Análisis de falla en cable de acero

Wire Rope Failure Analysis

Este artículo describe el análisis de falla realizado en dos muestras de cables de acero que sufrieron falla súbita bajo condiciones de carga de trabajo normales. La falla fue causada por una carga menor a la capacidad nominal. Luego de inspección óptica se evidenció que la falla fue ocasionada por fatiga del material de uno de los cables.

Introducción

Una de las ramas más interesantes de la ingeniería por su inherente valor académico e industrial es la mecánica forense. Esta se encarga de establecer e investigar las causas de fallas o accidentes en componentes mecánicos y civiles de todo tipo, que van desde agujas para coser hasta componentes utilizados en la industria aero-espacial y bio-médica. Dichos análisis de fallas son importantes para poder establecer de una manera adecuada y sistemática las causales de fallas y poder tomar los correctivos necesarios para evitar la repetición de accidentes que, además de causar pérdidas materiales, pueden conllevar a pérdidas humanas irreparables.

En la investigación de fallas intervienen ramas de la ingeniería tan variadas como mate- riales de ingeniería, mecánica del medio continuo, mecánica de la fractura, metalurgia, procesos de manufactura, termodinámica y transferencia de calor, tribología, corrosión y fractografía, entre otras.

En la ejecución de un análisis de fallas se deben tener en cuenta factores tales como la historia previa del elemento a analizar, tipo de material y estructura, temperaturas de trabajo, planes de mantenimiento y hasta la hoja de vida de los operarios del equipo o máquina llegan a ser importantes en algunos casos.

El objetivo de este artículo es determinar la(s) causa(s) de la falla de un cable de acero utilizado para levantar y posicionar cargas.

2 Descripción de los elementos a analizar

Se recibieron, para su respectivo estudio, dos muestras fracturadas de cable de acero de 12,7 mm (1/2”) de diámetro nominal. Dichas muestras fueron utilizadas para levantar y posicionar el brazo de una pluma gruá con un peso aproximado de 50 kN (5 t) en una construcción civil en la ciudad de Medellín. Dichos cables fallaron durante el servicio y fueron enviados para determinar si la falla súbita fue debida a defectos del material o a mala manipulación por parte del operario de la gruá.

3 Procedimiento experimental

Se realizó una inspección macroscópica y metalográfica en ambos cables mediante la utilización de métodos ópticos. Previo a esta inspección óptica, se removió todo tipo de grasa y suciedad de las muestras teniendo especial cuidado en no distorsionar las superficies de fractura (ver [1] y [2] para una completa exposición sobre métodos ópticos de inspección de materiales).