 152 91 81 5.08 1 194 7.62 8.89 15 137 81 81 5.08 779 7.62 8.89
NOTA: La tolerancia de las dimensiones del carrete es de ± 10 %.
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FIGURA 4 - Características de carretes
NOTA: Esta figura es ilustrativa y las dimensiones de los carretes no son obligatorias pero debe satisfacer los requerimientos establecidos en la NMX-EE-161
Brida
Carrera entre bridas
Duela del tambor soportada en brida
Claro mínimo 4 % del diámetro de la brida
Diámetro del cable
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9.3 Longitud del Tramo de Embarque La longitud del tramo de embarque debe ser de 7 No.8 de 1 500 m y 3 No.8 de 2 000 m y 1 500 m, con una tolerancia de ± 5 %, debiendo cumplir en total la longitud del pedido. Y los demás tipos restantes de acuerdo a la longitud especificada para los cables ACSR/AS definidos en la especificación E1000-18. En caso de existir diferencia en este concepto se debe indicar en las características particulares. 10 BIBLIOGRAFÍA
[1] NOM-063-SCFI-2001 Productos Eléctricos - Conductores - Requisitos de Seguridad. [2] NMX-B-001-CONACERO-2009 Métodos de Análisis Químico para Determinar la
Composición de Aceros y Fundiciones. [3] ASTM B 502/B502M-10-(2017) Standard Specification for Aluminum-Clad Steel Core Wire for
Use in Overhead Electrical Aluminum Conductors [4] Aluminum Association Guide, Rev. 1999 A Method of Stress-Strain Testing of Aluminum Conductors
and ACSR and A Test Method for Determining the Long Time Creep of Aluminum Conductors in Overhead Lines.
[5] ASTM B 415 – 16 Standard Specification for Hard-Drawn Aluminum-Clad Steel Wire [6] ASTM B 416 – 98 (2018) Standard Specification for Concentric-Lay-Stranded Aluminum-Clad Steel Conductors
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APÉNDICE A (Normativo)
PRUEBAS A LOS ALAMBRES DE ACERO RECUBIERTOS DE ALUMINIO SOLDADO Y CABLE TERMINADO
A.1 PRUEBAS A LOS ALAMBRES DE ACERO RECUBIERTOS DE ALUMINIO SOLDADO Las pruebas que se deben realizar a los alambres de acero recubiertos de aluminio soldado son las que se indican en la tabla A.1.
TABLA A.1 - Pruebas a los alambres de acero recubiertos de aluminio soldado.
Prueba Norma que aplica Tipo de prueba
Prototipo Rutina Aceptación
Dimensiones y tolerancias
NMX-B-441 X X X
Análisis químico NMX-B-001 X - - - -
Masa del recubrimiento de aluminio soldado
NMX-H-014 X X X
Esfuerzo de ruptura por tensión al 1 % del alargamiento
NMX-J-312 X X X
Tensión de ruptura NMX-J-312 X X X
Enrollado NMX-B-441 X X X
Acabado y uniones NMX-B-441 X X X NOTA:
1.- Las pruebas de rutina se aplican a los alambres antes de cablear y las pruebas de aceptación se aplican a los alambres removidos del cable.
2.- Los requerimientos solicitados deben ser referidos al sistema métrico internacional de medidas.
A.2 PRUEBAS AL CABLE TERMINADO Las pruebas que se deben realizar al cable terminado son las que se indican en la tabla A.2.
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TABLA A.2 - Pruebas al cable y núcleo terminado de alambres de acero recubierto de aluminio soldado
Prueba Norma que aplica Tipo de prueba
Prototipo Rutina Aceptación Diámetros NMX-J-066 X X X Área NMX-J-129 X X X Resistencia y resistividad eléctrica
NMX-J-212 X X X
Esfuerzo de ruptura por tensión
NMX-J-312 X X X
Relación de paso de cableado (de cada capa)
NMX-J-516 X X X
Sentido de cableado (de cada capa)
NMX-J-516 X X X
Esfuerzo – deformación, Módulo de elasticidad final. Ver nota 3
Como se indica en Apéndice B, D y F
X - - - -
CREEP Ver nota 3.
Apéndice E y G X - - - -
NOTA:
1.- Las pruebas de rutina y aceptación se deben de aplicar en función del tamaño del lote a ser suministrado, para mayor detalle ver Capítulo correspondiente a Control de Calidad.
2.- Para las pruebas de esfuerzo-deformación, el proveedor debe de indicar el polinomio de esfuerzo-deformación del cable de
acuerdo al Apéndice D de esta especificación. 3.- Los requerimientos solicitados deben ser referidos al sistema métrico internacional de medidas.
A.3 COMPATIBILIDAD CONDUCTOR-HERRAJE Todas las pruebas que utilicen herrajes deben ser realizadas con los herrajes normalizados de acuerdo a la especificación CFE 2C301-15.
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APÉNDICE B (Normativo)
PRUEBA DE ESFUERZO – DEFORMACIÓN
La finalidad de esta prueba es para determinar la deformación que experimenta el cable cuando es sometido a diferentes niveles tensión mecánica en lapsos de tiempo determinados. Para la realización de esta prueba se deben utilizar herrajes de sujeción tales como preformados, conectores a compresión, resinas epóxicas y metales con bajo punto de fusión. B.1 LONGITUD DE LA MUESTRA La longitud de la muestra requerida para las pruebas de tensión y esfuerzo deformación, deben ser al menos 400 veces el diámetro del conductor a evaluar, pero no menos de 10 m. La longitud de las muestras en el párrafo anterior, es el mínimo requerido para garantizar una buena medición con la cual se debe obtener exactitud en las curvas de esfuerzo-deformación. En casos donde el fabricante pueda demostrar a satisfacción del comprador con resultados de pruebas comparativas, que una longitud más corta pueda dar resultados con exactitud y repetibilidad equivalente, pueden ser utilizadas para la prueba. B.2 TEMPERATURA DE PRUEBA La temperatura de la muestra debe ser registrada y no debe variar por más de ± 2 °C durante la ejecución de la prueba. Las lecturas de las temperaturas deben ser tomadas como mínimo, al comienzo y final de cada periodo de carga sostenida. B.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Se debe tener mucho cuidado en la preparación de las muestras a evaluar ya que los desplazamientos relativos tan pequeños como 1 mm entre el núcleo de acero y las capas de aluminio del conductor causan cambios que impactan significativamente en la medición de las curvas de esfuerzo – deformación. Para la preparación de la muestra se deben de seguir los pasos que a continuación se mencionan:
a) Antes de remover la muestra del carrete, fijar una abrazadera de tornillo adecuadamente ajustada al diámetro del cable y colocada a 3 m ± 1 m del extremo libre del conductor. La abrazadera debe ser puesta con suficiente presión para evitar que se presenten movimientos relativos entre los alambres de las diferentes capas en el conductor.
b) Desenrollar del carrete, de forma lo más recta posible, evitando la formación de cocas o dobleces
en el cable, la longitud deseada de conductor e instalar otra abrazadera de sujeción a la distancia requerida midiendo dicha distancia a partir de la primera abrazadera. Aplicar cinta adhesiva (aislante) y cortar el conductor a una distancia de la abrazadera que permita colocar los accesorios en los extremos.
c) Durante el traslado hasta el equipo de prueba, la muestra debe estar protegida apropiadamente
contra daño. Si una vez cortada la muestra a evaluar se requiere enrollarla para transportarla, el diámetro del rollo o del carrete de la muestra debe ser de por lo menos 50 veces del diámetro del conductor. Este diámetro se debe considerar también para él envió de la muestra al laboratorio de pruebas.
d) Al llevar a cabo el ensayo de esfuerzo-deformación, se deben utilizar herrajes en los extremos de
uso estándar tales como preformados, conectores a compresión, resinas epóxicas, metales con bajo
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punto de fusión, grapas atornilladas o tipos de soldaduras. Los alambres del cable no deben ser desenrollados, limpiados o engrasados antes de colocar los accesorios en los extremos.
e) Se debe tener cuidado de no dañar ningún alambre durante la preparación de los extremos de la
muestra. f) El montaje de los herrajes en los extremos no debe inducir deslizamiento de los alambres o dejar el
cable flojo, ya que esto puede modificar el comportamiento la curva de esfuerzo deformación del conductor.
B.4 REQUERIMIENTOS (SÓLO PARA ACCESORIOS EN COMPRESIÓN) Cuando se utilicen herrajes de tensión a compresión en conductores, se debe utilizar la metodología indicada: Paso 1: Preparar los extremos del conductor según paso 1 del croquis de la figura B.1 y deslizar la manga de
aluminio de forma que entre el conductor con todas las capas de alambres que lo constituyen.
Paso 2: Introducir el alma de acero en el ojo largo del perno y comprimir de acuerdo al croquis (véase paso 2 indicado en la figura B.1),
Paso 3: Deslizar la manga de aluminio a su posición correcta y comprimirla, iniciando por la parte interna del cuerpo
de la manga (véase figura B.1 paso 3). Paso 1.
Paso 2.
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Paso 3.
FIGURA B.1 - Procedimiento de compresión de grapas de tensión.
B.5 INICIO DE LA PRUEBA
a) La muestra a evaluar debe ser sostenida a través de su longitud total y ajustada de tal forma que el conductor no se levante por más de 10 mm cuando se encuentre bajo tensión. Esto debe ser verificado por mediciones de la longitud de levantamiento de la muestra, más que por el tensionado del conductor.
b) La distancia entre la abrazadera de la longitud de control y el punto de sujeción de la grapa al equipo
de tensión, debe ser medida con un calibrador antes y después de la prueba para asegurar que después del ciclo de carga del 85 %, cuando se haya regresado al nivel de precarga, ésta no varié por más de 1 mm del valor tomado antes de la prueba (durante la prueba la distancia puede cambiar por más de 1 mm). La resolución más adecuada en el instrumento para medición dicha distancia es de 0.1 mm.
c) La deformación del conductor es determinada mediante la medición del desplazamiento entre los
dos extremos de la longitud de control. Ésta se puede realizar por medio de un sensor de desplazamiento y varillas calibradas o bien con discos de referencia e indicadores de carátula calibrados. Tanto el movimiento por levantamiento del conductor, como el torcimiento que pudiera sufrir durante la prueba no debe de introducir más que 0.3 mm de error en las lecturas.
NOTA: 1. Durante las etapas de la prueba con baja tensión mecánica puede causar que los hilos del cable se abulten por varios
milímetros en la parte externa. El pandeo o abultamiento desaparece a mayor tensión como un resultado de la deformación elástica y reaparece cuando la tensión es liberada.
2. Cuando se utilizan grapas atornillas y se presenta un ruido o interferencia a mayor tensión mecánica puede ser una
indicación que las capas del cable estén deslizando o el aluminio está deslizándose sobre el núcleo de acero, porque el tornillo de la grapa no está suficientemente apretado. El resultado del tornillo flojo de la grapa es el pandeo de alambres (a baja tensión) moviéndose hacia la dirección en que se mide la deformación de la muestra y las deformaciones medidas pueden ser menores que la deformación verdadera.
B.6 SECUENCIA DE APLICACIÓN DE CARGA PARA LA PRUEBA Las condiciones de carga para la prueba de esfuerzo – deformación debe ser la siguiente:
a) Aplicar una precarga al 5 % de tensión de ruptura nominal (RTS) para enderezar el conductor y colocar el dispositivo de medición de deformación, que debe ser mínimo del 85 % de la longitud total de la probeta. Ajustar el medidor de desplazamiento en cero.
Para registradores de datos no continuos esfuerzo-deformación tomar las lecturas de deformación
a intervalos de 2.5 % de la RTS redondeándolo en N.
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b) Tensionar la muestra al 15 % de la RTS y sostenerla por 0.5 h, tomar lecturas, al menos, después de 5 min, 10 min , 15 min y 30 min durante el periodo, regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.
La velocidad de aplicación de la carga durante la prueba debe ser uniforme, el tiempo requerido
para llegar al 15 % de la RTS debe ser entre 0.5 min y 1.0 min. La misma velocidad se debe mantener para las restantes etapas de carga.
c) Segunda aplicación de carga al 30 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de
5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.
d) Tercera aplicación de carga al 50 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de 5
min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.
e) Cuarta aplicación de carga al 70 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de
5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.
f) Quinta aplicación de carga al 85 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de 5
min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.
g) Después de la quinta aplicación de carga, regresar al 5 % de la RTS para retirar los instrumentos
de medición una vez hecho esto aplicar tensión, incrementándola uniformemente, hasta alcanzar la resistencia a la ruptura real.
NOTA: 1. Cuando grapas de tensión a compresión son utilizadas para la sujeción de la probeta, se puede colocar el dispositivo de
medición de la deformación sin descargar la precarga del 5 %.
2. Se recomienda extremar cuidados cuando se prueben conductores por arriba del 70 % del RTS.
3. Si en la etapa de carga correspondiente al inciso c), la muestra sobrepasa el valor del RTS, se puede detener la evaluación antes de la ruptura, reportando el máximo valor de tensión alcanzado por la muestra.
B.7 PRUEBA DE CARGAS PARA EL NÚCLEO DE ACERO SOLAMENTE Cuando se requiera efectuar la evaluación, las condiciones de carga para la prueba esfuerzo-deformación para el núcleo de acero debe ser como sigue:
a) La prueba debe consistir de aplicaciones sucesivas de carga aplicadas de manera similar a como se aplicó al conductor completo: 15 %, 30 %, 50 %, 70 % y 85 % de la RTS, respectivamente.
b) El núcleo de acero debe ser cargado hasta la ruptura.
c) Obtener la curva esfuerzo-deformación. d) Aplicar la corrección en la deformación medida de la muestra, por efecto de la precarga aplicada
inicialmente, como se indica en el Apéndice D. e) Obtener la curva esfuerzo-deformación ajustada para la muestra evaluada.
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APÉNDICE C (Normativo)
PLANES DE MUESTREO PARA CABLES DE ACERO
El tamaño de la muestra se selecciona de las tablas C.2, C.3 y C.4. Esta muestra está en función del número de referencia de la muestra (NRM). Aplicando a la muestra el plan de muestreo indicado en la tabla C.1.
El criterio de aceptación depende del tipo de defecto indicado en la tabla C.5.
TABLA C.1 – Planes de muestreo.
No.
Método de prueba Norma de producto
Método de prueba
Alambres de acero recubiertos de alumínio
soldado ASTM B 415-98 ASTM B 502-10
Cable de alambres de acero
recubiertos de aluminio soldado ASTM B 549-04
1 Acabado De acuerdo a la norma de cada
producto Véase nota 2
Muestreo y aceptación defectos
críticos tabla C.3. Defectos mayores
tabla C.2 2 Diámetro NMX-J-066-ANCE Véase nota 2 Véase nota 1
3 Área NMX-J-129-ANCE Véase nota 2 Véase nota 1
4 Espesor de la capa de aluminio
Apéndice G Véase nota 2 No aplica
5 Análisis químico NMX-B-001 Véase nota 2 No aplica
6 Esfuerzo al 1 % de alargamiento y a la ruptura
NMX-J-312-ANCE NMX-B-310
Véase nota 2 No aplica
7 Esfuerzo a la ruptura NMX-J-312-ANCE No aplica Véase nota 1
8 Alargamiento NMX-J-312-ANCE
NMX-B-310 Véase nota 2 Véase nota 1
9 Resistencia y resistividad eléctrica
NMX-J-212-ANCE No aplica Véase nota 1
10 Enrollado (Torcido) Apéndice G Véase nota 2 No aplica 11 Peso del recubrimiento Apéndice G Véase nota 2 No aplica 12 Ductilidad (enrollamiento) NMX-J-027-ANCE No aplica No aplica
13 Acabado y uniones NMX-J-027-ANCE
Apéndice G Véase nota 2 No aplica
14 Relación de paso y dirección de cableado
NMX-J-516-ANCE No aplica Véase nota 1
Continua…
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continuación.
15 Esfuerzo-deformación Como se indica en
los Apéndices B y D
No aplica Solo para prototipo
16 Deformación permanente (CREEP)
Como se indica en los Apéndices
E y F No aplica Solo para prototipo
NOTA: 1. El muestreo y aceptación de la tabla C.4
2. El muestreo y aceptación de la tabla C.3
TABLA C.2 - Definición de la muestra para cable de aluminio con núcleo de acero criterio de aceptación para defectos mayores con un NCA = 15 %
NRM Muestra
Criterio de aceptación
Aceptación Rechazo De A
2 15 2 1 2
16 25 3 2 3
26 50 5 3 4
51 90 8 4 5
91 150 13 6 7
151 280 20 8 9
281 500 32 10 11
501 en
adelante 50 15 16
NOTA: El tamaño del lote se determina multiplicando el número de alambres del cable por el número de carretes, con esto se determina el número de referencia de la muestra (NRM) y con lo anterior se selecciona en la tabla correspondiente el tamaño de la muestra.
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TABLA C.3 - Definición de la muestra para cable de aluminio con núcleo de acero criterio de aceptación para defectos críticos con un NCA = 1.0 %.
NRM Muestra
Criterio de aceptación
Aceptado Rechazado De A
51 150 13 0 1
151 500 32 1 2
501 1 200 50 2 3
1 201 3 200 80 3 4
3 201 10 000 125 4 5
10 001 35 000 200 6 7
35 001 150 000 315 8 9
150 001 500 000 500 10 11
500 001 o más 800 15 16 NOTA: Para lotes de entrega menores de 50, tomar una muestra de 5 y rechazar con 1 defectuoso.
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TABLA C.4 - Definición de la muestra para alambres de aluminio y para alambres de acero criterio de aceptación para defectos críticos con un NCA = 1.0 %.
NRM MuestraCriterio de aceptación
Aceptado Rechazado
51 150 5 0 1
151 500 5 0 1
501 1 200 5 0 1
1 201 3 200 20 1 2
3 201 10 000 32 1 2
10 001 35 000 50 2 3
35 001 150 000 80 3 4
150 001 500 000 125 4 5
500 001 o más 200 6 7
TABLA C.5 - Clasificación de defectos.
Número Defectos críticos (NCA 1.0 %) Número Defectos mayores (NCA 15 %)
1 Golpes, cortaduras, ralladuras y escamas profundas que alteren la sección
1 Ralladuras
2 Estrangulamientos 2 Escamas ligeras que no alteren la sección
3 Carrete desarmado 3 Golpes superficiales
4 Construcción fuera de diseño 4 Raspaduras
5 Pruebas 5 Manchas por oxidación
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APÉNDICE D (Normativo)
METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DEL POLINOMIO DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN
D.1 DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO INICIAL ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA MUESTRA EVALUADA Se tabulan las mediciones de deformación medidas durante el ensayo Esfuerzo-Deformación. Las deformaciones en cada etapa de carga mecánica aplicada al límite de tiempo establecido en la especificación se tomarán para generar el gráfico inicial Esfuerzo-deformación.
Deformación medida del cable a diferentes niveles de carga mecánica
Carga aplicada % RTS
Carga aplicada kN
Deformación %
5 min 10 min 15 min 30 min 45 min 60 min
5 2.51 0.000
15 7.53 0.083 0.084 0.084 0.086 0.086 0.087
30 15.06 0.206 0.207 0.207 0.208 0.209 0.209
50 25.11 0.380 0.381 0.383 0.384 0.387 0.387
70 35.15 0.580 0.583 0.585 0.588 0.591 0.593
85 42.69 0.765 0.772 0.776 0.782 0.786 0.788
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D.2 GRÁFICO INICIAL ESFUERZO-DEFORMACIÓN A PARTIR DE LOS DATOS MEDIDOS EXPERIMENTALMENTE
D.2. OBTENER EL FACTOR DE AJUSTE EN LA DEFORMACIÓN A APLICAR A LOS DATOS EXPERIMENTALES
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D.2.1 Obtención del Factor de Ajuste en la Deformación de Forma Gráfica
D.2.2 OBTENCIÓN DEL FACTOR DE AJUSTE EN LA DEFORMACIÓN DE FORMA GRÁFICA UTILIZANDO LAS HERRAMEINTAS DE EXCEL.
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Con los datos experimentales se obtiene la tendencia de los puntos, ajustándolos a una ecuación polinómica de segundo orden. En la figura se muestran los comandos para utilizar la herramienta de la hoja de cálculo (Excel).
Se extiende el límite inferior del eje X, para determinar el valor en el que la línea de tendencia obtenida cruza el eje de la deformación; obteniendo el factor que se debe aplicar para ajustar los datos experimentales por efecto del nivel de precarga.
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D.3 DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO ESFUERZO-DEFORMACIÓN CON DATOS AJUSTADOS
Por el método indicado en la sección anterior, para este ejemplo se obtiene un factor de ajuste de 0.023 % en las deformaciones determinadas experimentalmente.
Deformación medida en el del cable a diferentes niveles de carga mecánica
Carga aplicada % RTS
Carga aplicada
kN
Deformación % Datos
ajustados5 min 10 min 15 min 30 min 45 min 60 min 60 min
5 2.51 -- -- -- -- -- 0.000 0.000
15 7.53 0.083 0.084 0.084 0.086 0.086 0.087 0.110
30 15.06 0.206 0.207 0.207 0.208 0.209 0.209 0.233
50 25.11 0.380 0.381 0.383 0.384 0.387 0.387 0.410
70 35.15 0.580 0.583 0.585 0.588 0.591 0.593 0.616
85 42.69 0.765 0.772 0.776 0.782 0.786 0.788 0.811
Los datos de la carga y de la deformación ajustada son graficados, asegurando que la línea pase por el origen.
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D.4 OBTENCIÓN DE LA FUNCIÓN DE CUARTO ORDEN DE LA GRÁFICA ESFUERZO-DEFORMACIÓN EN LA MUESTRA EVALUADA Con los datos ajustados en la deformación por efecto de la precarga, se aplica el ajuste a una ecuación polinómica de cuarto orden. En la figura muestran los comandos para utilizar la herramienta de la hoja de cálculo (Excel).
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D.4.2 OBTENCIÓN DE LA FUNCIÓN DE CUARTO ORDEN DE LA GRÁFICA ESFUERZO-DEFORMACIÓN EN LA MUESTRA EVALUADA.
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Con las opciones de la herramienta de línea de tendencia, se obtiene la ecuación polinómica de cuarta orden ajustada. Esta ecuación ajustada determina el comportamiento de la deformación de la muestra evaluada en función de la carga mecánica aplicada.
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PRUEBA DE CREEP
E.1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN Procedimiento para aplicar el ensayo de CREEP a cables desnudos ACSR/AS para instalación y operación en líneas aéreas, que contempla desde preparación y montaje de la muestra, hasta la elaboración del informe de resultados, incluyendo el desarrollo del ensayo y las mediciones requeridas. El ensayo CREEP determina el comportamiento del cable en su longitud nominal al someterlo a un esfuerzo de tensión de largo plazo, bajo condiciones de temperatura y carga controladas. E.2 RELACIÓN DE EQUIPO Y ACCESORIOS REQUERIDOS
a) Abrazaderas metálicas con longitud suficiente para fijarse en el cable a evaluar. b) Máquina de tensión con capacidad para aplicar tensión longitudinal sobre la muestra de cable a
evaluar, con nivel mínimo igual a la tensión del 45 % del RTS nominal del cable a evaluar sin que sufra deformación dimensional en sus puntos de anclaje y con control de temperatura ambiental de forma que la variación no sea mayor a 2.0 °C.
c) Celda de carga o dinamómetro con capacidad suficiente para determinar el nivel de tensión
requerida para evaluar el cable bajo ensayo. d) Tres sensores o termopares para censar la temperatura en tres posiciones de la muestra de
cable a evaluar. e) Herrajes de tensión y sujeción específicamente para el diámetro del cable a evaluar, que no
sufran desplazamiento con respecto al cable, al someter la muestra a la tensión mecánica de evaluación.
f) Medidor de desplazamiento con sistema de fijación a la muestra de cable a evaluar y con
resolución mínima en sus determinaciones de 5 m. g) Sistema de adquisición de datos que permita registrar las condiciones de operación y de
evaluación a lo largo del ensayo, incluyendo:
- Temperatura ambiental en las cercanías de la muestra bajo ensayo, - Tensión mecánica aplicada sobre la muestra del cable en evaluación, - Deformación de la muestra bajo evaluación, - Al evaluar cables con fibras ópticas no se requiere obtener mediciones del comportamiento
óptico durante la ejecución del ensayo.
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E.3 PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRAS
La muestra debe ser tomada después de eliminar un mínimo de 5 m de la punta externa del cable estando en el carrete. Se debe tener cuidado de no dañarla durante su preparación. Al sacar la muestra del carrete se requiere mantenerla lo más recta posible, si va a transportarse, es necesario que la longitud de la muestra sea al menos de dos veces la longitud que se evaluará, que se enrolle sobre un diámetro no menor a 1.5 m y al preparar la muestra para montarla en el equipo usar la parte central para realizar el ensayo. Antes de remover la muestra a evaluar del carrete de transporte, colocar tres abrazaderas para asegurar que queden fijas las capas del cable a una distancia mínima de 3 m del extremo libre, véase la figura E.1.
FIGURA E.1 - Preparación de la punta del cable antes de desenrollarla del carrete de
transporte (Fotografía ilustrativa). DOCUMENTO EN PERIO
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Se deben colocar al menos tres abrazaderas en cada uno de los extremos de la muestra del cable, de forma que la presión de las mismas sea suficiente para evitar desplazamientos entre las diferentes capas que forman el cable. Desenrollar el cable en forma lineal, evitando que se formen cocas, torsiones o daños sobre el cable. La longitud mínima de muestra entre la colocación de las abrazaderas debe ser 100 veces el diámetro del cable (L) más dos veces la distancia entre el herraje de sujeción y el extremo del instrumento de medición que es de aproximadamente 0.5 m. Al tener la distancia marcada se procede a cortar el cable tomando en cuenta el espacio requerido para colocar los herrajes de sujeción. A partir de este momento, manejar la muestra cortada sin imprimirle esfuerzos, daños, torsiones, ni dobleces con radio de curvatura menores a 1.5 m. Descansar el cable sobre una superficie uniforme y alinearlo lo más recto posible para la preparación de los extremos donde se deben colocar los herrajes de tensión. Colocar los herrajes de sujeción en los extremos del cable. La fijación de los herrajes de sujeción se debe efectuar con una máquina ponchadora adecuada para los herrajes que se deben utilizar, de tal forma que se asegure que no exista deslizamiento entre los elementos del cable, ni entre las diferentes capas de material. Seguir el procedimiento de aplicación del ponchado recomendado por el proveedor de los herrajes. Una vez colocados los herrajes, debe existir una distancia de 1 m 0.2 m entre el punto de sujeción del herraje y las abrazaderas. Véase diagramas en las figuras E.2 y E.3 donde se aprecia el montaje de una muestra en la máquina de CREEP sobre soportes que permiten que esta se mantenga horizontal. Al colocar los herrajes de sujeción en los extremos del cable, verificar que no haya posibilidad de interferencias u obstáculos en el desplazamiento del cable durante el ensayo.
FIGURA E.2 - Diagrama de longitudes mínimas en la muestra de cable a evaluar.
Remate Abrazadera Termopares Abrazadera Remate
1 m L ó 10 m 1 m
Celda de carga
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FIGURA E.3 - Muestra montada en la máquina de CREEP, descansando sobre soportes que mantienen la muestra en forma horizontal (Fotografía ilustrativa).
E.4 PREPARACIÓN DEL ENSAYO
a) Sujetar los herrajes al sistema de tensión del equipo descansando la muestra de cable sobre soportes colocados de forma tal que al tensionar el cable, este no se levante una distancia mayor de 10 mm de su posición sin tensión.
b) Utilizar las mordazas adecuadas al diámetro de la muestra en evaluación, para sujetar el
dispositivo para medir el estiramiento del cable sobre una base de longitud de 10 m. Uno de los extremos del sistema de medición de la elongación del cable debe quedar fija y el otro extremo debe poder moverse libremente sobre el dispositivo para medir el estiramiento de la muestra en evaluación.
c) Se requiere colocar tres termopares para censar la temperatura de la muestra en evaluación:
uno en el centro y uno en cada extremo de la misma para registrar las mediciones de la temperatura durante el ensayo. Los termopares estarán en buen contacto con la muestra pero sin recibir directamente el flujo del movimiento de aire. Si no se especifica la temperatura del ensayo, ésta debe ser de 20 ºC.
d) La variación de la temperatura a lo largo de la muestra a evaluar debe ser menor de 2.0 ºC. La
variación de la temperatura en la muestra durante el ensayo debe ser menor de 2.0 ºC respecto a la temperatura base de evaluación.
e) La resolución del equipo usado para la medición de temperatura debe ser como mínimo de
0.5 ºC.
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f) La resolución de la medición de la carga para la evaluación debe ser como mínimo 1 % de la carga de evaluación o 120 N, lo que sea de mayor magnitud. La celda de carga debe ser utilizada durante todo el ensayo.
g) El equipo de medición de desplazamiento debe registrar una resolución mínima de 5 x 10ˉ⁶ m
es decir (5 micrómetros). h) El dispositivo por medio del cual se determina la elongación debe ser fijado al cable como se
muestra en las figuras E.4 y E.5. i) El equipo de adquisición de datos con el que se monitorean los resultados de los cambios de
temperatura, tensión aplicada y la elongación que sufre el cable durante el ensayo se muestra en la figura E.6.
FIGURA E.4 - Muestra de cable a evaluar instalada en la máquina de tensión y con el dispositivo de
medición de elongación fijado sobre él (Fotografía ilustrativa)
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FIGURA E.5 - Fijación del equipo para medir elongación del cable durante el ensayo (Fotografía ilustrativa)
FIGURA E.6 - Sistema de adquisición de datos durante el ensayo (Fotografía ilustrativa)
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E.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
a) Después de haberse realizado la preparación de la muestra y su colocación en el equipo de evaluación, ella debe sujetarse por los extremos dejando la muestra en forma horizontal. Si es necesario aplicar una precarga a la muestra, esta no debe ser mayor al 2 % del RTS (por sus siglas en inglés de esfuerzo de tensión a la ruptura) por un período no mayor a 5 minutos.
b) Durante el desarrollo del ensayo la carga de tensión debe ser fijada al porcentaje en función de
la tensión de ruptura del cable a evaluar, de acuerdo a la especificación, la cual debe ser uno de los siguientes niveles: 15 %, 20 %, 25 %, 30 %. Durante el ensayo se debe mantener la carga constante. La aplicación de la carga mecánica, desde la situación de reposo de la muestra, hasta su nivel de evaluación debe efectuarse en un período de tiempo de 5 minutos 10 segundos, cuidando que la carga sea aplicada con aumento constante pero sin rebasar el nivel establecido para el ensayo. Al finalizar el período de 5 minutos la muestra debe estar sometida a la carga mecánica de evaluación y en este punto se inicia el censo y registro de los datos que deben incluir los parámetros del ensayo así como el estiramiento del cable.
c) El ensayo se debe llevar a cabo por un período de 1 000 horas como mínimo, registrando los
parámetros de evaluación y graficando la elongación medida de la muestra contra el tiempo en una escala logarítmica. El primer dato adquirido, justo al finalizar el período de aplicación de la carga mecánica se toma como base (cero) tanto para la escala del tiempo como para la de CREEP para la muestra evaluada.
d) Con los datos registrados se verifica que durante el ensayo la temperatura no tenga una variación
mayor a 2 °C con respecto a la temperatura nominal de evaluación, si ésta no se especifica por el cliente, se debe tomar como 20 °C, véase la figura E.7.
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FIGURA E.7 - Gráfico de los datos registrados durante la aplicación del ensayo. Se verifica que la temperatura no tenga variación mayor a 2 °C durante todo el desarrollo
E.6 MANEJO DE LOS DATOS
Los datos adquiridos de estiramiento de la muestra contra el tiempo se deben presentar gráficamente en una escala log-log y se deben ajustar a una recta por el método de mínimos cuadrados para obtener una ecuación del tipo Y = aX+b que permita predecir el estiramiento del cable hasta un período de al menos 10 000 horas.
Donde: Y: Logaritmo del estiramiento del cable al tiempo t (estiramiento en mm). X: Logaritmo del tiempo en horas a, b: constantes determinadas por el ajuste de los datos a una línea recta por el método de mínimos cuadrados.
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E.7 INFORMES Los siguientes datos se deben informar por cada ensayo:
a) Fecha de elaboración del informe. b) Identificación del cable ensayado. c) Longitud de la muestra de ensayo. d) Configuración física del arreglo para el ensayo. e) Descripción general del equipo utilizado. f) Datos registrados de las mediciones de tensión, temperatura y dimensional requeridas. g) Desarrollo del ensayo. h) Resultados experimentales en forma gráfica. i) Valor extrapolado de deformación de la muestra a las 10 000 h y a las 100 000 h. j) Gráfica del estiramiento en función del tiempo y ajuste de los datos a una línea recta por el
método de mínimos cuadrados. k) Conclusiones. l) Firmas autorizadas
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APÉNDICE F (Normativo)
DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL DEL CABLE
F.1 DE LOS REPORTES DE PRUEBAS DE ESFUERZO DEFORMACIÓN PARA CABLE COMPLETO, BUSCAR EL GRÁFICO DE LA PRUEBA DE TENSIÓN
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F.2 EL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL, TIENE UN COMPORTAMIENTO LINEAL, POR TANTO SE
TRAZA UNA LÍNEA RECTA AL 70 %, Y AL 50 % DEL RTS (SE DEBEN OBTENER ESTOS PUNTOS DIRECTAMENTE DE LA PRUEBA Y APLICAR EL PROCEDIMIENTO AQUÍ DESCRITO)
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F.3 SE SELECCIONAN DOS PUNTOS PARA OBTENER LA ECUACIÓN LINEAL
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F.4 LOS VALORES DE DEFORMACIÓN SE EXPRESAN EN %
F.5 SE CALCULA EL VALOR DE LA PENDIENTE
%1%2
12
XX
YYm
1 0000100*)(1
%mmX
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F.6 SE CALCULA EL VALOR DE B (ORDENADA AL ORIGEN)
F.7 CON LOS VALORES OBTENIDOS SE ESCRIBE LA ECUACIÓN QUE MODELA EL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL
)2*(2 XmYb
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APÉNDICE G (Normativo)
INTERPRETACIÓN DE LA PRUEBA DE CREEP PARA LA DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO
G.1 CON LOS COEFICIENTES DE LAS ECUACIONES DE CREEP SE ELABORA LA TABLA SIGUIENTE
G.2 CÁLCULO DE % RTS
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G.3 CON LA ECUACIÓN DE ESTIMACIÓN DE CREEP, SE OBTIENEN LOS DATOS DE LA ÚLTIMA COLUMNA
G.4 SE CALCULAN LOS VALORES DE CREEP PARA DIFERENTES TIEMPOS Y % RTS
Las celdas sombreadas representan el cálculo a 10 años.
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G.5 DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LAS PRUEBAS DE ESFUERZO DEFORMACIÓN, SE
TIENE
G.6 CON LOS COEFICIENTES ANTERIORES SE ELABORA LA TABLA 1
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G.8
G.9
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G.11
G.12
Donde: (X,Y) = (%RTS [N], Deformación total (%))
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