Cálculo estático de un torno de cable
El diseño del tambor de un cabrestante multicapa depende en gran medida de la presión máxima del aro del paquete de cables. Las Normas DNV para la Certificación de Aparatos de Elevación prescriben la tensión de aro con un factor c multiplicado por la presión de aro para los cabrestantes de una sola capa. En una revisión de 2008, este factor cambió repentinamente de 1,75 a 3 para 5 capas o más. Este valor c mucho más alto se justificó debido a un fallo repentino del tambor de un cabrestante de elevación multicapa. Aunque este es un buen enfoque conservador para los cabrestantes de izado que tienen fuerzas de tensión máximas en todas las capas, para los cabrestantes de amarre esto da lugar a espesores excesivos de la brida del tambor a. Para diseñar y homologar un cabrestante de amarre con espesores de chapa más razonables, se construyó un modelo paramétrico de elementos finitos para predecir los esfuerzos de compresión de las capas de cable sobre el tambor.
Este modelo predijo que, efectivamente, para cabrestantes de izado (=fuerzas de tensión máximas sobre todas las capas en el tambor) se puede encontrar un valor c de 3 o superior, pero para cabrestantes de amarre con sólo un alcance limitado de cable con fuerzas de tensión máximas se pueden encontrar valores c inferiores a 1,75. Para la verificación del modelo FEM y para la aprobación del primer diseño de cabrestante, se han realizado pruebas de deformación a escala real en un cabrestante de anclaje de 270 mTon y 11 capas con 1250 m de cable.
Los resultados del modelo MEF y de los ensayos con galgas extensométricas concuerdan bien y se acepta el valor c efectivo más bajo y el diseño para su uso como cabrestante de amarre (véase la ponencia de la conferencia OIPEEC 2013). Para una mayor verificación del modelo, el resultado también se compara con las pruebas realizadas por el prof. Dietz. La predicción del nuevo modelo FEM se aproxima mucho más a los valores medidos que si se utilizan las curvas según el modelo de presión de Dietz. (véase la ponencia de la conferencia OIPEEC de 2015) Además de una mayor precisión en comparación con el método Dietz, el enfoque del modelo MEF también permite estudiar la influencia de todo tipo de diseños complejos de cabrestantes, incluidos, por ejemplo, los efectos de los rigidizadores locales, las bridas rigidizadas y los detalles de soldadura.
