Aprendiendo un poco de cabos
Abarcaremos los siguientes temas:
1-Materiales y características técnicas
2-Métodos constructivos
3-Características mecánicas y físicas
1- Materiales y sus características técnicas
Los materiales más comúnmente utilizados en cabos para barcos de regata son las fibras sintéticas:- Genéricas: poliéster, nylon, polipropileno;
- De alta performance o "hi-tech": desarrolladas por diferentes fabricantes, todas ellas con marca registrada: Dyneema®, Technora® y Vectran®. Hay otras marcas, como Spectra® y Kevlar®, pero nosotros hablaremos sólo de las tres primeras.
GENÉRICAS
Poliéster
El poliéster es el material más versátil en lo que a cabos se refiere y se lo encuentra en la cabullería de todo tipo de barcos. Tiene buena carga de trabajo con poco estiramiento, es resistente a los rayos UV y al rozamiento. Se lo utiliza en el alma de drizas y escotas, o como funda para proteger de los rayos UV a los materiales hi-tech.Nylon
El Nylon es otra fibra muy apropiada para la fabricación de cabos. A diferencia del poliester, el nylon es muy elástico, lo cual le permite absorber energía. Sin embargo, pierde alrededor del 15% de su resistencia a la tracción cuando está mojado, y se encoge luego de haber estado mojado. Puede soportar condiciones climáticas variadas y la temperatura no afecta su flexibilidad. Se lo utiliza mucho como cabo de amarre.Polipropileno (PP)
La mayor ventaja del polipropileno es que absorbe muy poca agua y no encoje luego de estar mojado. Su resistencia a la tracción es del 60% de la resistencia del nylon o el poliester. Se estira poco. No tiene la resistencia a la abrasión que poseen el nylon y el poliester y tampoco soporta condiciones climáticas extremas. La temperatura no afecta su flexibilidad. El uso más extendido de los cabos fabricados 100% con fibra de polipropileno es el de cabo de remolque.El polipropileno combinado (tejido) con poliéster, o fibras de alta performance se utiliza en repiques de diámetro pequeño, escotas de spinnaker y escotas de mayor en barcos chicos. No es recomendable su uso en molinetes, dada su baja temperatura de fusión.
ALTA PERFORMANCE
Todas estas fibras provienen de la investigación científica orientada a la búsqueda de materiales ultra resistentes de bajo peso. Las características comunes a todas ellas son la alta resistencia a la rotura y el poco estiramiento, y cada una tiene sus desventajas específicas, que en la mayoría de los casos se neutralizan con tratamientos especiales. En las embarcaciones se las puede usar con o sin funda, solas o combinadas con otras fibras.- Sin funda y sin combinar con otros materiales: en repiques, sistemas de cascada de vang, reemplazo de cables;
- Sin funda y combinado con otras fibras: en escotas y repiques;
- Con funda: en escotas, repiques, drizas
Dyneema® es conocida como la fibra más fuerte que existe en el mundo (15 veces más fuerte que el acero) pero a la vez es tan liviana que flota (densidad menor a 1). Se la utiliza en infinidad de aplicaciones, por ejemplo para fabricar equipamiento antibalas, y en medicina para reparar articulaciones.
Vectran® es otra fibra high-tech, de polímero de cristal líquido (sigla en inglés LCP). Es similar al Dyneema® pero con algunas diferencias claves. El Vectran® tiene muy baja fluencia (o "creep") y es más resitente a las altas temperaturas. La desventaja es que no es tan resistente a los rayos UV y necesita un recubrimiento o una funda para protección.
Technora® es la marca registrada de una fibra de alta performance fabricada con “aramida”, abreviación del término "aromatic polyamide" (poliamida aromática); que designa una categoría de fibra sintética robusta, de muy bajo estiramiento, alta carga de rotura y resistencia a la fluencia, y alta resistencia a las temperaturas elevadas. Las desventajas de las aramidas son su baja resistencia a la abrasión y a los rayos UV.
NOTA: en Argentina, al Dyneema® sin funda se lo conoce como "spectron", y con funda se lo llama "spectra". Sin embargo, Spectra® es la marca registrada de una fibra hi-tech fabricada por Honeywell, que puede usarse con funda o sin.
Tabla resumen de características de las fibras
| Polipropileno | Poliester | Nylon | Dyneema | Vectran | Technora | |
| Bajo estiramiento | Regular | Malo | Malo | Bueno | Excelente | Excelente |
| Baja absorción de agua | Excelente | Malo | Bueno | Bueno | Regular | Malo |
| Flotabilidad | Excelente | Malo | Regular | Bueno | Regular | Regular |
| Resistencia a la abrasión y rozamiento | Malo | Excelente | Bueno | Bueno | Malo | Excelente |
| Baja degradación por rayos UV | Malo | Excelente | Regular | Bueno | Malo | Malo |
| Bajo creep | Malo | Malo | Excelente | Regular | Excelente | Bueno |
2- Método de construcción
Los cabos pueden ser retorcidos o trenzados. En ambos métodos, la "base" son los filamentos de la fibra utilizada, que se retuercen unos con otros para formar los hilos, que a su vez se unen y retuercen entre sí para formar las hebras. Las hebras retorcidas o trenzadas forman el cabo. El "cabo" formado de esa manera puede a su vez pasar a ser la hebra de un cabo mayor y así sucesivamente. | En el diagrama: 1 = filamento 2 = hilo 3 = hilo de cabo 4 = hebra 5 = sub-cabo 6 = cabo |
Retorcido
Es la manera más simple y antigua de fabricar un cabo. Los cabos retorcidos son relativamente baratos, fáciles de construir, y fáciles de conseguir. Son utilizados en situaciones donde no se requiere resistencia, ni durabilidad ni confiabilidad, ya que las hebras no trabajan juntas, por lo que dependiendo de cómo se acomoda el cabo a la fuerza ejercida sobre el mismo, la resistencia puede variar bastante. Se pueden construir con 3 o 4 hebras y se los encuentra principalmente en cabos de remolque de barcos chicos y cabos de amarre o de fondeo.Los cabos retorcidos generan una fuerza de rotación en los extremos por lo que no son recomendables para levantamiento de elementos pesados.
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| Imagen: animatedknots.com |
Trenzado
Es el método moderno de construcción de cabos, con el que se consigue un producto de gran resistencia, ya que las hebras trenzadas se traban aun más cuanto mayor es la fuerza ejercida sobre ellas. Las hebras se entrelazan formando una trama circular, con la mitad de las hebras girando en sentido horario y la otra mitad antihorario.
Dependiendo de la cantidad de hebras utilizadas será la rugosidad del cabo: cuantas más hebras más liso.
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| Foto: marlowropes.com |
- Cabos de trenzado simple (sin alma)
- Cabos de trenzado múltiple (con alma)
En el trenzado doble o múltiple, se trata de un cabo de trenzado simple rodeado de una cubierta que proteje al alma (es un cabo adentro de otro cabo hueco). En la mayoría de los casos la resistencia del conjunto la ofrece sólo el alma, siendo la cubierta sólo para protegerla de los agentes externos (rayos UV, rozamiento, etc)
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| Foto: roblineropes.com |
3- Características mecánicas y físicas
A continuación ofrecemos un listado básico de las propiedades mecánicas y físicas de los cabos ya terminados, que también nos servirán para evaluar la conveniencia o no de su uso en las diferentes maniobras.Diámetro
El diámetro y la carga de rotura van estrechamente ligados: entre dos cabos de un mismo material, a mayor diámetro mayor carga de rotura. Hay que tener en cuenta que los distintos diámetros de cabo deben ser compatibles con los desvíos, poleas, grilletes y mordazas, no sólo por la facilidad con que corre o muerde el cabo sino por la carga de rotura.No podemos comparar diámetro y carga de rotura entre cabos de distinto material: un cabo hi-tech de un diámetro x va a tener mayor o igual carga de rotura que un cabo de mayor diámetro fabricado con materiales estándares.
Carga de rotura, carga de trabajo
Las cargas máximas a las que puede ser sometido un cabo están especificadas por el fabricante y en general se dan dos tipos de carga:- Carga o tensión de rotura: la tensión a la cual el cabo se rompe
- Carga o tensión de trabajo: la máxima tensión a la cual el fabricante garantiza que el cabo trabajará sin romperse, y pasada la cual corremos riesgo de rotura, en especial con un aumento de tensión muy brusco. En general la carga de trabajo es igual a la de rotura dividida por un “coeficiente de seguridad”.
Debemos tener especial cuidado en los otros elementos que componen la maniobra y las cargas de rotura correspondientes a cada uno de ellos: grilletes, motones, mordazas, etc. Si tenemos un cabo hi-tech pero utilizamos grilletes muy chicos, o de material poco resistente, es probable que tengamos problemas con el grillete, polea o mordaza antes que con el cabo.
Estiramiento
El estiramiento del cabo deberá ser el mínimo posible en el caso que lo necesitemos como driza o stay y podrá ser mayor al tratarse de escotas y demás jarcias de labor.El estiramiento viene determinado por:
- El material: un cabo de poliéster tienen poco estiramiento, uno de poliéster preestirado muy poco estiramiento y un cabo de Dyneema® o Vectran® tiene estiramiento nulo o casi nulo.
- El tipo de trenzado: A más cordones interiores menor estiramiento.
Grip
Es la capacidad antideslizante del cabo y depende de la cantidad de hebras y el tipo de trenzado de la funda del cabo. Un mayor grip garantiza menos deslizamiento del cabo en las mordazas, pero puede llegar a hacer que el cabo sea muy duro para trabajarlo con las manos.Aunque este parámetro siempre irá un poco en función de cada armador, en principio las drizas llevarán fundas con tacto más rugoso, las escotas tendrán un tacto más suave.
Capacidad de injerir (realizar gazas)
La manera más fácil y usual de unir dos cabos es con un nudo. Si embargo, el nudo debilita el resultado final. La mejor manera de unir dos cabos es el injerido que, hecho correctamente, mantiene entre el 90 y 95% de la resistencia del cabo original. El proceso de injerido implica 'retejer' los dos cabos transformándolos en uno solo.La capacidad de que se puedan realizar gazas viene determinada por el tipo de construcción del cabo, en especial por la forma de unión entre el alma y la funda. Los fabricantes indican en la ficha técnica del cabo si se puede injerir o no.
IMPORTANTE: los injeridos deben inspeccionarse con frecuencia.
Glosario
Carga: fuerza ejercida sobre el cabo. En los cabos, la única carga o esfuerzo a que puede estar sometido (o, dicho de otra manera, a la única carga a la que le puede ofrecer resistencia) es a la carga de tracción, que es la fuerza que estira o tensiona el cabo.
Tensión: a los efectos de este artículo, tensión es lo mismo que "carga", pero es un término más específico. Cualquier estructura, cable, fibra o material en general, puede estar sometido a varios tipos de "carga" -compresión, flexión, torsión, etc- Al valor de la carga dividido por el área de la sección del material se lo denomina "tensión".
Creep, también conocido como fluencia lenta, o estiramiento bajo carga: estiramiento producido cuando el material está sometido a una carga constante a lo largo del tiempo. No es una carga que se aplica un instante y después desaparece. Es una carga que permanece en el tiempo. Por ejemplo la tensión en los obenques.
Para esta artículo, en las definiciones de las partes de un cabo nos basamos en artículos en inglés y hemos considerado las siguientes traducciones:
strand = hebra
yarn = hilo
braid = trenza
twisted = retorcido
plait = trenza
Para quienes quieren aprender nudos, les recomendamos https://www.animatedknots.com/
¡¡FIN!!
NOTA
Como toda investigación que se basa en la información disponible en internet, la idea fue rescatar datos de las publicaciones más confiables, como son los sitios web de los fabricantes de las fibras y los cabos; y en algunos casos hasta de datos brindados por distribuidores importantes de las marcas pertinentes. Pero en cuanto la información que uno busca se vuelve difícil de encontrar, es necesario recurrir a sitios web que, si bien parecen confiables, tal vez no tengan información 100% veraz. En esos casos no queda otra opción que basarnos en nuestro propio criterio (o nuestra propia ignorancia) para decidir si la información publicada es o no confiable. Dejamos en manos de Uds decidir lo mismo sobre nuestro artículo y, si encuentran un error muy grosero, por favor comentar el mismo en la sección Comentarios del blog o avisarnos para poder corregirlo.
Por otro lado, la búsqueda de información comienza en un número acotado de sitios web, pero a medida que se van encontrando datos, una nueva publicación lleva a otra, y esa a otra más, y así sucesivamente. La búsqueda se vuelve interminable y es difícil encontrar un límite. Hemos tratado de ser lo más verídicos y escuetos posibles, es así que recortamos toda la información respecto a los materiales, para no extender demasiado el artículo. Para quienes estén interesados, más abajo hemos dejado la versión original más larga.
Fuentes:
https://eurofibers.com/technora/
https://www.animatedknots.com/rope1.php
https://www.teijinaramid.com/en/products/technora/
https://www.spectra-fiber.com/
https://www.kuraray.us.com/products/fibers/vectran/
http://www.novabraid.com/resources/rope-guide/
https://nauticdirect.es/tienda-online-cabulleria/cabos-nauticos
https://www.roblineropes.com/
MAS SOBRE LAS FIBRAS
Poliéster
Es un material sintético que se obtiene con etileno, un derivado del petróleo. El poliéster -también conocido como PET- es utilizado en la fabricación de muchísimos productos de uso diario como ropa, botellas plásticas, elementos para el hogar, aislantes eléctricos, etc. En el ambiente náutico se lo conoce bastante como Dacron®, que es la marca registrada con la que se lo comercializa en Estados Unidos.El poliéster es el material más versátil en lo que a cabos se refiere y se lo encuentra en la cabullería de todo tipo de barcos, desde pequeños monotipos hasta barcos de quilla de gran envergadura. Tiene buena carga de trabajo con poco estiramiento, es resistente a los rayos UV y al rozamiento. Se lo utiliza en el alma de drizas y escotas, o como funda para proteger de los rayos UV a los materiales hi-tech.
Nylon
Plástico de gran fortaleza y tenacidad con bajo estiramiento. La resistencia al desgaste por los rayos solares es mejor en húmedo que en seco pero tiene tendencia a absorber agua hasta un 7% y al mantenerlo húmedo demasiado tiempo se vuelve rígido.La principal ventaja del nylon (también llamado poliamida) es su elasticidad, que le permite absorber energía, por lo que es muy utilizado donde se requiere amortiguamiento, por ejemplo como cabo de amarre.
Polipropileno (PP)
El polipropileno es un polímero termoplástico (se puede moldear a altas temperaturas y no pierde sus características) con una gran variedad de usos. Se lo encuentra en la industria textil, el hogar y aplicaciones industriales. Es una fibra resistente, flexible y liviana, lo que lo hace ideal para dinghies y barcos de quilla pequeños.Ventajas
- Liviano (comparado con otros cabos de igual diámetro)
- No absorbe agua
- Flota
- Excelente amortiguación
- Fácil de injerir
- Económico
- Baja tolerancia a los rayos UV
- Baja resistencia a la abrasión
- Baja temperatura de fusión
El polipropileno combinado (tejido) con poliéster, Dyneema® o Vectran®, da como resultado cabos más fuertes, durables y estables. Los usos más comunes de combinaciones que incluyen polipropileno son repiques de diámetro pequeño, escotas de spinnaker y escotas de mayor en barcos chicos donde no se use molinete. (la baja temperatura de fusión del polipropileno hace que la abrasión y fricción derritan el cabo por lo que NO se recomienda su uso en molinetes)
FIBRAS HI-TECH
La búsqueda de materiales livanos y resistentes para diferentes aplicaciones (por ejemplo para la industria aeroespacial, o para la medicina) ha llevado al desarrollo de fibras ultra resistentes que no sólo han cumplido el propósito en el campo para el que fueron creadas, sino que han "invadido" otros mercados y otras áreas de desarrollo tecnológico. Tal es el caso de las fibras sintéticas de alta performance desarrolladas por empresas como DSM, DuPont, Teijin, Kuraray, Honeywell, etc, que fueron adoptadas por la industria naval, tanto deportiva como comercial.Las más usadas en este momento son Dyneema®, Technora® y Vectran®. Anteriormente también se utilizaba el Kevlar®, pero la rotura del mismo ocurría sin dar indicios, por lo que resultaba muy riesgoso su uso en situaciones donde se requería confiabilidad.
Tratamientos específicos
Cada una de las fibras de alta performance tiene características y beneficios específicos que las convierten en fibras hi-tech; pero también tienen sus desventajas específicas. Por ejemplo el Vectran® es altamente resistente a la rotura, tiene muy bajo estiramiento bajo carga y es muy resistente a las altas temperaturas; pero es muy poco resistente a los rayos UV. El Dyneema® es muy fuerte, resistente a los rayos UV y químicamente estable, pero... sólo se consigue en blanco.Los fabricantes de cabos o empresas intermedias se han dedicado a desarrollar métodos para neutralizar total o parcialmente las características negativas de estas fibras. Es así como existen recubrimientos que tiñen o forman una capa protectora a nivel del filamento de la fibra, de manera de modificar las características negativas. De ese modo, el Dyneema® se consigue en otros colores, y el Vectran® se puede usar sin funda.
Dyneema®
Es una marca registrada de DSM, una empresa internacional de origen holandés orientada a la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías. La fibra Dyneema® se obtiene de un material conocido como UHMwPE – o HMPE- que en español se podría traducir como Polietileno de peso molecular ultra elevado. El Dyneema® es conocido como la fibra más fuerte que existe en el mundo (15 veces más fuerte que el acero, siempre teniendo en cuenta el peso del material) pero a la vez es tan liviana que flota (densidad menor a 1). Se la utiliza en infinidad de aplicaciones, por ejemplo para fabricar equipamiento antibalas, y en medicina para reparar articulaciones.En la industria náutica se utiliza Dyneema® para obtener cabos “high-tech”. Si bien la fibra UHMwPE en sí es poco resistente a los rayos UV, Dyneema® tiene un tratamiento que aumenta su vida útil comparándola con otros productos del mismo material.
DSM ha venido mejorando las cualidades del Dyneema® desde su primera aparción comercial y actualmente hay 3 calidades disponibles en el mercado: SK75, SK78 y SK99. SK75 fue por muchos años la versión más utilizada de Dyneema® y la fibra aun utilizada en muchos cabos para náutica (los cabos Gaetani, de fabricación nacional, aun usan esa fibra) pero el SK78 lo ha desplazado casi por completo en los cabos de las marcas de mayor envergadura a nivel mundial. El SK78 tiene la misma resistencia a la rotura que el SK75 pero su estiramiento es mucho menor y la resistencia a los rayos UV mucho mayor. El SK99 en cambio mantiene el mismo estiramiento y resisltencia a los rayos UV que el SK78, pero soporta 20% más de carga.
Se lo utiliza sin funda y sin combinar con otros materiales en repiques, sistemas de cascada de vang, reemplazo de cables; sin funda y combinado con otras fibras en escotas y repiques; y con funda en escotas, repiques, drizas.
Vectran®
Otra fibra high-tech, es un tipo de polímero de cristal líquido (sigla en inglés LCP) es similar al Dyneema® con algunas diferencias claves. El Vectran® tiene muy baja fluencia (o "creep") y es más resitente a las altas temperaturas. La desventaja es que no es tan resistente a los rayos UV y necesita un recubrimiento o una funda para protección.Los usos más comunes de Vectran® sin funda son como reemplazo de cables o en sistemas de cascada o reducción de repiques, especialmente bajo cubierta, en donde la exposición a los rayos UV es mínima.
En el caso de cabos de alma de Vectran® con funda, los usos principales son como driza de mayor o foque, y como matafiones en barcos como el Optimist o el Sunfish.
Technora®
Technora® es la marca registrada de una fibra de alta performance fabricada con “aramida”, que es el mismo material con el que se fabrica el Kevlar®, otra de las fibras de marca registrada que fue una de las primeras hi-tech en conocerse en el mercado de la vela.La palabra aramida es una abreviación del término "aromatic polyamide" (poliamida aromática); y designa una categoría de fibra sintética robusta, de muy bajo estiramiento, alta carga de rotura y resistencia a la fluencia, y alta resistencia a las temperaturas elevadas. Las desventajas de las aramidas son su baja resistencia a la abrasión y a los rayos UV y, aunque ambas desventajas se pueden neutralizar con tratamientos específicos, los cabos fabricados con aramida se aprovechan más si se utilizan recubiertos, por ejemplo con funda de poliéster, y tratando de evitar las curvas muy cerradas o los nudos.
Technora®, introducida en el mercado hace 30 años, es una aramida modificada para mejorar su performance en lo que se refiere a resistencia a la abrasión, fatiga, estabilidad química y altas temperaturas, lo que la hace muy superior a otras fibras fabricadas con el mismo material base.
Actualmente se lo encuentra en múltiples aplicaciones, desde neumáticos de autos de carrera, aviones y camiones, pasando por ropa de trabajo de alto riesgo (como chalecos antibalas o ropa ignífuga para bomberos) y por supuesto reemplazando cables en embarcaciones y sistemas de grúas.
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