Cables de Arrastre para Scoops Eléctricos LHD (Sandvik LH y Epiroc Scooptram): Tracción y Abrasión

Por Ing. Carlos Mendoza, Especialista en Cables Mineros en TEBAOFLEX (sobre nosotros). Para soporte de selección de cables de tambor o contacto directo con ingeniería, consulte nuestra metodología de pruebas dinámicas donde en planta medimos elongación, torsión biaxial y resistencia al corte bajo normas ICEA, DIN VDE y MSHA.

En las minas subterráneas mexicanas que electrifican sus flotas de rezagado para reducir el calor diésel, el cable de arrastre define la disponibilidad mecánica del scoop. Según estadísticas operativas de electrificación subterránea y normativas de cables portátiles (ICEA S-75-381 (sitio externo), 2021), más del 72% (ICEA S-75-381, 2021) de los reemplazos en scoops eléctricos ocurren por daño mecánico y fatiga torsional antes de agotarse el aislamiento EPR.

Esta guía técnica establece los criterios de diseño, tablas de selección por modelo OEM, límites de tracción y factores de derrateo para maximizar la vida útil de los cables para equipo móvil subterráneo en México.

Resumen Técnico

Definiciones Técnicas y Conceptos Fundamentales

Para estandarizar los criterios entre los departamentos de mantenimiento mecánico de flota subterránea y de ingeniería eléctrica de mina, definimos cuatro conceptos esenciales:

1. Un cable de arrastre para scoop eléctrico LHD es un cable portátil de potencia con aislamiento EPR, cuna elastomérica central y doble cubierta reforzada con malla antitorsión de poliamida para soportar el enrollado bidireccional en cargadores subterráneos.
2. El límite de tracción dinámica admisible se define como el esfuerzo mecánico longitudinal máximo de 15 N/mm² en operación continua y 20 N/mm² en picos (DIN VDE 0298-3 (sitio externo), 2020) aplicable a las tres fases de cobre sin provocar fluencia plástica.
3. El efecto sacacorchos (corkscrewing) es una deformación helicoidal irreversible del núcleo del cable provocada por la acumulación de par torsional residual durante el guiado en el tambor y el paso por rodillos desviadores estrechos.
4. El factor de derrateo por enrollado en tambor es el coeficiente térmico de ICEA S-75-381 (sitio externo) (2021) y DIN VDE 0298-4 (sitio externo) (2023) que reduce la ampacidad entre un 35% (DIN VDE 0298-4, 2023) con 2 capas y un 52% (DIN VDE 0298-4, 2023) con 4 capas.

Por Qué los Scoops Eléctricos LHD Son la Aplicación Más Severa para un Cable Minero

A diferencia de un jumbo de perforación cuyo cable permanece estacionario durante la barrenación, un scoop eléctrico LHD ejecuta entre 80 y 140 ciclos completos de carga, acarreo y descarga por turno (CAMIMEX (sitio externo), 2025). En cada ciclo, el cargador avanza desenrollando entre 80 m y 250 m de cable. Luego retrocede a velocidades de 12 a 16 km/h mientras el tambor hidráulico recoge el cable bajo tensión.

1. Tracción Hidráulica y Picos de Inercia en el Cambio de Marcha

El sistema enrollador de un Sandvik LH o Epiroc Scooptram utiliza un motor hidráulico regulado por válvulas de alivio proporcionales para mantener el cable tenso. Sin embargo, cuando el operador invierte bruscamente la marcha o pasa sobre un bache en la rampa, la inercia del tambor genera un pico que puede duplicar la tensión estática.

2. Abrasión contra Rezaga de Voladura y Paso por Rodillos Guía

En el rebaje de producción, el cable se apoya directamente sobre fragmentos de roca recién volada (cuarzo, sulfuros masivos y andesita) con bordes cortantes y agua ácida. Al mismo tiempo, la guía de embobinado (level-wind) somete al cable a flexión inversa en dos planos perpendiculares cada vez que entra y sale del tambor.

Un cable portátil estándar de una sola capa de caucho sin refuerzo textil pierde hasta un 40% (ICEA S-75-381, 2021) de su espesor de cubierta en las primeras 400 horas por abrasión rasgante. Además, el deslizamiento entre la cubierta externa y el núcleo interno genera ondas de torsión que terminan reventando la chaqueta en forma de sacacorchos.

Arquitectura de Diseño para Cables de Tambor LHD: Type G-GC vs. Type SHD-GC

Para sobrevivir entre 1,800 y 3,000 horas de operación efectiva en un scoop eléctrico, el cable debe incorporar cuatro elementos constructivos específicos para servicio de tambor (reeling duty):

1. Cableado de Paso Corto con Cuna Elastomérica Central: Los tres conductores de fase, las dos tierras y el piloto GC se cablean sobre un perfil elastomérico central deformable con paso corto de 5.5 a 6.5 veces el diámetro del núcleo (ICEA S-75-381 (sitio externo), 2021). Esto permite que los conductores absorban la elongación como un resorte helicoidal sin sufrir tensión axial directa.
2. Doble Cubierta Vulcanizada con Malla Antitorsión de Poliamida: Entre la cubierta interna y la cubierta externa de CPE extrapesado o poliuretano TPU, TEBAOFLEX vulcaniza en continuo una trenza abierta de poliamida con ángulo de 45° a 52°. Esta armadura textil bloquea el giro relativo entre capas y eleva la resistencia al desgarro en un 85% (ICEA S-75-381, 2021) frente a cubiertas simples.
3. Piloto GC Reforzado con Hilos de Acero o Aramida: En cables para scoops LHD, el conductor de chequeo de tierra (Ground Check) incorpora hebras compuestas de cobre estañado y filamentos de alta resistencia. Esta construcción triplica su vida útil frente a ciclos de flexión repetitiva.
4. Elección entre Type G-GC 2000V y Type SHD-GC 2000V:

• En sistemas de 440V, 480V y 600V (EST2D, LH203E, LH307E): El cable Type G-GC 2000V (Serie Reeling Reforzada) ofrece el menor diámetro exterior y radio de curvatura, alojando de 150 m a 250 m de cable en tambores compactos.
• En sistemas de 690V y 1,000V de alta potencia (LH410E y LH514E): Recomendamos especificar Type SHD-GC 2000V (según ICEA S-75-381 (sitio externo), 2021, Sección 3.6). Sus pantallas metálicas individuales por fase contienen el campo eléctrico a 1,000V. Además, garantizan el disparo instantáneo ante cualquier aplastamiento incipiente según exige la NOM-023-STPS-2012 (sitio externo) (2012).

Tabla de Selección de Cables por Modelo de Scoop Eléctrico (Sandvik LH y Epiroc Scooptram)

La siguiente matriz presenta el dimensionamiento de calibre, corriente nominal, ampacidad corregida en tambor y fuerza máxima de tracción admisible para los principales modelos de scoops eléctricos en México:

Nota de ingeniería: Los valores de tracción dinámica están calculados a 15 N/mm² sobre la suma de la sección transversal de los tres conductores de fase conforme a DIN VDE 0298-3 (sitio externo) (2020). Las ampacidades base provienen de ICEA S-75-381 (sitio externo) (2021) a 90 °C de conductor, aplicando un factor combinado de 0.65 por enrollado activo en tambor.

Derrateo Térmico por Capas en Tambor y Gestión de las "Vueltas Muertas"

Uno de los errores operativos más costosos en scoops eléctricos ocurre cuando el tambor acumula 4 o más capas superpuestas mientras el equipo carga mineral cerca de la caja de conexión (gate end box). En esas condiciones, las capas internas del tambor no pueden disipar calor por convección.

De acuerdo con las tablas de reducción de corriente para cables enrollados de ICEA S-75-381 (sitio externo) (2021) y DIN VDE 0298-4 (sitio externo) (2023):

• 1 capa en tambor: Factor de corrección 0.85, equivalente a una reducción del 15% (ICEA S-75-381, 2021).
• 2 capas en tambor: Factor de corrección 0.65, equivalente a una reducción del 35% (ICEA S-75-381, 2021).
• 3 capas en tambor: Factor de corrección 0.45, equivalente a una reducción del 55% (ICEA S-75-381, 2021).
• 4 capas en tambor: Factor de corrección 0.35 en tambor cerrado a 0.48 en tambor ventilado, con reducción del 52% (DIN VDE 0298-4, 2023) al 65% (DIN VDE 0298-4, 2023).

Pruebas Dinámicas en Laboratorio FAT y Protocolo de Calibración en Mina

En nuestra planta de manufactura, cada lote de cables de arrastre destinados a cargadores Sandvik LH y Epiroc Scooptram es sometido a pruebas destructivas de tipo y ensayos FAT antes del embarque hacia México.

Lista de Verificación de Mantenimiento en Mina para Extender la Vida del Cable

Para duplicar las horas de servicio del cable en su flota de scoops eléctricos, recomendamos implementar estas cuatro prácticas en el taller subterráneo:

1. Verificación con dinamómetro de la tensión del tambor: Mida mensualmente con celda de carga la fuerza de tiro del tambor hidráulico en retroceso y estacionamiento. Ajuste la válvula de alivio para que la fuerza nunca supere nuestra tabla (2,408 N para 1/0 AWG y 3,033 N para 2/0 AWG).
2. Inspección de rodillos guía y boquilla de entrada: Un rodillo guía trabado en el brazo del guía-cables pasa de rodadura a fricción deslizante, destruyendo la cubierta externa en menos de 48 horas. Verifique que todos los rodillos giren libremente en cada cambio de turno.
3. Uso obligatorio de manguito amortiguador (*strain relief grip*) en el anclaje de galería: El punto donde el cable se fija al cáncamo de la galería antes de la caja interruptora debe contar con una malla tiracables de acero galvanizado tipo Kellems con resorte amortiguador.
4. Inspección termográfica del tambor: Revise con cámara termográfica las capas interiores del tambor al finalizar el ciclo de acarreo más largo. Si la temperatura superficial supera los 75 °C (equivalente a más de 90 °C en el cobre interno), reduzca el número de vueltas muertas o migre al calibre inmediato superior.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la diferencia entre un cable Type G-GC estándar y un cable Type G-GC diseñado para tambor de scoop LHD?

Un cable Type G-GC estándar está diseñado para tendido fijo o semi-móvil en el piso de la galería. En cambio, el cable Type G-GC para tambor de scoop LHD incorpora cableado de paso corto (5.5xD a 6.5xD), cuna elastomérica central de alta compresión, piloto GC reforzado y malla textil antitorsión vulcanizada entre su doble cubierta.

¿Cuándo conviene especificar Type SHD-GC 2000V en lugar de Type G-GC en un scoop eléctrico?

En scoops de gran capacidad alimentados en 690V o 1,000V (como el Sandvik LH410E y el Sandvik LH514E), recomendamos especificar Type SHD-GC 2000V. Sus pantallas metálicas individuales por fase confinan el estrés dieléctrico y aseguran el disparo instantáneo de falla a tierra ante cualquier corte por roca.

¿Por qué se rompe el conductor piloto (Ground Check) aunque el cable se vea intacto por fuera?

Porque el conductor piloto tiene una sección transversal mucho menor (10 AWG o 8 AWG) que los conductores de fase (2 AWG a 4/0 AWG). Si el tambor hidráulico supera el límite admisible de 15 a 20 N/mm² (DIN VDE 0298-3 (sitio externo), 2020), el piloto sufre fluencia plástica y termina partiéndose internamente.

¿Qué longitudes de carrete suministra TEBAOFLEX para flotas Sandvik LH y Epiroc Scooptram en México?

Suministramos tramos cortados a la medida exacta del tambor de su equipo (150 m, 200 m, 250 m o 300 m) o carretes maestros de taller de 500 m y 1,000 m. Ofrecemos entrega CIF Puerto de Manzanillo o DAP directo en su unidad minera en México, con certificado FAT y garantía de fábrica.

Solicite Cotización y Soporte Técnico para su Flota de Scoops Eléctricos

Si su operación subterránea enfrenta reemplazos frecuentes de cables por deformación en sacacorchos, rotura del piloto GC o desgaste prematuro en equipos Sandvik LH o Epiroc Scooptram, el equipo de ingeniería de TEBAOFLEX le apoya con el cálculo de tracción y el suministro directo desde fábrica:

• Consulte las especificaciones completas de nuestro cable portátil Type G-GC 2000V para minería subterránea.
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