Series de cadenas portacables de plástico para máquinas: material y selección

Por qué la mayoría de máquinas usan portacables de plástico

Los portacables de acero siguen existiendo y siguen teniendo sentido en grúas, en instalaciones calientes y en tramos muy largos sin apoyo. Pero la mayoría de los ejes de máquina-herramienta montan hoy cadena de plástico, y las razones son prácticas, no de moda.

• Masa. Una cadena de poliamida pesa aproximadamente una séptima parte de una de acero con la misma cavidad. En un eje de alta aceleración esa diferencia entra directamente en el dimensionado del servo.
• Sin lubricación. Poliamida contra poliamida funciona en seco con un coeficiente de fricción bajo. Una cadena de acero necesita grasa, y grasa más viruta forman una pasta abrasiva.
• Ruido. Una cadena de plástico sobre canaleta de plástico es varios decibeles más silenciosa, lo que importa con un operario al lado.
• Coste. La inyección produce un eslabón repetible por una fracción del coste de uno mecanizado o estampado en acero.
• Modo de fallo. Cuando un eslabón de plástico falla suele agrietarse y caer; un eslabón de acero puede doblarse hacia el haz y cortar varios cables a la vez.

El intercambio es temperatura, carga y resistencia química. Ahí es donde se decide realmente la selección, y donde dos cadenas idénticas en catálogo pueden comportarse de forma totalmente distinta.

El polímero detrás del eslabón

Casi todas las cadenas de plástico se moldean en poliamida, pero el grado decide la aplicación más que la geometría. Cuatro grados cubren el mercado de la máquina-herramienta.

La fibra de vidrio es lo que da rigidez al eslabón y su longitud sin apoyo. Una cavidad de 25 mm en PA6 sin carga y la misma cavidad en PA66 con 30 % FV no son intercambiables: el eslabón reforzado soporta aproximadamente el doble de carga antes de deformarse por encima del límite de diseño.

Absorción de agua y cambio dimensional

La poliamida absorbe agua. Es la propiedad más malinterpretada de un portacables de plástico y explica la mayoría de los informes de campo extraños.

El PA6 sin carga puede tomar del 2,5 al 3 % de su peso en humedad al 50 % de humedad relativa, y más si se sumerge. Un eslabón de 40,0 mm recién moldeado puede medir 40,4 a 40,6 mm tras una temporada en un taller húmedo. Eso basta para apretar la articulación, subir la fuerza de arrastre y, en el peor caso, volver la cadena rígida en la inversión.

• Los grados con fibra de vidrio absorben aproximadamente la mitad que los sin carga, otra razón por la que dominan en máquina-herramienta.
• El refrigerante agua-glicol y el lavado exponen la cadena a mucha más humedad que la ambiente. Compruebe la holgura de articulación tras un mes en servicio, no en el banco.
• Una cadena rígida a las pocas semanas a menudo no está gastada, está hinchada. No añada lubricante; revise el grado y la holgura.
• El PPS no absorbe prácticamente nada y mantiene cotas en procesos húmedos, por eso se especifica en electroerosión y equipos alimentarios.

Resistencia química en la práctica

La máquina expone el portacables a una mezcla de fluidos que ninguna ficha técnica cubre. La pregunta útil no es «¿resiste la poliamida al refrigerante?» sino «¿qué refrigerante, a qué concentración y a qué temperatura?».

Si la máquina se lava con espuma alcalina fuerte una vez por semana, ese solo hecho puede eliminar la poliamida estándar de la especificación, independientemente de la carga. Pida la ficha del limpiador antes de elegir el grado.

Autolubricación y funcionamiento en seco

La autolubricación de la poliamida es lo que permite a un portacables dar millones de ciclos sin mantenimiento, pero tiene dos condiciones.

• La articulación debe estar seca. Aceite y grasa atraen viruta y se convierten en pasta de lapidar. Un portacables engrasado «por seguridad» suele durar menos, no más.
• La superficie del pasador debe ser lisa y no porosa. Un pasador moldeado con rebaba o poros desgasta el alojamiento en lugar de deslizar en él.

Donde el portacables deba trabajar sucio, la respuesta es una geometría de articulación que se autolimpie, no lubricación. Abra la articulación, deje caer los residuos y mantenga el pasador seco.

Capacidad de carga y longitud sin apoyo

Las cadenas de plástico son resistentes a tracción y comparativamente débiles a flexión. Esa sola frase explica casi todos los límites de aplicación.

• La longitud sin apoyo la limita la rigidez a flexión del eslabón, no su resistencia a tracción. Una cadena FV de 35 mm de cavidad cubre normalmente 1,4 a 1,8 m sin apoyo; la misma en PA6 sin carga bastante menos.
• La carga adicional se resuelve añadiendo apoyo, no eligiendo un pasador mayor. Una guía bajo el ramal inferior duplica el vano práctico por una fracción del coste del tamaño siguiente.
• La longitud colgada vertical la limita la resistencia del eslabón y del soporte. Por encima de unos 3 m de cadena colgada, la respuesta correcta es un tensor o un contrapeso.
• La velocidad la limita el desgaste de la articulación, no la resistencia; 2 m/s en ambiente limpio es normal, 5 m/s exige una serie específica de alta velocidad.

Modos de fallo: qué se rompe de verdad

Los portacables de plástico fallan de unas pocas formas reconocibles, y el patrón indica qué punto de la especificación estaba mal.

• Grieta en el cubo del pasador. Fatiga por ciclos a temperatura superior a la del grado, o cadena cargada por encima de su límite sin apoyo.
• Placa lateral rota en el soporte. Normalmente soporte desalineado, o haz amarrado en un solo extremo y la cadena cargando el peso de los cables.
• Alojamiento pulido y ovalado. Polvo abrasivo en la articulación, típico de máquinas sin pantalla sobre la cadena.
• Superficie yesosa y frágil. Degradación UV en instalaciones exteriores o muy iluminadas.
• Eslabón blando e hinchado. Absorción de humedad o refrigerante, normalmente un grado sin carga en proceso húmedo.
• Eslabón fundido o deformado. Calor radiante de un motor, una lámpara o una viruta caliente, no la temperatura ambiente.

Plástico o acero: tabla de decisión

Qué enviar con la consulta

1. Carrera, orientación y cadencia de ciclos del eje.
2. Lista de cables y mangueras con diámetros exteriores y peso por metro.
3. Radio de curvatura requerido, marcado por el cable más rígido.
4. Temperatura ambiente y radiante en la cadena, no en el taller.
5. Tipo y concentración de refrigerante, y el químico de lavado si lo hay.
6. Si la cadena va en canaleta, sobre guía o sin apoyo.
7. Régimen de limpieza, incluida frecuencia y química.

Esos siete puntos deciden el grado de polímero, el contenido de fibra, el diseño de la articulación y el tamaño de cavidad. Responderlos cuesta diez minutos; adivinarlos cuesta una cadena y una parada no planificada.