La tecnología de bobinado de cable es la tecnología que evita que el cable se enganche cuando se enrolla , especialmente en varias capas en un tambor.
Desde el desarrollo del cable metálico , que comprende múltiples hilos de alambre , enrollar el cable ha presentado desafíos técnicos. Cuando se envuelven en múltiples capas, las capas superiores tienden a aplastar las capas inferiores, mientras que las capas inferiores tienden a pellizcar las capas superiores. El roce de cuerda contra cuerda también tiende a provocar desgaste. Estos problemas fueron abordados por Frank L. LeBus Sr., un proveedor de equipos de perforación para los campos petrolíferos de Texas, EE. UU., quien en 1938 patentó el uso de una barra ranurada en tambores de elevación para guiar el enrollado del cable. Los segmentos de acero con forma ranurada se soldaron o atornillaron simplemente a tambores de acero liso existentes. [1] Desde entonces, las ranuras de tambor se han utilizado ampliamente para guiar el enrollado del cable dentro y fuera de los tambores del cabrestante. Introducir una ranura helicoidal continua en el tambor, como la rosca de un tornillo, proporciona una forma de guiar la cuerda cuando se enrolla dentro o fuera de un tambor. Sin embargo, se ha demostrado que esto funciona eficazmente sólo cuando la cuerda está enrollada en una sola capa. Cuando la cuerda se enrolla en varias capas, los problemas persisten. Frank LeBus introdujo un patrón de ranurado que colocaba la ranura paralela a las pestañas del tambor, excepto por una única sección inclinada a lo largo de la cara del tambor para actuar como punto de cruce, moviendo la cuerda a lo largo del ancho de la ranura con cada revolución.
Aunque la empresa familiar Lebus sigue produciendo este equipo hoy en día, sus patentes han caducado. El nombre Lebus, sin embargo, es una marca registrada propiedad de la empresa familiar Lebus, por lo que el término "Lebus Drum" se refiere específicamente a los productos de Lebus International.
El sistema de enrollado de cables de acero multicapa ha sido objeto de un perfeccionamiento continuo a lo largo de los años y se ha adaptado para cualquier aplicación en la que se deban enrollar grandes tramos de cables de acero en múltiples capas de forma rápida y suave. Ejemplos incluyen:
Con el sistema de ranuras paralelas, el desgaste del cable se reduce considerablemente en el bobinado multicapa.
Cuando la primera capa ha llenado el tambor, la segunda capa viaja de regreso a través del tambor con cada vuelta de cuerda asentada exactamente a lo largo de la ranura de dos vueltas de la primera capa. Con el ranurado paralelo es posible calcular las fuerzas exactas que impone el cable sobre el tambor porque el enrollado está controlado.
El enrollado transversal se reduce a aproximadamente el 20% de la circunferencia del tambor y el 80% permanece paralelo a las pestañas en la ranura del cable de la capa interior. Este ranurado paralelo distribuye uniformemente la carga entre las capas individuales y se ha demostrado que aumenta sustancialmente (en más del 500%, según las pruebas) la vida útil del cable metálico. El sistema se ha utilizado para montar cuerdas.
En aplicaciones en alta mar, a menudo se alojan grandes longitudes de cable en tambores. Los cabrestantes de anclaje de la barcaza de tendido de tuberías Semac 1 de Saipem, por ejemplo, sostienen cada uno 2.800 metros de cable metálico de 76 mm (3 pulgadas) de diámetro en 14 capas. El Castorone de Saipem, el buque de tendido de tuberías más grande del mundo, utiliza un cable de acero de 3.850 m de largo y 152 mm de diámetro. Pesa 420t. La cuerda es tirada por un cabrestante y almacenada en enormes cabrestantes de tracción Rema que cuentan con un sistema de ranurado paralelo, con una tensión trasera de aproximadamente 40 t en el cabrestante.
Para maximizar los beneficios del sistema de ranurado paralelo, se requieren ciertas condiciones operativas. Éstas incluyen:
Cada sistema debe adaptarse a la aplicación para la que se utiliza. El patrón de ranura está diseñado para adaptarse a la longitud, el diámetro y el tipo de construcción de la cuerda.
En cualquier aplicación de bobinado multicapa, es importante que cuando el cable se instale por primera vez en el tambor, lo haga bajo tensión para evitar cualquier holgura en las capas internas que puedan ser aplastadas o melladas contra las paredes de la ranura por las capas externas.
El ángulo de flotación se define como el ángulo más grande del cable entre la primera polea y la brida del tambor, con respecto a la línea central del tambor. Con todo tipo de tambores, el cable está sujeto a un ángulo de flotación que impacta en su comportamiento y afecta su vida útil. El ángulo de flotación debe estar entre 0,25° y 1,25°, dependiendo de la construcción del cable. El ángulo de la flota se puede variar acercando o alejando la primera polea del tambor. Si la polea está demasiado cerca del tambor, el ángulo de la flota será superior a 1,25°; si está demasiado lejos, el ángulo de flota será inferior a 0,25°.
A veces no es posible lograr el ángulo de flota óptimo. Cuando no hay espacio para colocar una polea a la distancia requerida del tambor, hay disponibles dos dispositivos de enrollado adicionales. Uno de ellos es un compensador de ángulo flotante, que se acciona automáticamente mediante la tensión del cable. El otro es un nivelador accionado mecánicamente. Ambos ofrecen una solución para guiar el cable a lo largo del tambor entre bridas, pero cada uno tiene sus ventajas y desventajas.
El compensador de ángulo flotante (FAC) es impulsado por el movimiento del cable a medida que pasa a través de las secciones cruzadas del tambor. A medida que el cable se enrolla o desenrolla, el eje FAC oscila automáticamente lentamente, permitiendo que su polea se deslice hacia adelante y hacia atrás a través del eje para mantener un ángulo de flotación óptimo y guiar el cable suavemente hacia el tambor.
Los enrolladores de nivel pueden ser accionados hidráulica o eléctricamente y controlados por computadora, o pueden ser dispositivos mecánicos simples. Un enrollador de nivel mecánico comprende un eje principal (el tornillo de avance) con ranuras helicoidales a lo largo del cual se desplaza el alimentador de cable. La carcasa del alimentador de cable incluye dos barras de rodillos verticales y un rodillo horizontal o, alternativamente, una polea de cable metálico. El movimiento lateral de la carcasa se genera mediante una relación de piñón de transmisión por cadena entre el tambor y el husillo, como se muestra en la imagen. El enrollador de nivel automático instalado está diseñado y fabricado para ser compatible con las ranuras del tambor. Alternativamente, se puede integrar e instalar una polea dentro del marco de la carcasa. En este caso, el sistema se puede instalar en cualquier lugar alrededor del tambor. Las instalaciones oceanográficas que enrollan cuerdas de hasta 46 capas han demostrado que los enrolladores nivelados proporcionan un enrollado sincronizado y controlado en las condiciones más duras y difíciles.
Los sistemas de ranurado para bobinado multicapa se pueden tallar en carcasas de acero que se montan en tambores viejos, ya sea mediante pernos o soldadura, como una funda exterior. Llamados manguitos divididos, pueden adaptarse a tambores viejos o montarse en tambores nuevos para permitir un cambio de aplicación futuro.