ES2268573T3 - Armadura textil de refuerzo unidireccional, apta para ser encintada sobre una estructura mecanica a reforzar. - Google Patents
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Abstract
Armadura textil de refuerzo unidireccional (1) apta para ser encintada sobre una estructura mecánica a reforzar, estando dicha armadura constituida por una cinta realizada por tisaje de hilos de urdimbre (5) sintético de alta tenacidad a base de aramida en particular, que presenta una zona central (2) bordeada por dos zonas laterales (3, 4) cuyo espesor es menor que el de la zona central, caracterizada porque los hilos de trama presentan por lo menos una fracción termoplástica.
Description
Armadura textil de refuerzo unidireccional, apta
para ser encintada sobre una estructura mecánica a reforzar.
La invención se refiere al campo de los textiles
técnicos, y más precisamente al de los textiles utilizados para
formar unas armaduras de refuerzo. Dichos textiles se presentan por
tanto en forma de cintas que pueden ser arrolladas sobre la
estructura mecánica a reforzar. A título de ejemplo, se pueden citar
los refuerzos de los conductos utilizados en el campo del
transporte de los fluidos a presión. Estos conductos son sometidos
a unas solicitaciones de peso y de presión, incluso de temperatura,
particularmente elevadas, lo que requiere que presenten capacidades
de resistencia mecánica particularmente rendibles.
La invención prevé mejorar las características
de resistencia al estallido de dichos conductos.
De manera general, en todos los conductos
utilizados para aplicaciones que aseguran el transporte de gases o
fluidos a presión, se confiere una resistencia al estallido
asegurando el encintado del conducto realizado en material
polimérico, con una cinta de textil de alto rendimiento arrollada en
hélice. De manera general, las cintas utilizadas son realizadas a
base de hilos de alta tenacidad, tales como los hilos de aramida,
los hilos de vidrio o las fibras de carbono, pero también los hilos
de poliéster, de polietileno o de poliamida. Estas cintas textiles
son generalmente unas cintas unidireccionales de urdimbre, y se
obtienen por tisaje con hilos de trama de título muy pequeño, a fin
de limitar la contracción.
Estas cintas son dispuestas a continuación sobre
el conducto inicial por un sistema de colocación que asegura la
realización de espiras ajustadas. Varias capas pueden ser necesarias
para asegurar un refuerzo óptimo. Ahora bien, se constata
frecuentemente que la precisión de estas máquinas de colocación, no
es suficiente para asegurar la colocación exactamente ajustada de
las diferentes vueltas de cinta. Puede ocurrir así que el espacio
que separa la cinta con una anchura del orden de una décima de
centímetro, alcanza varios milímetros. La existencia de este
intervalo permite que el conducto encintado se deforme por fluencia
bajo el efecto de altas presiones, y generar por tanto una hernia
en el seno del encintado. Esta hernia constituye evidentemente un
punto de debilitación, en particular por cizalladura, sobre el cual
se concentran fuertes solicitaciones mecánicas que pueden conducir
al estallido del conducto. Es por lo que las soluciones a base de
hilos de vidrio no son adecuadas. Otro inconveniente del vidrio es
que necesita ciertas precauciones de manipulación para conservar su
integridad. Así, por comparación con los hilos sintéticos, los hilos
de vidrio no presentan una flexibilidad suficiente para poder ser
arrollados o plegados conservando al mismo tiempo una resistencia
correspondiente.
A la inversa, puede ocurrir que, debido a la
poca precisión de las máquinas de colocación de la cinta, dos
vueltas sucesivas de cintas se recubren ligeramente, formando por
tanto un sobreespesor localizado. Este sobreespesor es a
continuación acentuado por el arrollado de las capas suplementarias,
y forma por tanto un punto de fragilización del conducto. Unos
fenómenos de deslizamiento relativo entre
capas son también la fuente de fragilización.
capas son también la fuente de fragilización.
Una armadura de refuerzo apta para ser encintada
sobre una estructura mecánica a reforzar es conocida a partir del
documento WO 03/016769 A1. Esta armadura se presenta en forma de una
cinta realizada por tisaje de hilos de urdimbre de alta tenacidad,
a base de hilos sintéticos de altas prestaciones como las
aramidas.
Esta cinta presenta una zona central bordeada
por dos zonas laterales, cuyo espesor es menor que el espesor de la
zona central. Dicho de otro modo, la cinta presenta unos rebordes
laterales que son más finos que la zona central, lo que permite un
ligero recubrimiento de la cinta arrollada, sin generar
sobreespesor, o por lo menos limitando este eventual
sobreespesor.
Así, cuando tiene lugar el encintado, la máquina
de colocación puede ser regulada para provocar este ligero
recubrimiento que permite impedir la formación de hernias, cuyas
consecuencias perjudiciales en términos de resistencias al
estallido se han indicado anteriormente. Este ligero recubrimiento
se produce sin gran sobreespesor, del cual se ha visto también
anteriormente que constituye un inconveniente de las cintas de
refuerzo existentes que presentan un espesor constante en toda su
anchura.
En la práctica, los hilos presentes en las zonas
laterales pueden ser de título inferior a los presentes en la zona
central, o más generalmente presentar un espesor menor que lo hilos
empleados para formar la zona central.
Un objetivo de la invención es permitir la
realización de un encintado que permite asegurar un ligero pegado
de los hilos de urdimbre, y por tanto un mantenimiento del conjunto
cuando la cinta ha sufrido una operación de calentamiento. Dicho
encintado posee una excelente resistencia al estallido, a pesar de
la utilización de máquinas de colocación de una precisión
limitada.
La presente invención se refiere por tanto a una
armadura de refuerzo apta para ser encintada sobre una estructura
mecánica a reforzar. Esta armadura se presenta en forma de una cinta
realizada por tisaje de hilos de urdimbre de alta tenacidad, a base
de hilos sintéticos de altas prestaciones como las aramidas. Esta
cinta presenta una zona central bordeada por dos zonas laterales,
cuyo espesor es menor que el espesor de la zona central. De acuerdo
con la invención, los hilos de trama comprenden por lo menos una
fracción termoplástica.
Según otra característica de la invención, se
pueden utilizar en estas zonas laterales, unos hilos que poseen una
capacidad de alargamiento bajo tracción que es superior a la de los
hilos de la zona central. De esta manera, los rebordes de la cinta
pueden deformarse ligeramente en las zonas de recubrimiento, y por
tanto repartir las solicitaciones mecánicas en estas zonas
particulares.
En ciertas formas de realización, se pueden
utilizar en la zona central unos hilos retorcidos, mientras que los
hilos presentes en las zonas de reborde no presentan torsión, o
presentan una torsión muy pequeña, de manera que se optimicen los
alargamientos relativos entre las zonas laterales y la zona
central.
En la práctica, las anchuras de cada zona
lateral representan de 2 a 20% aproximadamente de la anchura total
de la cinta.
En una forma particular de realización, se puede
colocar sobre una de las caras de la cinta, una película de
material termoplástico que permite asegurar la protección de la
cinta con respecto a las otras capas, así como la protección de las
fibras con respecto a los rayos ultravioleta, en particular en el
caso en que los hilos utilizados son a base de aramida.
La manera de realizar la invención, así como las
ventajas que de ella se desprenden, se pondrán más claramente de
manifiesto a partir de la descripción del modo de realización dado a
título de ejemplo, con el apoyo de la figura única anexa, que es
una vista en perspectiva somera y esquemática de acuerdo con la
invención.
La cinta unidireccional de urdimbre (1) descrita
en la figura 1, presenta una zona central (2), y dos zonas
laterales (3, 4) que forman los rebordes de la cinta. Los diferentes
hilos de urdimbre (5, 6, 7) están tejidos con unos hilos de trama
(8).
En la práctica, en la forma ilustrada, la zona
central (2) presenta una anchura comprendida entre 10 y 200 mm,
mientras que las zonas laterales (3, 4) presentan una anchura del
orden de 3 a 10 milímetros aproximadamente.
El espesor de los hilos de urdimbre (5) de la
zona central es relativamente importante, del orden de 0,8 a 1 mm,
mientras que los hilos de urdimbre (6, 7) presentes en las zonas
laterales (3, 4) presentan un espesor del orden de 0,3 a 0,5
mm.
Se han obtenido buenos resultados utilizando
como hilos de urdimbre (5) en la zona central, unos hilos a base de
aramida, de meta-aramida o
para-aramida. La invención también cubre la
utilización de hilos considerados como equivalentes a la aramida en
términos de resistencia mecánica aliada a una buena flexibilidad.
Así, son unos hilos sintéticos tales como el poliéster aromático o
el polietileno de alta tenacidad, o unos hilos especiales a base de
cristales líquidos.
Los hilos de urdimbre (5) pueden ser unos hilos
multifilamentos con torsión o no, o unos hilos retorcidos, de un
título comprendido entre 330 y 680 tex, y por ejemplo con una
torsión de 60 vueltas y preferentemente con una alternancia de
hilos torcidos en el sentido Z y en el sentido S. Esta utilización
de los dos sentidos de torsión permite conservar la planeidad de la
cinta y evitar los fenómenos de retorcido.
Los hilos de urdimbre (6, 7) utilizados en las
zonas laterales (3, 4) pueden ser unos hilos continuos o unos hilos
obtenidos a partir de hilados de fibras, de manera que posean un
alargamiento superior a los hilos de la zona central. Los mismos
hilos de aramida pueden ser empleados en la zonas laterales como los
utilizados para la zona central. En la práctica, es posible así
realizar unas cintas que presentan excelentes propiedades mecánicas
de resistencia a la tracción, típicamente del orden o superior a una
tonelada por centímetro de anchura.
En este tisaje de cinta de alto módulo, en
trama, los hilos utilizados pueden por ejemplo ser unos hilos de
poliéster recubiertos por un material termoplástico, de manera que
poseen un título del orden de 40 tex, o incluso también unos hilos
de vidrio recubierto a base de material termoplástico. Estos hilos
poseen entonces un título del orden de 20 a 70 tex, y no presentan
torsión. Debe observarse que lo hilos de trama son de título
netamente inferior a los de los hilos de urdimbre, típicamente en
una relación de por lo menos 1 a 10, a fin de generar para los
hilos de urdimbre la menor contracción posible. La funcionalidad de
estos hilos de trama es asegurar el mantenimiento de la disposición
geométrica de los hilos de urdimbre, incluso a baja tensión cuando
tienen lugar la manipulación y la colocación ulteriores de la cinta.
Este hilo de trama puede ser único o doble en cada inserción, según
la elección del material de tisaje. Este hilo de trama recorre
alternativamente toda la anchura del tejido siendo continuo en toda
la longitud de la cinta, sin necesitar por tanto costura o
formación de orillos.
Destaca de lo que precede que la cinta de
acuerdo con la invención puede ser encintada generando unas zonas
de recubrimiento que aseguran una continuidad del refuerzo en toda
la superficie recubierta. Estas zonas de recubrimiento no generan
sin embargo sobreespesores o zonas que forman unos puntos de
fragilidad, como es el caso con unas cintas de la técnica anterior.
El recubrimiento de las zonas laterales permite el empleo de medios
de colocación menos complejos y más rápidos que los utilizados hasta
el presente, con ganancias por tanto en términos de coste de
fabricación.
Esta cinta puede ser utilizada en aplicaciones
muy numerosas, en las cuales es utilizada tal cual, o bien también
impregnada con una resina termoendurecible. Puede ser empleada así
en la fabricación de conductos, tubos, y otras piezas de
revolución, pero asimismo en el refuerzo de obras de arte
existentes, tales como unos pilares de puente.
Claims (7)
1. Armadura textil de refuerzo unidireccional
(1) apta para ser encintada sobre una estructura mecánica a
reforzar, estando dicha armadura constituida por una cinta realizada
por tisaje de hilos de urdimbre (5) sintético de alta tenacidad a
base de aramida en particular, que presenta una zona central (2)
bordeada por dos zonas laterales (3, 4) cuyo espesor es menor que
el de la zona central, caracterizada porque los hilos de
trama presentan por lo menos una fracción termoplástica.
2. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque los hilos (6, 7) presentes en las zonas
laterales (3, 4), son de título inferior a los presentes en la zona
central (2).
3. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque los hilos (6, 7) presentes en la zonas
laterales (3, 4) presentan un espesor menor que los presentes en la
zona central (2).
4. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque los hilos (6, 7) presentes en las zonas
laterales (3, 4) presentan una capacidad de alargamiento bajo
tracción superior a la de los hilos de la zona central (2).
5. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque los hilos (5) de la zona central están
retorcidos, no presentando los hilos (6, 7) presentes en las zonas
laterales ninguna torsión.
6. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque las anchuras de cada zona lateral
representan de 2 a 20% de la anchura de la cinta.
7. Armadura según la reivindicación 1,
caracterizada porque por lo menos una de las caras de la
cinta comprende una película de protección de material
termoplástico.
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