Tracción Mecánica y Aplastamiento en Cables Mineros

Resumen Técnico

Cálculo de esfuerzos de tracción máxima admisible, resistencia al aplastamiento y selección de mallas de anclaje para cables mineros de arrastre.

Publicado:24 de mayo de 2026Normativa minera aplicable: ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 / NOM

En las operaciones mineras subterráneas y a cielo abierto en México —desde las minas de carbón en Coahuila y yacimientos de plata en Zacatecas hasta los tajos de cobre en Sonora—, los cables eléctricos de arrastre y enrollado están sometidos a esfuerzos mecánicos destructivos permanentes. Un cable Type SHD-GC que energiza una pala eléctrica de 50 yardas o un cable Type W en un cargador LHD (scooptram) soporta tensiones de tracción longitudinal bruscas cada vez que la máquina avanza o retrocede, al tiempo que corre el riesgo constante de ser pisado por camiones de volteo de 240 toneladas o aprisionado por bloques de roca desprendidos del techo.

Aunque el personal de mantenimiento suele centrarse en la capacidad de conducción de corriente térmica (ampacidad), en la práctica más del 70% de las fallas prematuras en cables mineros tienen un origen mecánico: estiramiento del cobre más allá del límite elástico, formación de bucles helicoidales (cocas), deslizamiento interno de conductores por tracción desigual o aplastamiento radial de la cubierta que perfora el aislamiento de Etileno-Propileno (EPR).

Nota

Criterio de Resistencia Mecánica en Mina (TL;DR)

Límite de Tracción Máxima (70 N/mm²): Según el estándar internacional ICEA S-75-381 / NEMA WC-58, la fuerza de tracción longitudinal admisible sobre un cable minero nunca debe exceder 70 N por cada milímetro cuadrado (70 N/mm² o aprox. 7.14 kgf/mm²) de sección neta de los conductores de cobre de fase. Si se supera este umbral, el cobre sufre deformación plástica irreversible (necking), reduciendo su sección transversal y provocando puntos calientes resistivos. Sujeción Mecánica por Malla Kellems Compensada: Para anclar el cable en el anclaje del tambor enrollador o en subestaciones móviles, jamás deben utilizarse abrazaderas de perno directo sobre la chaqueta. Debe emplearse una malla de tiro Kellems de doble tejido (Double-Weave Grip) de acero inoxidable, que distribuye la fricción de arrastre a lo largo de 800 a 1,200 mm de cubierta sin estrangulamiento puntual.

Cálculo de la Fuerza de Tracción Máxima Admisible por Calibre

La fórmula estandarizada de ICEA para determinar la tracción máxima segura que puede aplicarse sobre un cable con conductores de cobre recocido suave es:

T_max = k × N × S_cobre donde k = 70 N/mm² (constante de tracción elástica del cobre recocido), N es el número de conductores de fase que comparten la carga simétricamente (típicamente N = 3 en cables tripolares), y S_cobre es la sección transversal geométrica de cada conductor en mm².

Capacidad de tracción máxima admisible y fuerza de rotura por calibre para cables tripolares mineros (ICEA S-75-381)
Calibre AWG / kcmil	Sección Transversal Fase	Tensión Máxima Admisible (kN)	Carga Equivalente (kgf)	Tracción con Refuerzo Aramida
6 AWG (3/C)	3 × 13.30 mm²	2.79 kN	285 kgf	Hasta 4.50 kN (con trenza Kevlar)
4 AWG (3/C)	3 × 21.15 mm²	4.44 kN	453 kgf	Hasta 6.80 kN
2 AWG (3/C)	3 × 33.62 mm²	7.06 kN	720 kgf	Hasta 10.50 kN
1/0 AWG (3/C)	3 × 53.49 mm²	11.23 kN	1,145 kgf	Hasta 16.00 kN
2/0 AWG (3/C)	3 × 67.43 mm²	14.16 kN	1,444 kgf	Hasta 20.50 kN
4/0 AWG (3/C)	3 × 107.22 mm²	22.52 kN	2,296 kgf	Hasta 32.00 kN
350 kcmil (3/C)	3 × 177.35 mm²	37.24 kN	3,798 kgf	Hasta 50.00 kN (palas eléctricas)
500 kcmil (3/C)	3 × 253.35 mm²	53.20 kN	5,425 kgf	Hasta 72.00 kN (dragalinas)

Figura 1: Curva de esfuerzo de tracción longitudinal máxima admisible y distribución de carga en mallas Kellems de tiro compensado.

Dinámica del Aplastamiento Radial por Tráfico Pesado

En los cruces de bermas y rampas de acarreo, la solicitación mecánica no es longitudinal sino transversal. Cuando una llanta de camión minero (como un Caterpillar 793 con carga que ejerce una presión sobre el terreno de 7 a 9 kg/cm²) pisa un cable sobre roca dura, la fuerza radial de compresión deforma violentamente la geometría circular del cable (ovalización).

Los cables mineros de uso rudo certificados superan la prueba de aplastamiento de MSHA (30 CFR § 75.600 (sitio externo)): se coloca una probeta de cable entre dos placas planas de acero y se aplica una carga radial creciente de hasta 18 kN (1,835 kgf). La cubierta de doble capa con elastómero termoestable de Polietileno Clorado (CPE) o Poliuretano (TPU) absorbe la energía del impacto disipándola elásticamente sin que las mallas de tierra pinchen la pared de aislamiento de EPR.

Para mitigar este riesgo en caminos principales, deben implementarse las estructuras de paso vehicular explicadas en nuestra guía sobre protección de cables en cruces de caminos de acarreo minero.

Figura 2: Corte transversal de cable minero de media tensión mostrando la simetría de conductores de fase, tierras y cubierta reforzada.

Sistemas de Anclaje Mecánico: Mallas Kellems vs Abrazaderas

La transferencia de la fuerza de tracción desde el equipo móvil hacia el cable debe realizarse a través de interfaces mecánicas diseñadas para disipar el esfuerzo sin estrangular los conductores internos:

Mallas Kellems de Doble Tejido (Double-Weave Mesh): Es el método técnicamente superior y recomendado. La malla de alambre de acero inoxidable o bronce abraza la cubierta exterior y se autoajusta proporcionalmente a la tracción aplicada. La longitud de agarre activa debe ser de al menos 20 a 25 veces el diámetro exterior del cable, asegurando que la fuerza cortante sobre la chaqueta no supere 0.8 N/mm².
Abrazaderas de Cuña (Wedge Clamps): Utilizadas principalmente para la suspensión vertical en tiros mineros profundos, como se analiza en nuestra guía de instalación de cables en tiros verticales de mina, aprisionan la armadura de alambres de acero (SWA) sin ejercer presión sobre el núcleo de cobre.
Prohibición de Abrazaderas Rígidas tipo "U" o Mordazas Planas: Apretar un cable flexible de arrastre con abrazaderas metálicas planas de dos tornillos aplasta las capas de EPR bajo los puntos de apoyo, generando un punto de concentración de esfuerzo que rompe el blindaje semiconductor e induce descargas parciales destructivas.

Precaución

Disposición Oficial de Reemplazo por Daño Estructural

De acuerdo con la NOM-023-STPS-2012, todo cable minero que haya sufrido un tirón excesivo evidenciado por reducción localizada de su diámetro exterior (estiramiento del núcleo superior al 5%) o efecto sacacorchos ("corkscrewing") debe ser retirado de servicio inmediatamente. El tramo dañado debe cortarse y reemplazarse mediante vulcanizado térmico certificado conforme a las directrices de reparación y vulcanizado de cables mineros de arrastre.

Para asesoría técnica en el cálculo de tensiones mecánicas para su flota de palas, cargadores o perforadoras, y cotizaciones de cables reforzados con trenza de aramida en México, consulte a nuestros ingenieros a través de la sección de contacto para ingeniería y suministro de cables de arrastre de uso rudo.

Fuentes y referencias

Productos Certificados

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Cables portátiles y de alimentación con características constructivas aptas para este régimen de trabajo.

Cable de energía portátil tipo SHD-GC
Cable portátil con tres conductores de fase, cada uno con pantalla individual, dos conductores de puesta a tierra y un conductor de verificación de tierra. Alimenta equipo móvil de minería de media tensión: palas eléctricas, dragalinas, perforadoras, excavadoras eléctricas, minadores continuos, frentes largos (longwall) y subestaciones móviles.
Tensión:2,000 a 25,000 V, según la claseCalibres:6 AWG a 500 kcmil (13.3 a 253 mm²); 2 AWG a 250 kcmil en 15 y 25 kVTemperatura:90 °C, máxima del conductor
Cable de energía portátil tipo W
Cable portátil para alimentar equipos móviles o portátiles. Según ICEA no lleva conductor de puesta a tierra ni de verificación de tierra. La NOM-001-SEDE-2012 admite de 1 a 6 conductores de 12 AWG a 500 kcmil, y un conductor de 501 a 1,000 kcmil.
Tensión:2,000 VCalibres:12 AWG a 500 kcmil (3.31 a 253 mm²); de un conductor, hasta 1,000 kcmil (507 mm²)Temperatura:90 °C, máxima del conductor