ES2867899T3 - Dispositivo para la determinación del estado de desgaste de un cable al emplearlo en equipos elevadores - Google Patents

Abstract

Dispositivo para determinar el estado de desgaste de un cable (1) al emplearlo en equipos elevadores, particularmente grúas, con un equipo de detección (2) para detectar al menos un parámetro de uso del cable influyente en el estado de desgaste, así como un dispositivo de evaluación (3) para evaluar el parámetro de uso del cable, así como proporcionar una señal de reemplazo del cable en función de la evaluación de los parámetros de uso del cable, donde el equipo de detección (2) presenta medios de detección (2e) para detectar impactos ambientales sobre el cable (1), que el dispositivo de evaluación (3) puede evaluar para determinar el estado de desgaste, caracterizado porque los medios de detección (2e) presentan un detector de lubricante para detectar lubricantes que influyen sobre el cable (1), particularmente aceites y grasas.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para la determinación del estado de desgaste de un cable al emplearlo en equipos elevadores

La presente invención se relaciona con equipos elevadores en general, como las grúas, que usan cables, como cables de fibra de alta resistencia. La invención se relaciona además particularmente con un dispositivo para determinar el estado de desgaste de tal cable al emplear tales equipos elevadores, con un equipo de detección para detectar al menos un parámetro de uso del cable que influya en el estado de desgaste, así como una unidad de evaluación para evaluar el parámetro de uso del cable, así como emitir una señal de reemplazo en función de la evaluación de los parámetros de uso del cable.

Más recientemente, se han intentado emplear en las grúas, en lugar de los cables de acero probados y utilizados desde hace muchos años, cables de fibra de alta resistencia de fibras sintéticas como, por ejemplo, fibras de aramida (HMPA), mezclas de fibras de aramida/carbono, fibras de polietileno altamente modular (HMPE) o fibras de poli(p-fenileno-2,6-benzobisoxazol) (PBO). La ventaja de estos cables de fibra de alta resistencia radica en su bajo peso. Con los mismos diámetros de cable y las mismas o mayores resistencias a la tracción, estos cables de fibra de alta resistencia son significativamente más ligeros que los correspondientes cables de acero. Particularmente en las grúas altas con longitudes de cable correspondientemente grandes, con su uso se lleva a cabo un mayor ahorro en peso, que entraría en la carga muerta de la grúa, con lo que conlleva correspondientemente mayores cargas útiles con una construcción que no requiere cambios estructurales de la grúa.

Sin embargo, una característica desfavorable de estos cables de fibra de alta resistencia es su comportamiento significativamente más agudizado hacia la fractura o al fallo sin algún tipo de señal previa. Mientras que en los cables de acero el desgaste se muestra claramente y anuncia un fallo con bastante tiempo de antelación, por ejemplo, mediante la rotura de los hilos de acero individuales y un correspondiente empalme, que se aprecia a simple vista, los cables de fibra de alta resistencia apenas muestran signos de desgaste excesivo, que sean fácilmente perceptibles para el ojo humano y que muestren claramente durante bastante tiempo anticipado el problema previamente al auténtico fallo. A este respecto, se requieren medidas de monitorización inteligentes para identificar a tiempo el estado de desgaste de los cables de fibra altamente resistentes.

De la DE 19956265 B4 se conoce un dispositivo para monitorizar la operación de los tornos de elevación en las grúas, que monitoriza la fuerza del cable de elevación y el brazo de palanca del cable de elevación sobre el cabrestante y, a partir de esto, determina los ciclos de cargas que actúan sobre el cabrestante, que se almacenan en un contador de carga conjunta acumulada. Este contador de carga conjunta acumulada está integrado en el cabrestante de elevación, para mantener trazable su historial al retirar y reinstalar el cabrestante de elevación. Además, gracias a la EP 0 749 934 A2 se conoce un contador de carga conjunta acumulada que determina el cambio de carga que se está presentando, donde para cada cambio de carga determina la fuerza ejercida por el cable a la que somete al cabrestante de elevación, a partir de lo que calcula las cargas conjuntas acumuladas y calcula e indica la vida útil restante del cabrestante de elevación considerando las llamadas líneas de Wohler.

Sin embargo, tales medidas de monitorización del torno de elevación no pueden realmente indicar de manera fiable la vida restante o el estado de desgaste de un cable de fibra de alta resistencia, ya que los cables de fibra de alta resistencia están sometidos a multitud de cargas y deficiencias que influyen en el desgaste y que son independientes de las cargas por viento, como por ejemplo, los esfuerzos de deformación y de flexión en las poleas, los impactos externos y los impactos del propio cable, la contaminación de la superficie por componentes en contacto con el cable, etc. Por otro lado, los altos requisitos de vida útil para los cables de fibra de alta resistencia son difícilmente compatibles con su vida útil real y el cumplimiento de la seguridad necesaria, pues, en función de las condiciones de uso y de las influencias externas sobre el cable de fibra de alta resistencia, su vida y desgaste pueden variar mucho.

De la WO 2012/100938 A1 se revela además monitorizar varios parámetros del cable de un cable de fibra altamente resistente, que muestren cambios característicos al acercarse al estado de desgaste. Incluso cuando un parámetro de cable no deba mostrar ninguna variación o ninguna significativa y/o ninguna suficientemente fuerte, monitorizando otros parámetros del cable puede reconocerse el estado de desgaste, particularmente cuando varios parámetros muestren cambios. Además, el equipo de detección del dispositivo para el reconocimiento del estado de desgaste comprende varios medios de detección configurados de diferente manera para la detección magnética, mecánica, óptica y electrónica de varios parámetros del cable diferentes, parámetros que la unidad de evaluación evaluará individualmente y/o en conjunto entre sí para reconocer el estado de desgaste. A pesar de la evaluación de varios parámetros del cable, sin embargo, persiste el problema de que el estado de desgaste no se presenta siempre realmente para los mismos cambios de los parámetros del cable y/o no existe ninguna relación firme entre los cambios de los parámetros del cable individuales y el estado de desgaste. En función del caso individual, por ejemplo, a un cambio en la rigidez transversal o a una serie de ciclos de flexión puede corresponder otro significado para el estado de desgaste. La WO 2012/100938A1 da a conocer el preámbulo de la reivindicación independiente 1. La DE 102011 018535 A1 muestra además un banco de pruebas de cables, que además del número de cambios de flexión detecta también parámetros de carga como influencias ambientales, temperatura y cargas laterales. Partiendo de esto, la presente invención se basa en el objeto de especificar un dispositivo mejorado para determinar el estado de desgaste de cables de fibra altamente resistentes, que evite las desventajas del estado actual de la técnica y lo perfeccione favorablemente. Preferentemente debería lograrse una determinación fiable y precisa del estado de desgaste, que aproveche económicamente la vida útil restante del cable de fibra, sin poner en peligro la seguridad y que para ello se maneje con sencillos dispositivos de detección que operen de manera fiable, incluso en condiciones de operativa severas de equipos de construcción.

Conforme a la invención, este objeto se resuelve con un dispositivo según la reivindicación 1. Configuraciones preferidas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Por consiguiente, según un aspecto favorable de la presente invención se propone, al determinar el estado de desgaste, detectar también las influencias ambientales y/o los datos meteorológicos a los que se expone el cable, cuando el cable está en la grúa, donde pueden tenerse en cuenta los tiempos operativos de la grúa y/o los tiempos de inactividad. Mientras que hasta ahora se confiaba en poder determinar el estado de desgaste de los cables en base a variables de los cables medibles como la rigidez a la torsión variable o la resistencia a la flexión del cable o daños visibles como hilos de empalme, se han descuidado sin embargo las influencias ambientales y los datos meteorológicos que afectan el envejecimiento. Su detección y consideración posibilita, sin embargo, una determinación más precisa del estado de desgaste de un cable, particularmente cuando sea además un cable de fibra muy resistente. Conforme a la invención, el equipo de detección posee al menos un medio de detección para detectar influencias ambientales sobre el cable, que puede evaluar el dispositivo de evaluación para reconocer el estado de desgaste.

Además, una pluralidad de impactos ambientales pueden ser relevantes y, por lo tanto, detectarse. Por ejemplo, las partículas que se depositan en el cable y/o el tambor de cable, como polvo, arena u hollín, pueden conducir a una elevada carga de abrasión en la superficie del cable y, de este modo, acelerar el estado de desgaste. En un perfeccionamiento de la invención, dichos medios de detección pueden presentar un detector de partículas para detectar las partículas de suciedad presentes en el aire ambiental. Dependiendo de la cantidad de partículas y/o la naturaleza de las partículas de suciedad detectadas a lo largo del tiempo, el dispositivo de evaluación puede determinar entonces el estado de desgaste del cable.

Además, se puede, por un lado, a partir de la cantidad certera de partículas de suciedad deducirse la aceleración del estado de desgaste, por ejemplo, de tal forma que a mayores cantidades de partículas y/o cantidades de partículas que están presentes durante un período más largo, el estado de desgaste ocurre más rápido que a bajas y/o solo breves cantidades de partículas. Adicional o alternativamente a la cantidad de partículas, para deducir el estado de desgaste puede utilizarse también la naturaleza y/o el tipo de partícula, por ejemplo, de tal forma que las partículas más duras y/o más afiladas y/o más puntiagudas producen antes un estado de desgaste que las partículas más suaves y/o más redondas. Por ejemplo, los granos de arena pueden dañar más el cable mecánicamente que las partículas de hollín. También puede tenerse en cuenta en la evaluación el tamaño de las partículas detectadas en el aire, por ejemplo, de tal forma que, por un lado, las partículas muy pequeñas, cuyo diámetro se encuentre, por ejemplo, por debajo de un determinado valor umbral, pueden dañar más al estado de desgaste que las partículas algo mayores, pues las partículas muy pequeñas pueden penetrar en los poros o huecos del cable y pueden friccionar el cable desde el interior. Por otro lado, las partículas muy grandes, por ejemplo, en el formato de granos grandes de arena, pueden, tal que se ha mencionado, dañar la superficie del cable más que los granos de tamaño mediano.

Como una alternativa o bien en adición a tal detector de partículas, los medios de detección pueden incluir también un detector químico, que detecte ciertos químicos que son gaseosos en el aire o que actúan en forma de fluidos en el cable, por ejemplo, una humedad muy ácida, cuyo valor de pH pueda detectarse o compuestos de azufre que pueden aparecer cerca de plantas químicas, u otros químicos que reaccionen o actúen sobre el material del cable. Dicho detector químico puede además detectar la cantidad y/o concentración de la respectiva sustancia química y/o determinar el respectivo tipo de sustancia química. Dependiendo de la concentración y/o la cantidad y/o naturaleza detectadas, el dispositivo de evaluación puede estimar entonces la influencia del estado de desgaste, lo que puede hacerse, por ejemplo, reduciendo en un cierto porcentaje el estado de desgaste en comparación con un cable utilizado sin la influencia de los químicos.

Conforme a la invención, el equipo de detección incluye un detector de lubricante para detectar lubricantes que influyan sobre el cable, como aceite y grasa. Al emplear cables de acero puede monitorizarse una lubricación suficiente y/o tenerse en cuenta una lubricación faltante del cable, para determinar antes el estado de desgaste. A la inversa, con cables de fibra altamente resistentes el estado de desgaste también se puede acortar y/o detectar antes, si los lubricantes que reaccionan químicamente con el cable de fibra, como determinados aceites, están en contacto y/o se identifican sobre el cable.

Además, el equipo de detección puede detectar también bentonita u otros materiales de obra, como, por ejemplo, polvo de cal o similar, para estimar el estado de desgaste dependiendo de la cantidad y/o naturaleza detectada. En adición a las influencias ambientales mencionadas, según otro aspecto de la presente invención, el equipo de detección mencionado anteriormente puede tener también una estación meteorológica para detectar los datos meteorológicos a los que está expuesta la grúa y/o el cable allí previsto y en función de los cuales el dispositivo de evaluación determina el estado de desgaste. Dicha estación meteorológica puede detectar además diversas situaciones climáticas que pueden afectar a la vida útil del cable, por ejemplo, la temperatura y/o la radiación UV y/o la cantidad de precipitación y/o el perfil de precipitación y/o la humedad del aire y/o el agua y/o agua salada y/o nieve y/o hielo.

El dispositivo de evaluación puede diseñarse de tal forma que procese uno o varios de los parámetros de uso del cable citados y lo(s) tenga en cuenta en la determinación del estado de desgaste. Por ejemplo, el estado de desgaste puede detectarse antes, si el cable se somete frecuentemente a temperaturas muy bajas y/o muy altas y/o se usa a temperaturas muy bajas y/o muy altas, es decir, se somete a cargas y cambios de flexión. Alternativa o adicionalmente, el estado de desgaste puede, por ejemplo, detectarse antes, si la grúa se usa en entornos de radiación muy alta, es decir, el cable se expone a altas radiaciones UV, que pueden volver antes quebradizos los cables de fibra de alta resistencia. Alternativa o adicionalmente, se pueden usar altas tasas de precipitación y/o alta humedad y/o grandes cantidades de nieve y hielo para acortar la vida útil y/o para una emisión temprana de la señal de estado de desgaste. Alternativa o adicionalmente, también se puede tener en cuenta que, el agua salada en el cable, por ejemplo, en ubicaciones marítimas o incluso el impacto del cable con el agua, por ejemplo, cuando se utiliza en plataformas marinas o en ríos, puede acortar la vida útil.

El dispositivo de evaluación puede diseñarse además de tal forma, que considere por sí mismo los efectos ambientales y/o climáticos mencionados por separado. Alternativa o adicionalmente, sin embargo, las influencias ambientales y/o climáticas mencionadas también pueden vincularse con otras variables influyentes y tenerse en cuenta, por ejemplo, para aumentar la eficacia o reducir la eficacia, por ejemplo, de tal forma que las temperaturas muy bajas durante los tiempos de inactividad no se evalúen o sólo ligeramente, mientras que los tiempos de operación de la grúa con temperaturas muy bajas se ponderan más alto, pues entonces el cable se somete a temperaturas muy bajas a cambios de flexión, que dañan más al cable que sólo las temperaturas frías en el cable en reposo.

Además, puede preverse no basarse en un solo criterio para determinar el estado de desgaste, para evitar el problema de una señal de preaviso difícil de detectar, monitorizando diversos parámetros relevantes del cable de fibra y/o su uso, así como verificándolos en busca de cambios y determinando el estado de desgaste para un cambio mayor de un único parámetro o varios cambios menores de varios parámetros. Preferentemente, el equipo de detección comprende, además de o alternativamente a los citados medios de determinación de la influencia ambiental o climática, varios medios de detección configurados de diferente manera para la detección magnética, mecánica, óptica y/o electrónica de varios parámetros del cable distintos, que la unidad de evaluación evaluará individualmente y/o en combinación todos juntos para reconocer el estado de desgaste. El uso de diferentes parámetros del cable, como, por ejemplo, los citados datos ambientales y climáticos o parámetros del cable mecánicos como la rigidez transversal a la compresión y el cambio en la sección transversal o, alternativa o adicionalmente, un alargamiento del cable y las propiedades magnéticas del cable u otros parámetros mecánicos, ópticos y/o electrónicos del cable, para determinar el estado de desgaste, se basa en el hecho de que, en función de la carga y los efectos sobre el cable de fibra, puede ser en cada caso otro parámetro el que indique el desgaste del cable y/o anuncie el estado de desgaste, y/o también que el estado de desgaste posiblemente no se manifieste mediante un cambio realmente grande de un único parámetro, sino mediante pequeños cambios de varios parámetros.

En un perfeccionamiento de la invención, dicha unidad de evaluación está diseñada de tal forma que se proporcione una señal de reemplazo cuando al menos uno de los parámetros del cable detectados y/o su cambio supere/quede por debajo de un valor límite asociado, así como cuando un parámetro de cable indirecto derivado de todos los parámetros del cable detectados y/o de un subgrupo de los parámetros del cable detectados, y/o su cambio supere/quede por debajo de un valor límite asociado.

Además de los parámetros de uso del cable mencionados relacionados con las influencias ambientales, a las que está expuesto el cable, y/o los datos meteorológicos presentes durante el uso, el sistema puede tener en cuenta particularmente también las cargas conjuntas acumuladas que actúan sobre el cable y/o los cambios de flexión que además se producen. Para determinar el estado de desgaste del cable de fibra pueden utilizarse además de las cargas conjuntas acumuladas que actúan sobre el cable, particularmente los esfuerzos de tracción que actúan sobre el cable y/o los cambios de flexión que influyen sobre el cable. Para ello puede preverse un contador de carga conjunta acumulada, que, como carga conjunta acumulada que actúa sobre el cable de fibra, detecte al menos la carga de tracción del cable y el número cambios de flexión. La determinación y evaluación de los datos de medición mencionados es posible mediante los correspondientes medios de determinación o medios de detección o sensores, cuyos datos de medición se procesan y evalúan en el dispositivo de evaluación. Particularmente, un sensor de carga puede detectar la carga en curso del cable durante el tiempo de operación del cable. Para determinar los cambios de flexión, un sensor de desplazamiento giratorio en el tambor del cabrestante puede determinar la longitud de cable que se tensa. En el dispositivo de evaluación pueden vincularse entre sí los datos de carga y los datos de recorrido o de cambio de flexión para determinar una carga conjunta acumulada, que se puede comparar con una carga conjunta acumulada máxima permisible predeterminado. Si se alcanza el número de la carga conjunta acumulada máxima permitida, la unidad de evaluación puede emitir una correspondiente señal de reemplazo.

En la determinación matemática de las cargas conjuntas acumuladas que actúan sobre el cable se puede recurrir, en principio, a varios enfoques analíticos. En este contexto puede, partiendo de la asunción debido a la acumulación matemática de daños en diferentes cargas conjuntas acumuladas, deducirse diferentes grados de daño y emitirlos al sistema de control. De este modo pueden deducirse, para una determinada pauta de cambios de carga, aritméticamente los daños del cable generados de este modo, donde puede fijarse un valor límite, que permite una estimación del estado de desgaste.

Por ejemplo, al evaluar las cargas conjuntas acumuladas que se presentan, puede utilizarse un procedimiento de conteo, donde, por ejemplo, puede representarse la amplitud de las cargas que se presentan por su frecuencia acumulativa. Como normalmente el cable de fibra no está sujeto siempre solamente a una misma carga recurrente con amplitud constante, sino a una carga variable en su altura, las cargas conjuntas acumuladas resultantes en la práctica pueden subdividirse y/o escalonarse, por ejemplo, en conjuntos rectangulares individuales con, en cada caso, una carga constante y un ciclo de carga parcial. Por ejemplo, según el procedimiento conocido de acumulación de daño lineal puede calcularse en este contexto ahora para cada conjunto parcial un daño parcial, dividiendo el ciclo de carga parcial por el máximo ciclo de carga soportable. Los daños parciales resultantes de todos los conjuntos parciales se pueden sumar y emplearse como indicación del daño total del cable de fibra. De manera asimismo conocida, puede modificarse este enfoque también de diferente modo respecto a la acumulación de daño lineal, por ejemplo, en la medida en que los conjuntos parciales cuyas amplitudes de carga se encuentren por debajo del límite de fatiga no se tengan en cuenta o se tengan en cuenta sólo de manera limitada.

En un perfeccionamiento de la invención, la unidad de evaluación mencionada anteriormente puede diseñarse para la consideración de varios parámetros de tal forma que no sólo se detecten varios parámetros del cable per se y se investiguen en busca de los respectivos cambios y/o se comparen con valores límite, sino que también se tengan en cuenta las interdependencias entre los diferentes parámetros del cable. Por ejemplo, pueden desplazarse y/o modificarse los cambios permisibles y/o los valores límite permisibles para un parámetro de cable, cuando otro parámetro de cable haya experimentado un cambio predeterminado. De este modo pueden detectarse particularmente fatigas o daños más complejos y reconocer el estado de desgaste. Si, por ejemplo, se supone que un aumento en la rigidez de compresión transversal va acompañado de una disminución en el diámetro del cable, puede, al detectar la unidad de evaluación una rigidez compresiva transversal aumentada, reducirse el valor límite para el diámetro de cable y/o el rango teórico para el diámetro de cable permisible. Si entonces la medición determina que el diámetro de cable cae por debajo del valor límite del diámetro de cable reducido y/o cae fuera del rango teórico reducido, se puede emitir una señal de reemplazo. De manera similar, la unidad de evaluación puede tener en cuenta alternativa o adicionalmente, otras interdependencias entre los diferentes parámetros del cable, por ejemplo, la dependencia antes mencionada entre la rigidez del cable y el alargamiento del cable, por ejemplo, de manera que para una mayor rigidez a la flexión se espere una longitud de cable creciente y se tenga en cuenta mediante los correspondientes valores límite.

Adicionalmente, se pueden vincular también entre sí las dependencias temporales de diferentes parámetros de uso del cable y de este modo tener en cuenta en la evaluación, por ejemplo, qué partes de las cargas conjuntas acumuladas, que se han generado en condiciones desfavorables, por ejemplo, a temperaturas muy bajas o muy altas y/o con fuerte carga de partículas como, por ejemplo la influencia de la arena, se tienen en cuenta más fuertemente que en cargas conjuntas acumuladas que aparezcan en condiciones favorables para el cable. El dispositivo de evaluación puede poseer para esto un equipo de ponderación, que pondere más fuerte un parámetro de uso del cable cuando éste aparezca en condiciones desfavorables y menos fuerte cuando éste aparezca en condiciones favorables o en otro parámetro de cable favorable. La ponderación más fuerte puede tenerla en cuenta entonces el dispositivo de evaluación de tal manera que el período para el reemplazo del cable se determine antes.

En un perfeccionamiento de la invención pueden utilizarse, además de los parámetros ambientales y meteorológicos, otros parámetros del cable diferentes. Según otro aspecto de la presente invención se propone monitorizar un cambio de la rigidez de compresión transversal y/o de la sección transversal del cable y utilizarla como indicador del estado de desgaste. Particularmente, el equipo de detección puede tener medios de determinación de la rigidez compresiva transversal y/o de la sección transversal para detectar cambios en el cable para determinar la rigidez compresiva transversal y/o la sección transversal del cable, donde la unidad de evaluación monitoriza la rigidez compresiva transversal o la sección transversal determinada del cable en busca de cambios y, si fuera necesario, proporciona una señal de reemplazo.

En los ensayos de resistencia de cables de fibra de alta resistencia se puede demostrar que, al aumentar la carga y el número de ciclos de flexión, la rigidez de compresión transversal varía de una manera característica, en particular, muestra un aumento. La medida de la rigidez compresiva transversal variable puede, por tanto, utilizarse favorablemente para determinar el momento del estado de desgaste. Además, un aumento de la rigidez de compresión transversal puede ir acompañado de una disminución en el diámetro del cable. El cable puede obtener una mayor rigidez a la flexión y/o puede ocurrir un alargamiento del cable duradero y medible. Particularmente puede detectarse una dependencia del cambio de la rigidez a la compresión transversal del cambio del diámetro del cable, donde particularmente puede detectarse un aumento en la rigidez a la compresión transversal en función del diámetro decreciente del cable. Alternativa o adicionalmente, puede determinarse una dependencia de la variación de la rigidez del cable del cambio en la longitud del cable, donde particularmente puede determinarse un aumento en la rigidez del cable en función de un aumento en la longitud del cable. La emisión de la señal de reemplazo puede realizarse además fundamentalmente sola, en función de la monitorizada rigidez de compresión transversal y/o o de la sección transversal del cable. Sin embargo, considerar las dependencias de los diferentes parámetros del cable entre sí puede realizarse para favorablemente obtener una determinación más precisa del estado de desgaste. En un perfeccionamiento de la invención pueden utilizarse, alternativamente o además de dicha rigidez a la compresión transversal y/o área o forma de sección transversal, otros parámetros del cable diferentes. Según otro aspecto de la presente invención en este contexto se monitoriza más favorablemente un cambio de un perfil de un indicador de incrustación en el cable de fibra, incrustación que consiste en otro material ajeno a las fibras del cable. Por medio de tal perfil indicador, que se embebe conformacionalmente en el núcleo del trenzado o también puede estar dispuesto entre los hilos de fibra del cable de fibra, puede evitarse dejar de detectar el cambio, difícil de detectar, de las fibras y/o hebras de fibra del propio cable, particularmente cuando el perfil indicador se selecciona en lo que se refiere a su conformación y/o en lo que se refiere a su material de tal forma que el perfil del indicador muestre cambios de forma más temprana a que los muestren per se los hilos de fibra del cable de fibra y/o que tales cambios sean más fáciles de detectar. La monitorización de tal perfil indicador en el cable de fibra puede traer consigo ventajas particulares en este contexto también de forma aislada sin monitorización de otros parámetros. En un perfeccionamiento de la invención, el equipo de detección monitoriza en qué sección del cable aparece un cambio del cable, que se va a utilizar para determinar el estado de desgaste, para identificar la sección de cable desgastada y/o defectuosa y posiblemente poder seguir usando el cable restante, por ejemplo, separando la parte defectuosa. En un perfeccionamiento de la invención pueden asociarse a los medios de detección citados medios de detección del recorrido y/o de la posición del cable, que determinen el recorrido cumplido y/o la posición de la sección de cable monitorizada para detectar cambios. Particularmente, los medios de detección del recorrido y/o de la posición del cable mencionados pueden detectar una posición de los tornos del cable, que aparecen cuando la sección de cable a monitorizar en busca de cambios está justo en la zona del correspondiente equipo de detección y se monitoriza realmente en busca de cambios. A partir de la posición de los tornos del cable mencionada puede recalcularse entonces en el dispositivo de evaluación, qué sección de cable es defectuosa y/o está desgastada. Según otro aspecto favorable de la presente invención, como una alternativa o bien en adición de dicha monitorización de un perfil indicador implícito, puede monitorizarse también una elongación del cable de fibra y utilizarse para la determinación del estado de desgaste. La monitorización del alargamiento del cable de fibra parte de la asunción de que un desgaste y/o daño crecientes en el cable de fibra y/o el acercamiento al estado de desgaste va acompañado de un alargamiento del cable de fibra, respecto a su estado original, de forma que la monitorización de la elongación del cable de fibra pueda usarse como indicador del estado de desgaste. El equipo de detección puede tener para ello medios de determinación para determinar el alargamiento del cable de fibra, donde la unidad de evaluación sincroniza el alargamiento determinado con un alargamiento máximo permisible. Tan pronto como el alargamiento supere un nivel predeterminado, puede indicarse el estado de desgaste.

La invención se describe a continuación con más detalle en base a un ejemplo de ejecución preferido y a los dibujos asociados. En los dibujos muestran:

Fig. 1: una representación esquemática de un equipo elevador conforme a la invención en forma de una grúa torre según una ejecución favorable de la invención, su cable de elevación y/o su cable tirante para el brazo basculante pueden diseñarse como cables de fibra,

Fig. 2: una representación esquemática de una grúa telescópica de un vehículo, cuyo cable de elevación se monitoriza en relación con su estado de desgaste

Fig. 3: una representación esquemática de una grúa de puerto, cuyos cables se monitorizan sobre su estado de desgaste, y

Fig. 4: una representación esquemática del dispositivo para detectar el estado de desgaste del cable de uno de los equipos elevadores de las anteriores figuras, donde se representan la unidad de evaluación y los parámetros de uso del cable considerados por ésta.

La Fig. 1 muestra ejemplarmente para un equipo elevador según una ejecución de la invención una grúa en forma de una grúa torre 20 giratoria arriba, cuya torre 21 está montada sobre un vagón o una base fija. En la torre 21 se articula de forma basculante un brazo 23 de manera conocida alrededor de un eje horizontal y se tensa a través de un trenzado tensor 24. Dicho trenzado tensor 24 puede modificarse en su longitud a través de un cabrestante 25, de forma que el brazo 23 pueda cambiarse en su ángulo de ataque. Para este propósito, un cable tensor 26 se monta sobre dicho cabrestante 25. A través de poleas 27, por ejemplo, en el puntal tensor 50 mostrado o una punta de la torre se lleva el cable tensor 26, y/o el trenzado tensor 24 a un punto de articulación en el brazo 23 cerca de la punta del brazo 23.

Alternativamente, la grúa torre 20 puede estar provista naturalmente también de un brazo de carro corredizo. En el brazo 23 puede estar montado además un carro corredizo de manera desplazable, que puede moverse, por ejemplo, por medio de un cable de carro corredizo, que puede llevarse a través de los rodillos de desviación a la punta del brazo.

Además, la grúa torre comprende un cable de elevación 28, que, en la ejecución ilustrada según la Fig. 1, puede bajarse desde la punta del brazo a través de poleas a la punta del brazo y está allí conectado con un gancho de la grúa 29, o puede transcurrir sobre el carro corredizo móvil citado y las poleas allí previstas y estar conectado con el gancho de la grúa 29. Dicho cable de elevación 28 discurre en ambos casos sobre un cabrestante de elevación 30, que, como el cabrestante 25 de la ejecución según la Fig. 1, está dispuesto en la zona del bastidor de balasto u otra parte de soporte en el contrapeso 53.

El mencionado cable de elevación 28 y/o el cable tirante 26 pueden diseñarse en este contexto como cable de fibra, que puede consistir en fibras sintéticas como, por ejemplo, fibras de aramida o una mezcla de fibras de aramida/carbono, o también como parte de trenza de acero o como forma mixta.

Como muestra la Fig. 2, el equipo elevador puede estar diseñado también como grúa móvil o grúa de vehículo 40, que puede incluir un carro inferior 41 configurado como camión, sobre el que puede estar alojada una plataforma giratoria 42 rotatoriamente alrededor de un eje vertical. En dicha plataforma giratoria 42 puede haber dispuesto un brazo grúa 43, que con dicha plataforma giratoria 42 pueda girarse alrededor del eje vertical y pueda girar hacia arriba y hacia abajo alrededor de un eje de balanceo horizontal. Como muestra la Fig. 2, dicho brazo grúa 43 puede incluir un brazo telescópico 43a, que sea plegable, donde en dicho brazo telescópico 43a puede formarse un plumín basculante 43b, que puede estar configurado, por ejemplo, como pluma de celosía. Por medio de un trenzado tensor 44 puede tensarse dicho brazo grúa 43 y, si fuera necesario, también el plumín basculante 43b moverse hacia arriba y hacia abajo. Un cable de elevación 45 puede discurrir sobre el plumín basculante 43b y de manera conocida cortarse en un gancho de la grúa 46.

Como muestra la Fig. 3, el equipo elevador puede estar configurado también como grúa de barco 60 o grúa de puerto, que comprenda una guía de pórtico 61, que se extienda esencialmente vertical y esté rotatoriamente anclada a una base de anclaje 62 alrededor de un eje vertical. En dicha guía de pórtico 61 puede articularse de manera inclinable un brazo grúa 63, sobre cuya punta transcurra un cable de elevación 64.

Los cables de arriostrado o elevación 44 y 45 y/o 64 citados de las grúas de las Figuras 2 y 3 pueden estar diseñados asimismo como cable de fibra de alta resistencia del modo mencionado, si fuera necesario, pero también pueden ser un cable de acero.

En adelante se habla sólo aún de un cable 1, donde con ello puede hacerse referencia a cualquiera de los cables de arriostrado o elevación citados.

Para poder monitorizar y/o registrar los parámetros relevantes del estado de desgaste de dicho cable de fibra, se prevé un equipo de detección 2, que puede disponerse en la grúa y, junto con un dispositivo de evaluación 3, que evalúa los parámetros detectados, conectarse a la unidad electrónica de control de la grúa 31 o estar integrado en ella.

El equipo de detección 2 comprende, además, como muestra la Fig. 4, diversos medios de detección, para, por un lado, monitorizar el propio cable 1 y para proporcionar a la unidad de evaluación 3 datos y características del cable. Los medios de detección 2a pueden proporcionar particularmente parámetros mecánicos del cable 1, por ejemplo, diseño y material del cable, tracción mínima del cable con gancho de carga vacío, tracción máxima permisible del cable y fuerza de rotura mínima del cable. Además, los medios de detección 2a mencionados pueden proporcionar la rigidez transversal del cable y/o la rigidez a la flexión del cable y/o la rigidez torsional del cable, donde aquí, por un lado, pueden proporcionarse los valores de dichas dimensiones en el nuevo estado del cable como valores almacenados y puede realizarse una monitorización continua. Los parámetros del cable mencionados como la rigidez transversal, la rigidez a la flexión y la rigidez torsional, pueden monitorizarse y determinarse mediante medios de medición y/o de detección, tal y como se explica, por ejemplo, en el documento WO 2012/100938.

Los medios de detección 2b para proporcionar las características de cable mostradas en la Fig. 4 pueden, por ejemplo, proporcionar características de daño visual que pueden detectarse, por ejemplo, mediante una cámara, y/o características operativas, que pueden determinarse mediante la adquisición de datos en la grúa. Particularmente, dichos medios de detección 2b pueden proporcionar daños mecánicos, por ejemplo, en forma de marcas de roce en la cubierta del cable en forma de señal, o también daños similares, por ejemplo, cuando la cubierta del cable se rasga y/o se separa del cable. Alternativa o adicionalmente, se pueden mostrar y proporcionar por influencia externa puntos de corte y/o contusiones del cable o puntos dañados similares de la cubierta del cable y/o de los cordones del cable. Alternativa o adicionalmente, puede detectarse una curvatura y proporcionarse por tecnología de señales, por ejemplo, debido a un fuerte desplazamiento de los cordones del cable. Alternativa o adicionalmente, pueden determinarse y proporcionarse también una fuerte rotación de la cubierta del cable y/o giros por unidad de longitud. Dependiendo del grado de defectuosidad respecto a las características mencionadas, la unidad de evaluación 3 puede proporcionar una señal de listo para el reemplazo.

Los medios de detección 2b pueden determinar además características operativas mediante los correspondientes equipos de medición en la grúa y proporcionar al dispositivo de evaluación así, por ejemplo, datos de cambios del diámetro del cable y/o un alargamiento del cable. Además, puede determinarse un grado de eficiencia de un cable, es decir, los cambios debidos al envejecimiento y la vida útil. Alternativa o adicionalmente, puede detectarse la temperatura del cable, que ocurre debido a la propia operativa de la grúa y a la temperatura ambiente durante la operación de la grúa. Si, por ejemplo, se superara una temperatura del cable máxima o permitida, podría realizarse, para mantener la seguridad del cable, un cambio a una adaptación para una operativa con carga parcial. Alternativa o adicionalmente, puede determinarse también el envejecimiento del cable particularmente a través del tiempo en reposo alcanzado, donde se puede evaluar un tiempo de reposo máximo permisible en función de diversos factores influyentes.

Además, como muestra la Figura 4, se podría suministrar al dispositivo de evaluación 3 diversos datos de la grúa, por ejemplo datos de construcción y ajustes de la grúa como, por ejemplo, los diámetros de los tambores de cable y poleas, longitudes de cable y diámetro de cable, el número de enhebramientos, las dimensiones del tambor en forma de diámetro del tambor y longitud de la cubierta, el número máximo de capas de cable sobre el tambor y el número de espiras, y/o las velocidades máximas de cable previstas para el respectivo cable.

Además, como datos de la grúa pueden proporcionarse también datos de operación, que pueden detectarse por medio de los correspondientes medios de detección 2c durante la operación de la grúa, así, por ejemplo, el rango y el tiempo de carga que se presentan durante la operación, una medición de la carga respecto a un cabo de cable, que puede realizarse, por ejemplo, a través de un sensor de carga, y/o la altura de elevación y/o el recorrido en función del ciclo de carga, donde aquí, por ejemplo, puede realizarse una medición a través de un sensor de rotación en el tambor de cable. Alternativa o adicionalmente puede medirse la velocidad real del cable accionado, por ejemplo, a través de un correspondiente sensor de velocidad de giro en el tambor de cable.

Particularmente, el equipo de detección 2 citado puede presentar también medios de detección 2d para detectar las cargas conjuntas acumuladas que influyen sobre el respectivo cable de fibra 1, donde aquí más favorablemente puede detectarse al menos la carga de tracción que actúa sobre el cable y el número de cambios de flexión, aunque más favorablemente también otros parámetros que afectan a la resistencia a la fatiga como el bobinado multicapa, las influencias ambientales, temperatura, cargas laterales y otras.

Para determinar los parámetros mencionados, los medios de detección 2d mencionados comprenden los correspondientes sensores, cuyas señales tienen lugar en dicha unidad de evaluación 3. Particularmente, un sensor de medición de la carga puede detectar la carga actual durante el tiempo de operación del cable. Más favorablemente, además un sensor de desplazamiento giratorio sobre el respectivo tambor de torno puede medir la longitud de cable, que se somete a esfuerzo. En suma, a partir de lo mencionado puede determinarse una carga conjunta acumulada, por ejemplo, en forma de una curva de Wohler, que puede compararse con una carga conjunta acumulada máxima predeterminada para el cable de fibra 1. Si se alcanza el número de la carga conjunta acumulada máxima permitida, o sea, un determinado número de cambios de flexión bajo la influencia de una determinada carga y/o determinados picos de carga, puede generarse un aviso y/o una especificación sobre en qué momento tiene que realizarse un cambio de cable.

Además, el equipo de detección 2 posee medios de detección 2e para detectar influencias ambientales, que influyan sobre los cables 1 previstos en la respectiva grúa. Los medios de detección 2e mencionados pueden preverse más favorablemente asimismo en la respectiva grúa.

Los posibles elementos que pueden afectar a la vida útil del cable y que, por lo tanto, pueden ser detectadas por los medios de detección 2e son, por ejemplo, polvo, arena y/u hollín, y/o lubricantes como aceites, grasas, que están en contacto con el respectivo cable. o pueden ser detectados, por ejemplo, en forma de neblina de aceite en el aire.

Alternativa o adicionalmente a tales aceites y grasas, también puede detectarse bentonita. Alternativa o adicionalmente, también se pueden detectar otros productos químicos, que pudieran influir en la vida útil del cable.

Los medios de detección 2e mencionados pueden comprender, para detectar las sustancias mencionadas, una detección de partículas para detectar las partículas de suciedad presentes en el aire ambiental, un detector de lubricante o sensores de productos químicos adecuados, que pueden estar situados en una ubicación apropiada en la respectiva grúa.

Los factores de inclusión de influencias ambientales mencionadas sobre el estado de desgaste y/o la vida útil del cable pueden determinarse de antemano mediante experimentos, de forma que las influencias ambientales detectadas y su cantidad, por ejemplo, las cantidades y tipos y tamaños de las partículas de polvo puedan escalarse con un respectivo factor de influencia y convertirse en un correspondiente acortamiento de la vida útil por parte del dispositivo de evaluación 3.

Alternativa o adicionalmente a los medios de detección de impacto ambiental 2e citados, el equipo de detección 2 puede además incluir también medios de detección de datos meteorológicos 2f, por medio de los cuales pueden detectarse sus posibles situaciones climáticas, que pudieran influir en la vida útil del cable. Los medios de detección

2f mencionados pueden estar dispuestos, por ejemplo, en forma de una estación meteorológica en la respectiva grúa o en sus inmediaciones y proporcionar los datos meteorológicos correspondientes al dispositivo de evaluación

3, como muestra la Fig. 4.

Los medios de detección 2f mencionados pueden detectar en este contexto particularmente la temperatura ambiente y/o la radiación UV presente y/o el perfil de precipitación y/o de humedad y/o agua y/o agua salada y/o nieve y/o hielo como parámetros de uso del cable, donde la detección se registra de una forma más favorable, si los correspondientes datos meteorológicos se toman durante el funcionamiento de la grúa o durante periodos de inactividad.

Los factores de influencia para las respectivas variables meteorológicas sobre el estado de desgaste y/o la vida útil pueden determinarse también aquí por medio de ensayos, por ejemplo, con qué grado de afectación influye una temperatura muy baja al levantar cargas y en los correspondientes cambios de flexión con cargas en un rango de peso predeterminado sobre la vida útil del cable. Los factores de influencia correspondientemente determinados pueden utilizarse para escalar los datos meteorológicos, donde aquí en dicho modo puede distinguirse entre situaciones climáticas durante la operación de grúa y situaciones climáticas durante tiempos de inactividad. El dispositivo de evaluación puede convertir las situaciones climáticas que se presentan con la ayuda los factores de influencia mencionados en los correspondientes acortamientos de la vida útil o en la aparición temprana del estado de desgaste.

La señal del estado de desgaste puede emitirla el dispositivo de evaluación 3 más favorablemente en varias etapas, por ejemplo, mostrarse en el monitor de grúa del control de grúa. Por ejemplo, una primera etapa, por ejemplo, en verde, puede indicar, que exista aún una seguridad hasta un factor de seguridad de cable mínimo de 2. En una segunda etapa, por ejemplo, amarilla, puede indicarse la existencia de una seguridad hasta al menos el factor de seguridad de cable 1,5. En una tercera etapa, por ejemplo, en rojo, puede indicarse que la seguridad alcanza sólo aún hasta el factor de seguridad de cable mínimo de 1,0. Esta última etapa y/o última señal del dispositivo de evaluación 3 puede emplearse, por ejemplo para reducir la fuerza de tracción máxima permisible del cable durante un tiempo de operativa adicional en un valor predeterminado, por ejemplo, el 50% de la fuerza de tracción del cable permitida per se para un cable nuevo. Si en tal periodo de tiempo restante el cable no se renueva, podría realizarse la reducción de la carga a casi 0.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para determinar el estado de desgaste de un cable (1) al emplearlo en equipos elevadores, particularmente grúas, con un equipo de detección (2) para detectar al menos un parámetro de uso del cable influyente en el estado de desgaste, así como un dispositivo de evaluación (3) para evaluar el parámetro de uso del cable, así como proporcionar una señal de reemplazo del cable en función de la evaluación de los parámetros de uso del cable, donde el equipo de detección (2) presenta medios de detección (2e) para detectar impactos ambientales sobre el cable (1), que el dispositivo de evaluación (3) puede evaluar para determinar el estado de desgaste, caracterizado porque los medios de detección (2e) presentan un detector de lubricante para detectar lubricantes que influyen sobre el cable (1), particularmente aceites y grasas.

2. Dispositivo según la anterior reivindicación, donde los medios de detección (2e) presentan un detector de partículas para detectar las partículas de suciedad presentes en el aire ambiental y el dispositivo de evaluación (3) puede determinar el estado de desgaste en función de la cantidad y/o naturaleza de las partículas de suciedad detectadas a lo largo del tiempo.

3. Dispositivo según la anterior reivindicación, donde el detector de partículas está configurado para detectar y/o identificar polvo y/o arena y/u hollín.

4. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde los medios de detección (2e) presentan un sensor de bentonita para detectar la bentonita y el dispositivo de evaluación (3) puede determinar el estado de desgaste en función de la cantidad de bentonita detectada a lo largo del tiempo.

5. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde los medios de detección (2e) presentan al menos un sensor de productos químicos para detectar productos químicos que afecten al cable (1) y el dispositivo de evaluación (3) puede determinar el estado de desgaste en función de la cantidad y/o naturaleza de los productos químicos detectadas a lo largo del tiempo.

6. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde el equipo de detección (2) presenta al menos un medio de detección (2f) para detectar los datos meteorológicos y/o climáticos predominantes en el equipo elevador y que el dispositivo de evaluación (3) puede evaluar para determinar el estado de desgaste.

7. Dispositivo según la anterior reivindicación, donde dichos medios de detección (2f) comprenden un sensor de radiación UV para determinar la radiación UV que influye sobre el cable (1), donde dicho sensor de radiación UV forma preferentemente un dosímetro de radiación.

8. Dispositivo según una de las dos anteriores reivindicaciones, donde los medios de detección (2f) incluyen un sensor de precipitación y/o de humedad para determinar un perfil de precipitaciones y/o de humedad.

9. Dispositivo según la anterior reivindicación, donde dicho sensor de humedad presenta medios de determinación del contenido en sal para determinar el contenido en sal en la humedad determinada, donde el dispositivo de evaluación (3) puede determinar el estado de desgaste en función del contenido en sal.

10. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde los medios de detección (2f) presentan al menos un sensor de nieve y/o hielo para detectar nieve y/o hielo, donde, en función de la nieve y/o del hielo detectada/o, particularmente de la cantidad y/o duración detectada de nieve y/o hielo, el dispositivo de evaluación (3) puede determinar el estado de desgaste.

11. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde el equipo de detección (2) comprende varios medios de detección con diferentes configuraciones para detectar varios parámetros diferentes de uso del cable, que pueden ser evaluados por el llamado dispositivo de evaluación (3) en combinación unos con otros para identificar el estado de desgaste.

12. Dispositivo según la anterior reivindicación, donde el dispositivo de evaluación (3) puede evaluar al menos un parámetro meteorológico en combinación con al menos un parámetro de impacto medioambiental para identificar el estado de desgaste.

13. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, donde el dispositivo de evaluación (3) emite una señal de reemplazo, cuando al menos uno de los parámetros de uso del cable detectados o sus cambios supere/quede por debajo de un valor límite asociado, así como cuando uno de todos o alguno de los parámetros derivados de los parámetros de uso del cable detectados o su cambio, en su suma indirecta, supere/quede por debajo de un valor límite asociado.