ES2288949T3 - Absorbedor de energia. - Google Patents
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Abstract
un absorbedor de energía que comprende medios (2, 10, 58, 53) para fijar el absorbedor de energía a una estructura de soporte (11, 57), medios para fijar el absorbedor de energía a un elemento de carga (9, 55), y medios de orientación (3A, 15, 23, 60) sensibles a una a una primera carga de tracción predeterminada aplicada a los medios de fijación a un elemento de carga para cambiar la orientación del absorbedor de energía girando el absorbedor de energía desde una orientación sustancialmente ortogonal a un plano de la estructura de soporte hacia una orientación sustancialmente en el plano de la estructura de soporte hacia la dirección de una carga aplicada, y que comprende, además, un almacén de material plásticamente deformable (3, 20, 50) y medios de despliegue (4, 24, 25, 51, 52) sensibles a una segunda carga de tracción predeterminada superior a la primera eficaz para desplegar dicho material plásticamente deformable de una manera controlada de manera que dicho material se deforme permanentemente de manera plástica durante dicho despliegue, absorbiendo de este modo energía.
Description
Absorbedor de energía.
La invención se refiere a un absorbedor de
energía y en particular a un absorbedor de energía concebido para
fijarse a estructuras relativamente frágiles para su utilización en
aplicaciones tales como un equipo de seguridad en altura.
El equipo de seguridad en altura está concebido
para prevenir las lesiones por caída al personal que trabaja en
altura. Una disposición común para el equipo de seguridad en altura
es la de una cuerda o un cable que se ha de fijar entre puntos de
anclaje de extremo en un área a la cual es necesaria acceder. Los
puntos de anclaje intermedios se pueden añadir entonces a lo largo
de la longitud del cable para reducir las distancias de caída antes
de detenerse e igualmente permitir un cambio de dirección a lo
largo de la longitud de un cable entre puntos de anclaje de
extremo de manera que el cable puede ser encaminado alrededor de
esquinas u otras direcciones. El personal lleva arneses conectados
a cursores que se fijan a y permiten y permiten desplazarse
libremente a lo largo de cuerdas o cables. Los cursores más
sofisticados pueden atravesar puntos de anclaje intermedios sin
soltarse del cable.
Cualesquiera cargas a aplicar a los puntos de
anclaje dependen de diversos factores. Probablemente el más
significativo de éstos es, si el equipo de seguridad en altura es un
arnés concebido simplemente para limitar la posibilidad de que el
personal se caiga, o si el equipo de seguridad en altura es un
sistema de detención de caída concebido para detener de manera
segura el personal inmediatamente después de una caída. Los sistemas
de detención de caídas permiten que el personal acceda a áreas
cercanas a los bordes de edificios o estructuras altas mientras
que los arneses limitan el movimiento del personal para acceder con
seguridad a área donde no hay posibilidad de una caída vertical.
Por lo tanto, la carga máxima probable sobre los puntos de anclaje
en los arneses es sustancialmente inferior a la de los sistemas de
detención. Esta invención está concebida para su utilización en
sistemas de detención aunque también se podría utilizar en
arneses.
Un ejemplo de estructuras frágil a la que se
accede habitualmente son los tejados en edificios relativamente
altos. Los sistemas de detención de caída se instalan para permitir
el acceso a áreas donde son posibles las caídas tales como los
canales y las áreas cercanas a los tragaluces. Existen muchos
tejados de este tipo en edificios comerciales donde la estructura
del tejado comprende piezas de chapa de acero relativamente fina
formada por nervaduras regulares que corren típicamente desde el
vértice del tejado a lo largo de su pendiente hasta el borde. Cada
pieza se fija normalmente a las piezas adyacentes y todas las piezas
se fijan a un sistema de vigas de ligeras conformadas de acero que
proporcionan rigidez al área del tejado y fijan el tejado a la
estructura de soporte sobre el terreno circundante tal como
paredes, pilares o estructuras externas de suspensión. Aunque
tales tejados están concebidos para soportar las peores condiciones
climáticas previstas no están concebidas para hacer frente a la
carga localizada relativamente alta que se puede transmitir a
través de los puntos de anclaje del sistema de detención de
caída.
La fijación de los soportes de los puntos de
anclaje a los tejados por instaladores de sistemas de detención de
caída se lleva a cabo de manera más apropiada atornillando los
soportes directamente en las chapas del tejado. Esto evita la
necesidad de acceder a la estructura interna del tejado desde el
exterior del tejado y utiliza también las técnicas de fijación más
comúnmente aplicadas en la industria de instalación de tejados.
Además, esto permite determinar los emplazamientos de los puntos de
anclaje solamente mediante los requisitos del sistema de detención
de caídas porque los puntos de anclaje se pueden ubicar en
cualquier lugar sobre la superficie del tejado y no se limitan a
emplazamientos donde se pueden fijar a las vigas.
La longitud estructural de los tejados formados
por láminas de tejado no es muy elevada. Por lo tanto, donde los
puntos de anclaje de los sistemas de detención de caída se fijan
directamente a las chapas de los tejados en lugar de a la
estructura de soporte, es importante limitar la carga aplicada a la
estructura de tejado.
Además, aunque los tornillos utilizados en las
cubiertas tienden a proporcionar un buen agarre en cizalladura, en
tensión se extraen de manera relativamente fácil en gran medida a
causa del desenganche de la chapa fina de acero de tejado. Por lo
tanto, es importante en el lugar donde se fijan los puntos de ancle
de los sistemas de detención de caída a un tejado es importante,
particularmente con tornillos, limitar la carga sobre la fijación
de los puntos de anclaje a un tejado y que esta aplique
principalmente fuerzas de cizalladura a los tornillos sin tener en
cuenta las condiciones de caída tales como las distancias de caída
y el número de caídas del personal.
Para detener con seguridad al personal tras una
caída, un sistema de detención de caída necesita absorber con
seguridad toda la energía de caída y no someter al personal a
cargas de detención superiores a los valores máximos de seguridad,
los cuales son especificados por las regulaciones industriales e
internacionales. Igualmente, la mayoría de las regulaciones
internaciones requieren que cualquier carga sobre cualquier parte
del sistema que sigue a las condiciones de caída más demandas para
las cuales se diseña un sistema no debería ser nunca superior al
50% de la carga a la cual falla tal parte. Este factor de seguridad
se aplica también a las fijaciones de puntos de anclajes y sus
estructuras de soporte tales como una pared o un tejado.
El cable tal como el cable de acero usado
normalmente en los sistemas de detención de caída basados en cables
posee un pequeño alargamiento elástico y por lo tanto absorbe poca
energía de caída en el caso de la detención de una caída a menos
que la carga de los puntos de anclaje de extremo pueda ser
relativamente alta. El personal lleva cordeles que absorben
energía para limitar las cargas de detención sobre el personal y
estas ayudan a limitar en alguna medida a absorber energía de
caída, aunque la fuerza de despliegue de los absorbedores de
cordel es relativamente baja y la extensión de despliegue tiene
también el efecto de añadirse a la distancia de caída y por lo
tanto, la energía de caída. Sin embargo, la carga de los puntos de
anclaje sobre estructuras relativamente frágiles requiere ser
limitada a un máximo del 50% de la capacidad de fallo en las
fijaciones de puntos de anclaje en mucho tejados. La carga de
puntos de anclaje en un cambio de dirección del cable se vuelve
significativamente superior q la carga de los puntos de anclaje de
extremo. Por ejemplo, un anclaje que soporta un cambio de noventa
grados en la dirección del cable necesitaría soportar una carga
aumentada por un factor a la raíz cuadrada de dos.
Otra condición que produciría una carga elevada
en un punto de anclaje es que se produjese una caída múltiple de
personal cerca de o en un punto de anclaje intermedio. Inicialmente,
la energía de la caída múltiple necesitaría ser absorbida en gran
medida por la extensión reluctante en el propio punto de anclaje
para evitar una gran carga de anclaje. Esto depende del grado de
reluctancia y de extensión. Si la extensión es baja entonces la
carga en el anclaje será correspondientemente alta.
Se presenta un soporte conocido para equipo de
seguridad en el documento GB2244305. Este describe un soporte
destinado a deformarse permanentemente cuando se produce una
detención de caída para permitir el hecho de que se identifique
fácilmente una detención de caída y el emplazamiento mediante
inspección visual del sistema. El soporte tiene una sección con un
brazo que soporta una línea de seguridad y situada dentro de un
bucle de material fijado a la estructura de soporte fija. Esta
sección puede girar en el interior del bucle para cambiar la
orientación del dispositivo en respuesta a las cargas
aplicadas.
Un problema que se da en los absorbedores de
energía, particularmente los utilizados en sistemas de detención de
caída, es que no se puede predecir la posición a la cual se produce
una caída respecto de los soportes de puntos de anclaje, de manera
que los absorbedores de energía deben poder funcionar eficazmente
para una carga de detención de caída aplicada a partir de un
intervalo de direcciones. Además, para permitir llevar a cabo
economías de escala mediante la utilización de componentes comunes
en la totalidad de los sistemas de detención de caída y para evitar
la posibilidad de que un sistema de detención de caída se revelase
ineficaz montando un soporte de anclaje en la orientación
incorrecta, es deseable proporcionar un absorbedor de energía capaz
de funcionar en un gran intervalo de direcciones de carga
aplicada.
Por consiguiente, un primer objeto de la
invención es proporcionar un absorbedor de energía capaz de limitar
la carga a un valor conocido y seguro en su fijación a una
estructura sin tener en cuenta la dirección de la carga.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
absorbedor de energía capaz de absorber una cantidad máxima u
óptima de energía para una extensión y un límite de carga
dadas.
En un primer aspecto, esta invención
proporciona un absorbedor de energía que comprende medios para fijar
el absorbedor de energía a una estructura de soporte, medios para
fijar el absorbedor de energía a un elemento de carga, y
caracterizado porque comprende, además;
medios de orientación sensibles a una a una
primera carga de tracción predeterminada aplicada a los medios de
fijación a un elemento de carga para cambiar la orientación del
absorbedor de energía girando el absorbedor de energía desde una
orientación sustancialmente ortogonal a una orientación
sustancialmente en el plano de la estructura de soporte hacia la
dirección de una carga aplicada, y que comprende, además, un
almacén de material plásticamente deformable y medios de
despliegue sensibles a una segunda carga de tracción predeterminada
superior a la primera eficaz para desplegar dicho material
plásticamente deformable de una manera controlada de manera que
dicho material se deforma permanentemente de manera plástica durante
dicho despliegue, absorbiendo de este modo energía.
Preferiblemente, el absorbedor de energía
comprende, además, una carcasa sustancialmente cilíndrica, estando
el almacén de material plásticamente deformable y los medios de
despliegue contenidos dentro de la carcasa, e incluyendo dichos
medios de orientación dicha carcasa y siendo sensibles a la primera
carga de tracción predeterminada inferior a la segunda para cambiar
la orientación del absorbedor de energía girándolo alrededor de un
borde inferior de la carcasa hacia la dirección de una carga
aplicada.
Los absorbedores de energía según la invención
pueden absorber la energía de la carga aplicada a partir de un
intervalo muy extenso de direcciones y puede absorber una cantidad
óptima de energía para una extensión permitida y una carga óptima
dadas aplicadas a una estructura de soporte.
Allí donde se incorpora el absorbedor de
energía dentro de un punto de anclaje para un sistema de detención
de caída, se puede utilizar el punto de anclaje como un anclaje de
extremo, un anclaje de esquina o un anclaje intermedio. Además,
dada la limitación de carga máxima de punto de anclaje, la
utilización del absorbedor de energía según la invención permite
una prestación óptima o casi óptima de la energía de caída en
términos de espaciamiento de anclajes intermedios, distancia de
caída y número de personas en una situación de caída múltiple.
Esto se lleva a cabo principalmente
proporcionando suficiente energía de fuerza constante o casi
constante a cada punto de anclaje de manera que la carga del punto
de anclaje se limita a la fuerza de despliegue constante diseñada
sin tener en cuenta las condiciones de caída del sistema. Además, el
absorbedor en cada punto de anclaje puede desplegarse en cualquier
dirección, sustancialmente en el plano de la superficie en la cual
se fija para proporcionar las posibilidades multidireccionales
requeridas en las diversas aplicaciones de punto de anclaje tales
como anclaje de extremo, anclaje intermedio y cambio de dirección
del cable. Esta invención incluye también el absorbedor de fuerza
constante incorporado en el interior de un soporte para su fijación
a una estructura frágil.
La invención se describirá ahora a título de
ejemplo solamente con referencia a las figuras esquemáticas
anexas, en las cuales:
La figura 1 muestra una vista parcialmente en
sección de un absorbedor de energía según una primera realización
de la invención;
La figura 2 muestra una vista en alzado
parcialmente en sección de una dirección perpendicular a la figura
1;
La figura 3 muestra otra vista en sección del
absorbedor de energía de la figura 1 con una carcasa exterior
instalada;
La figura 4 muestra el absorbedor de energía de
la figura 1 en funcionamiento;
La figura 5 muestra un detalle de una
disposición de tope de extremo del absorbedor de energía de la
figura 1;
La figura 6 muestra una vista en alzado
parcialmente en sección de un absorbedor de energía según una
segunda realización de la invención;
La figura 7 muestra una vista superior
parcialmente en sección del absorbedor de energía de la figura
6;
La figura 8a muestra una vista superior de una
disposición de soporte apropiada para su utilización con
absorbedores de energía;
La figura 8b muestra una vista de extremo del
soporte de la figura 8a;
La figura 8c muestra un detalle del soporte de
la figura 8a;
La figura 9 muestra una disposición de soporte
alternativa apropiada para su utilización con absorbedores de
energía.
La figura 10 muestra una vista en alzado
parcialmente en sección de un absorbedor de energía según una
tercera realización de la invención;
La figura 11 muestra una vista en alzado
parcialmente en sección de una dirección perpendicular a la vista
de la figura 10;
Las figuras 12a a 12c muestran vistas de una
horquilla utilizada en el absorbedor de energía de la figura
10;
La figura 13 muestra un
soporte-guía usado en el absorbedor de energía de
la figura 10;
La figura 14a muestra una vista superior de una
placa base apropiada para su utilización con el absorbedor de
energía de la tercera realización; y
La figura 14b muestra una vista en sección
transversal a través de la placa base de la figura 14a.
Respecto de las figuras 1 a 5, se muestra una
primera realización de la invención.
En el absorbedor de energía de la primera
realización, el almacén bobinada 1 es un almacén de bobina enrollada
helicoidalmente de al menos material 3 parcialmente elástico tal
como una barra de acero inoxidable, un extremo de la cual pasa
alrededor del rodillo 4 y se fija rígidamente a la sección elevada
sobre la placa base 11. La placa base 11 se fija rígidamente a un
emplazamiento apropiado sobre un edificio alto o una estructura
alta como parte de un sistema de detención de caída u otro sistema
que requiere absorción de energía. La placa base 11 puede fijar
directamente o se puede fijar mediante un soporte apropiado u otro
elemento.
El rodillo 4 gira libremente alrededor del
husillo 5, siendo el eje de rotación paralelo al eje de la bobina
helicoidal. El husillo 5 se fija a una estructura de despliegue que
comprende las placas conectadas 6, 7 y 8 y también un ojete 9 de
tracción de carga. Las placas 6 y 7 son paralelas y están separadas
en uno de los dos lados del rodillo 4 para mantener el rodillo 8
entre las mismas y definir un canal a través del cual pasa el
material 3 desde el almacén bobinada. El husillo 5 se fija a las
placas 6 y 7. La placa 8 une las placas 6 y 7 al ojete 9 de
tracción de carga. El cable 12 del sistema de detención de caída
pasa por el ojete 9 de tracción de carga. Una guía 14 se fija
rígidamente a la placa 7 y sobresale en el interior de la bobina
helicoidal.
Cuando se aplica una mayor carga al ojete 9 en
cualquier dirección por encima de la placa base 1, la placa 8
tiende a rigidizarse junto con la parte 3a del material 3 de la
bobina helicoidal entre el rodillo 4 y la sección elevada 10
hasta que la carga sea suficiente para empezar la tracción y la
deformación plástica del material bobinado 3 sobre el rodillo 4. La
guía 14 sobresale de la placa 7 en el interior del almacén
bobinada 1. Se forma la guía 14 mediante un rodillo y está en
contacto con la superficie interior de la bobina en el lado opuesto
del rodillo 14 a la dirección de entrada del material de bobina 3
cuando se produce la tracción del material 3 de bobina sobre el
rodillo 4. La guía 4 contrarresta la tendencia del eje del almacén
helicoidal a desplazarse respecto del eje del rodillo 4 y por lo
tanto garantiza un grado constante de elasticidad del material
1.
Típicamente, para el uso en un sistema de
detención de caída, la carga requerida para iniciar la deformación
plástica y el despliegue del material 3 es de aproximadamente 10 kN.
Esto proporciona el margen de seguridad deseado para que un tejado
típico pueda soportar una carga máxima de aproximadamente 20 kN.
La elasticidad del material bobinado 3 a medida
que pasa por el rodillo 4, se dispone para ser deformado
plásticamente, permitiendo que el material elástico bobinado
absorba grandes cantidades de energía a medida que se despliega a
partir del almacén 1 helicoidal.
Se muestra la guía 14 en funcionamiento dentro
de la bobina helicoidal para obtener un absorbedor compacto pero
se podría situar alternativamente una guía fuera de la bobina.
En la práctica, se ha descubierto que la fuerza
requerida a aplicar al ojete 9 para iniciar y continuar la
deformación plástica del material 3 de esta manera permanece
sustancialmente constante a medida que se despliega el absorbedor.
Al desplegarse, la bobina 1 enrollada helicoidalmente se desplaza
con el rodillo 1 y las otras partes de la estructura de despliegue
se alejan de la base a medida que el material bobinado 1 de
desenrolla alrededor del rodillo 4.
La figura 3 muestra el absorbedor alojado en una
carcasa 5 que se fija a la base 11 mediante fijaciones 16 y 17.
Obsérvese que la carcasa 15 no se muestra o se muestra solamente en
parte en las figuras 1 y 2. En los sistemas de detención de caída
basado en cable sobre estructuras tales como tejados, el cable
necesita estar claramente separado del tejado para evitar que tales
cosas como el aflojamiento de los de cables y los cursores de los
sistemas de detención de caída y los mosquetones dañen la
superficie del tejado. La carcasa 15 ayuda a soportar el absorbedor
para proporcionar el espaciamiento necesario y protege los
componentes de absorbedor contra los efectos climatológicos y
otros efectos medioambientales. Sin embargo, un problema con este
requisito de espaciamiento es que cuando se aplica una carga al
ojete 9 en una dirección sustancialmente paralela al plano de un
tejado, el momento de fuerza aplicado sobre el tejado y las
fijaciones entre el absorbedor de energía y el tejado debido a
que el par generado por la separación entre el ojete 9 y el tejado
puede ser demasiado alto, tendiendo a retorcer las chapas de
tejado y aplicar una carga de desenganche no deseable sobre los
tornillos que fijan el absorbedor al tejado. Para solucionar este
problema, el absorbedor puede girar alrededor de la sección elevada
10 curvando la sección 3a de material 3 hasta que el absorbedor esté
alineado con la dirección de la fuerza aplicada al ojete 9. El par
que actúa sobre el tejado y las fijaciones se reducen entonces al
par generado por la distancia mucho más pequeña entre el tejado y la
parte superior de la sección elevada 10, reduciendo en gran medida
el momento de fuerza aplicado sobre el tejado y las fijaciones.
Esto hace que la fuerza de desenganche aplicada a cualquiera
tornillos sea relativamente pequeña, actuando la mayor
parte de la carga como una fuerza de cizalladura.
parte de la carga como una fuerza de cizalladura.
Para prevenir el curvado del material 3 bajo
cargas bajas, la carcasa 15 soporta el absorbedor, manteniendo el
ojete 9 en una posición fija respecto de la base 11. La carcasa 15
está diseñada para resistir su desprendimiento de la base 11 hasta
que la carga sobre el ojete 9 haya alcanzado una dimensión
predeterminada. En este punto, las fijaciones 16 y 17 fallan y
permiten que la carcasa 15 se separe de la base 11. Esta carga de
desprendimiento predeterminada 15 está destinada a ser
suficientemente baja para evitar dañar de manera significativa el
tejado y es inferior a la carga requerida para desplegar el material
3 del almacén 1 helicoidal sobre el rodillo 4. Otros incrementos de
carga sobre el ojete 9 pueden entonces alcanzar una dimensión en la
cual el absorbedor empieza a desplegarse de manera que la carcasa
15 sigue el movimiento del almacén helicoidal 1 y el ojete 9 se
separa de la base 11 en fase de despliegue, como se muestra en la
figura 4. Los factores que determinan la elección de esta carga
predeterminada en la cual la carcasa 15 se separa de la base 11
tiene que ver parcialmente con evitar el daño accidental al
absorbedor y el soporte por parte del personal, particularmente
porque el personal puede utilizar el absorbedor y el soporte como
un punto de agarre apropiado para mantenerse en equilibrio o
detener un deslizamiento (para oponerse a una caída). Sin embargo,
hay también una consideración importante de resistencia del
pretensado del cable 12 suspendido entre los absorbedores y la
posibilidad de que el personal aplique una carga accidental sobre
el cable conduciendo a la posibilidad de que los absorbedores y los
soportes se inclinen prematuramente.
Esencialmente la carga de separación
predeterminada debería ser suficientemente elevada de manera que la
separación se produzca solamente en una situación de detención de
caída y suficientemente baja para no causar daño al tejado o a las
fijaciones. En la práctica, se ha encontrado que una carga de
separación de aproximadamente 2500 N(2,5N), es decir
aproximadamente un cuarto de la carga de despliegue, es eficaz.
Otro factor a considerar en la decisión del
espaciamiento del ojete 9 por encima de una estructura frágil tal
como un tejado es que al desprenderse la carcasa 15 de la base 11,
el movimiento giratorio del ojete 9 alrededor del anclaje 2
proporcionado por la fijación del extremo del material 3 a la base
11 se traduce por un incremento correspondiente en el caso de que
una persona caiga verticalmente en un evento de caída detenida.
Este caso necesita minimizarse para reducir la energía total de
detención de caída que debe ser absorbida y también la distancia
caída antes de detener la caída, particularmente donde la distancia
entre el borde de un tejado o estructura frágil y el suelo es
relativamente pequeña. Por lo tanto, es deseable disponer la
posición de anclaje 2 y la sección elevada 10 por encima del tejado
o la estructura frágil a una distancia en la cual el momento de
fuerza resultante sobre el tejado o estructura frágil es
suficientemente bajo para evitar dañar y de hecho suficientemente
bajo para evitar el fallo del tejado o la estructura frágil cuando
el doble de la carga sobre el ojete 9 que inicia la deformación
plástica y el movimiento del material 3 se aplica al tejado o
estructura frágil. Este problema se soluciona situando el punto 2 de
anclaje por encima del tejado o estructura frágil de maneta que el
momento de fuerza resultante sobre el tejado o estructura frágil es
cercano a las limitaciones de fuerza del tejado o estructura frágil
para evitar dejar una extensión excesiva de línea de detención de
caída efectiva sin resistencia significativa y por lo tanto sin
absorción de energía.
Además, la carcasa 15 proporciona una envoltura
protectora entre el absorbedor y el tejado durante el despliegue
del absorbedor porque las piezas del absorbedor están contenidas
dentro de la carcasa 15 como se muestra en la figura 4. Aunque es
importante evitar o minimizar el daño al tejado, también se reduce
la posibilidad de que el absorbedor en fase de despliegue se quede
aprisionado sobre superficies comprometidas en el recorrido del
despliegue.
De este modo, cuando se produce un evento de
detención de caída el funcionamiento del absorbedor de energía es
como sigue: El absorbedor de energía permanece en posición sin
moverse hasta que la carga aplicada al ojete 9 por el cable 12
alcanza la carga de separación. Las fijaciones 16 y 17 fallan
entonces, liberando la carcasa 15 de la base 11. Esta separación
permite que el absorbedor gire alrededor del punto de anclaje donde
el material 3 se fija a la sección elevada 10 sobre la placa base
11 de manera que el observador se oriente en la misma dirección que
la fuerza de tracción aplicada al ojete 9 por el cable 12.
Esta rotación del absorbedor va seguida por la
deformación del material 3 en la región 3a entre el rodillo 4 y la
sección elevada 10, lo cual permite que se incremente ligeramente la
distancia entre el ojete 9 y la sección elevada 10.
Durante un evento de detención de caída, la
carga aplicada al ojete 9 por el cable 12 se incrementará entonces
más allá de la carga de despliegue requerida para deformar
plásticamente el material bobinado 3 fuera de la bobina 1 y sobre
el rodillo 4. Bajo esta carga, el ojete 9 y las partes fijadas del
absorbedor de energía que constituyen la estructura de despliegue
se alejarán de la sección elevada 10 en la dirección de la carga
aplicada por el cable 12 a medida que el material se despliega fuera
de la bobina y alrededor del rodillo 4.
La deformación plástica del material 3 a medida
que se despliega fuera de la bobina y alrededor del rodillo 4
absorbe energía, en el caso de detención de caída, la energía de
caída, y genera una fuerza de despliegue sustancialmente constante,
que en un sistema de detención de caída actúa para reducir y
eventualmente parar la caída.
Eventualmente, toda la energía de caída será
absorbida en la deformación plástica del material 3, las fuerzas de
detención de caída caerán demasiado bajo para desplegar el material
3 fuerza de la bobina 1 y alrededor del rodillo 4 y se parará el
despliegue del material 3.
Habitualmente, el absorbedor de energía se
diseñará de manera que toda la energía que se espera liberar en un
incidente de detención de caída sea absorbida antes de que se
despliegue todo el material 3 de la bobina 1. Sin embargo, es
posible que circunstancias no previstas puedan hacer que la energía
de detención de caída sea superior a la esperada de manera que todo
el material 3 de la bobina helicoidal 1 se despliegue.
La figura 5 muestra el funcionamiento de un tope
de extremo en el caso de que el almacén helicoidal del absorbedor
se despliegue por completo. Este tope de extremo es importante en
equipos de seguridad en altura para satisfacer las normas
industriales e internaciones. La mayor parte de tales normas
requieren que después del despliegue completo de un absorbedor de
energía, el absorbedor resista al menos dos veces su carga de
despliegue de trabajo sin fallar. El fallo en este contexto se
refiere a cualquier fallo de conexión de componentes entre el ojete
9 y el tejado u estructura frágil a la cual está fijada la base 11.
Si se aplica una carga sostenida superior a la fuerza de despliegue
después de la detención de una caída, el material 3 se desplegará
hasta que todos el material 3 se haya desplegado. Por consiguiente
se requiere un tope de extremo para prevenir la separación entre
el ojete 9 y la base 11.
En la disposición mostrada, se proporciona un
tope de extremo como una tuerca 13 sobre una parte de extremo
roscada 3b del material 3. La tuerca 13 es mayor que los espacios
entre las placas 6 y 7 y que entre un borde de la placa 8 y el
rodillo 4. Por consiguiente, cuando se alcanza el extremo del
material 3 durante el despliegue, la tuerca 13 no puede pasar entre
las placas 6 y 7 y por lo tanto no alcanza el rodillo 4. Sin
embargo, por razones de seguridad, se prefiere que la tuerca 4 no
pueda tampoco pasar entre la placa 8 y el rodillo 4 para
proporcionar un tope secundario de extremo de seguridad. Como se
puede ver a partir de la figura 5, la tuerca 13 es detenida por
contacto con las placas 6 y 7 mientras el material 3 está en
contacto con el rodillo 4.
En esta disposición del tope de extremo, el
material 3 pasa alrededor del rodillo más allá del punto en el cual
el tope de extremo 13 es parado por las placas 6 y 7. Como
consecuencia, aunque el absorbedor en su totalidad debe poder
soportar el doble de la carga de despliegue, se requiere que la
carga correspondiente que el tope de extremo debe resistir sea
inferior a la misma. Esto es debido a que algo de la carga soportada
por el absorbedor es soportado por el "efecto cabestrante"
del material 3 que pasa alrededor del rodillo 4 y de este modo no
se aplica al tope de extremo 13.
Alternativamente, el tope de extremo 13 puede
ser cualquier estructura que presente una sección transversal
alargada de material 3 de manera que la parte alargada esté
mantenida por una restricción provista entre las placas 6, 7 y 8, o
algún otro medio de restricción.
Las figuras 6 y 7 muestran una segunda
realización de la invención en las cuales un almacén de bobina
helicoidal 20 de material de parcialmente elástico 21 tiene un eje
de bobina que es sustancialmente paralelo a la dirección de
tracción sobre el ojete 9. Esto proporciona una disposición compacta
que se puede montar fácilmente en un poste claramente cilíndrico
con un diámetro exterior inferior a la carcasa 15 mostrada en la
figura 3. Un extremo del material 31 parcialmente elástico pasa
alrededor de los rodillos 24 y 25. Los rodillos 24 y 25 están ambos
montados para girar sobre una estructura perpendicular 27 para girar
alrededor de ejes mutuamente perpendiculares al eje de bobinado del
almacén helicoidal 20 y perpendiculares al eje de rotación del
rodillo 25 de manera que el extremo 21a del material parcialmente
elástico pasa dentro y por las bobinas del almacén helicoidal y
por un agujero guía 28 mostrado como parte de una estructura 27 y
se fija entonces firmemente a la base 24 en el emplazamiento de
fijación 22. El agujero guía 28 está destinado a obligar al material
elástico a ayudar a su alineación respecto del rodillo 24. El
ojete 9 de tracción 9 se fija también a la estructura de despliegue
27. El cable 12 de detención de caída pasa típicamente por el ojete
9 como anteriormente.
Cuando se aplica una mayor carga al ojete 9 en
cualquier dirección, típicamente en un sistema de detención de
caída la carga aplicada será paralela a o estará por encima del
plano de la base 23. el absorbedor tenderá a inclinarse en la
dirección de la carga aplicada al ojete 9, siendo determinada tal
inclinación entre el ojete 9 y la fijación al anclaje 22 del
extremo del material parcialmente elástico a la base 23. el aumento
continuo de la carga aplicada al ojete 9 dará como resultado
eventualmente un material 21 que se enrolla alrededor de los
rodillos 24 y 25 con lo cual se consigue la deformación plástica
debida a la elasticidad. La guía 26 es un apoyo que es bien una
parte de o que se fija a la estructura 27 que contrarresta la
tendencia del almacén helicoidal 21 a desalinearse respecto de los
ejes de rodillo 24 y 25 a medida que el material 21 se deforma
plásticamente alrededor de los rodillos 24 y 25. Al iniciarse la
deformación plástica del material 21 y continuar después de la
misma, la carga de tracción aplicada sobre el ojete 9 tienda a
permanecer constante debido a la consistencia y la predicibilidad
del procedimiento de fluencia plástica. Por lo tanto la energía es
absorbida, cuya cantidad es el producto de la carga sobre el ojete 9
cuando el material 21 se deforma plásticamente y la longitud del
material 21 que pasa alrededor de los rodillos 24 y 25, permitiendo
que el ojete 9 se desplace respecto de la base 23.
La realización mostrada en las figuras 6 y 7
también se pueden combinar con una carcasa 15 como se muestra en
la realización de las figuras 3 y 4 para controlar la carga aplicada
requerida para iniciar la rotación la inclinación del absorbedor en
la dirección de la carga aplicada y para proporcionar protección
medioambiental. Igualmente, se aplica también la necesidad de una
parada de extremo segura después de terminar el despliegue del
almacén de energía bobinada como se muestra en la figura 5 a la
realización mostrada en las figuras 6 y 7 y el tope de extremo
podría ser similar al mostrado en la figura 5 porque habría una
ampliación sobre el extremo del material 21 que no podría pasar por
una restricción formada en la estructura 27 o alguna combinación de
uno o ambos rodillos 24 y 25 o tal combinación y estructura 27.
Las figuras 8a, 8b y 8c muestra una disposición
de soporte para su fijación a diferentes perfiles de tejado. Aunque
no se requiere la utilización de este soporte para utilizar el
absorbedor y la carcasa, sin embargo es útil en muchas aplicaciones
que requieren el absorbedor. Los perfiles de tejado varían
considerablemente, aunque casi todos los perfiles tienden a
caracterizarse por nervaduras longitudinales espaciadas y paralelas
en las chapas de tejado, que corren típicamente entre la vertiente
y el borde del tejado. Los tejados de chapa están realizados
habitualmente con chapas finas de acero a veces reforzadas por
motivos de rigidez con material tal como espuma rígida expandida.
El modo más sencillo de fijar una base tal como la base 11 de las
figuras 1 a 4 a un tejado de chapas es mediante tornillos
directamente a las propias chapas del tejado. Sin embargo, se ha
descubierto que la resistencia mecánica de tal fijación de tornillos
a las chapas de tejado es solamente relativamente alta cuando la
carga resultante sobre los tornillos está actuando sustancialmente
en cizalladura sobre los tornillos. La carga resultante que actúa
en tensión sobre los torillos tiende a hacer que los tornillos se
partan de manera relativamente fácil a través del material fino de
chapa de tejado. Por lo tanto. Es deseable garantizar lo máximo
posible que la carga resultante actúa en cizalladura sobre las
fijaciones de tornillos.
El perfil 33 de tejado es típico en principio
para las chapas de tejado que tienen nervaduras regularmente
espaciadas. Para proporcionar fijaciones de tornillos donde la carga
resultante está actuando en gran medida en cizalladura sobre las
fijaciones de tornillos, el soporte 30 permite que las fijaciones de
tornillos se fijen dentro de las caras inclinadas de las
nervaduras. Un problema con esto, es que el ángulo de inclinación
de las caras de inclinación de la nervadura varía en gran medida a
lo largo de diferentes modelos de propietario de chapas de tejado.
Para solucionar este problema el soporte 30 de fijación tiene una
forma cóncava como se muestra en la figura 8c que permite su
fijación a ángulo de pendiente que varían del mostrado como 36 y
37.
Las figuras 8a y 8b muestran una base 32 a la
cual se puede fijar un absorbedor de energía. Esta base tiene una
serie de posiciones ranuradas que se pueden alinear en diferentes
disposiciones con agujeros correspondientes en el soporte de
fijación 30 de manera que la fijación de la base 32 al soporte de
fijación 30 se pueda adaptar a los diferentes tipos de tejado más
comunes. La principal diferencia en tales tipos de tejados son
normalmente la separación de las nervaduras, el ancho de cada
nervadura y el ángulo de inclinación de cada nervadura. Por lo
tanto proporcionando la posibilidad de girar la base 32 de 90
grados para proporcionar dos variaciones de espaciamiento junto a
la variedad de agujeros ranurados, se puede fijar la base 32 al
soporte 30 para adaptarse los diseños de sección de tejado más
comunes.
La base 32 debería ser suficientemente rígida
para soportar la carga a la cual la carcasa 15 se separa sin
combarse. Esto es así porque si la base 32 se comba antes de que se
produzca la separación, la placa base 32 combada aplicará cargas
hacia dentro muy altas a los tornillos de montaje y los soportes
debido al efecto palanca.
La figura 9 muestra otro procedimiento para
fijar una base a un tejado y es particularmente apropiado para
resistir cargas aplicadas a partir de una posición
significativamente superior a la superficie de la base 40 que da
como resultado carga de momento de fuerza sobre la base. Los
soportes de fijación 44, 45, 46 y 47 son componentes similares,
cada uno fijado a pendientes sobre nervaduras de chapa de tejado.
Cada soporte de fijación tiene un agujero lateral con una forma
típicamente recta a través del cual los extremos de las barras
transversales 38 y 39 pueden pasar pero con suficiente huelgo
para permitir algún ajuste de rotación de los soportes de fijación
44, 45, 46 y 47 para adaptarse a los diferentes ángulos de
inclinación de las nervaduras de chapa de techo. Las barras
transversales 38 y 39 son parte de o se fijan a la base 40 y
sobresalen más allá de los bordes de la superficie de perímetro
rectangular de la base 40 para proporcionar un ajuste para
adaptarse a las nervaduras de chapa de tejado que se posicionan
separadas en diferentes espaciamientos. Los soportes de fijación
44, 45, 46 y 47 se pueden entonces atornillar a las superficies
inclinadas de las nervaduras de chapa de tejado. Se pueden situar
topes de extremo en uno de los dos extremos de las barras de
extremo 38 y 39 para limitar el movimiento lateral de la base 40 en
el caso de carga lateral.
Cuando se aplica una carga a una posición
significativamente por encima de la superficie de la base 40, la
carga resultante sobre las barras transversales 38 y 39 y los cuatro
soportes de fijación es talque la carga sobre los tonillos de
fijación está ampliamente en cizalladura. Igualmente, puesto que la
carga que actúa entre los soportes de fijación y las barras
transversales es ampliamente normal a las superficies de
interconexión se obtiene por tanto da como resultado una fricción
relativamente elevada entre las barras transversales y los soportes
de fijación. Esto ayuda a limitar el movimiento deslizante entre las
barras transversales y los soportes de fijación. Este efecto de
fricción se puede incrementar disponiendo una o más superficies de
interconexión para llevar dientes o levar bordes afilados.
Los soportes de fijación 44 y 45 se podían unir
juntos para convertirse en un componente. Este componente se
podría utilizar también para proporcionar la función de soportes de
fijación 43 y 46.
Se muestra una tercera realización de la
invención en las figuras 10 a 13. El absorbedor de energía según la
tercera realización se dispone de manera similar al absorbedor de la
primera realización con el eje del material bobinado perpendicular
a la dirección de carga.
Como se puede ver en las figuras 10 y 11, el
absorbedor de energía de la tercera realización incorpora un
almacén de bobina enrollada helicoidalmente de un material
desplegable plásticamente deformable 50. Un extremo 50a del
material 50 desplegable pasa alrededor del primer y del segundo
rodillos 51 y 52 y por un elemento retenedor 53.
Los rodillos 51 y 52 están dispuestos para girar
alrededor de ejes paralelos alrededor de husillos respectivos que
están fijados a un par de placas 54a y 54b paralelas separadas
formadas por las dos piezas laterales de una horquilla 54
sustancialmente en forma de U. Los rodillos 51 y 52 están situados
entre las dos placas laterales 54a y 54b de la horquilla 54.
Los dos rodillos 51 y 52 están situados en el
interior del perfil de la bobina, para proporcionar un absorbedor
de energía compacto.
Un ojete 55 de tracción de carga se fija a una
pieza de extremo 54c de la horquilla 54 sustancialmente en forma de
U de manera que el ojete de tracción 55 se conecta rígidamente a los
rodillos 51 y 52.
Un soporte guía 56 se fija a la primera placa
54a lateral de la horquilla 54. El soporte guía 56 tiene una
parte 56a guía sobresaliente que se extiende sustancialmente en
perpendicular a la placa 54a lateral y que tiene un agujero 56b a
través de la misma. El diámetro del agujero 56b es suficiente para
permitir que el material elástico 50 pase a través del mismo y
controlar el movimiento del material elástico 50.
La horquilla 54 junto con el ojete 55, el
soporte guía 56 y los rodillos 51 y 52 forman una estructura de
despliegue.
Cuando se aplica una carga suficiente al ojete
de carga 55, el material elástico 50 se desplegará a partir del
almacén helicoidal pasando alrededor del primer rodillo 51. Esto
pliega el material de manera que se deforma plásticamente en una
primera dirección. El material elástico 50 pasa entonces alrededor
del segundo rodillo 52 de manera que el material 50 se deforma de
nuevo plásticamente pero en la posición opuesta. Antes de alcanzar
el primer rodillo, el material pasa por el agujero 56b en el
soporte guía 56 y esto permite que el soporte guía 56 haga frente a
cualquier tendencia del eje del almacén de bobina helicoidal de
moverse respecto del rodillo 51 cuando se despliega el material 50.
Se muestran la horquilla 54 y el soporte guía más en detalle en las
figuras 12a a 12c y la figura 13, respectivamente.
Típicamente, para su utilización en un sistema
de detención de caída la carga requerida para empezar la deformación
plástica y el despliegue del material 50 es de aproximadamente 10
kN.
Se retiene el absorbedor de energía sobre una
placa base 57 mediante el extremo 50a del material desplegable 50
que pasa a través de un agujero 57a en el centro de la placa base 57
y a continuación por un elemento de retención 53. El extremo 50a
del material desplegable 50 se filetea y una tuerca 58 se rosca
sobre el extremo 50a en el lado opuesto de la placa base 57 y el
elemento de retención 53 al resto del absorbedor para fijar el
material desplegable 50 a la placa base 57.
Se muestra solamente una sola tuerca 58, pero se
pueden añadir otros elementos de retención, tales como una
contratuerca, si se desea.
De manera similar a la primera realización, se
proporciona una carcasa. En la tercera realización, se proporciona
la carcasa mediante una primera parte de caperuza sustancialmente
semiesférica 58 fijada a la horquilla 54 y el ojete 55 de tracción
y una sección de cuerpo sustancialmente semicilíndrica 60 que se
extiende entre la caperuza 59 y la placa base 57. Un anillo
separador 61 descansa entre la sección de caperuza 59 y la sección
de cuerpo 60 de la carcasa. La sección de cuerpo 60 y el anillo
retenedor 61 son mantenidos en compresión entre la caperuza 59 y
la placa base 57, siendo suministradas las fuerzas de compresión
necesarias estirando la tuerca 58 sobre el material desplegable 50
para pretensar el absorbedor de energía.
Típicamente, se aplica una carga de pretensión
de aproximadamente 800 N.
Como en la primera realización, la carcasa
soporta el absorbedor de energía para que no gire hasta que se
alcanza una carga de rotación predeterminada y protege el resto del
absorbedor contra los efectos medioambientales.
Un cable de seguridad de sistema de detención de
caída pasará normalmente por el ojete 55 de carga.
Cuando se aplica una carga al absorbedor a
través del ojete 55 de carga en una situación de detención de
caída, esta carga será generalmente sustancialmente paralela a la
placa base 57. Allí donde se monta el absorbedor sobre el tejado,
la carga será generalmente sustancialmente paralela a la superficie
de tejado a la cual se fija la placa base 57.
En una situación de detención de caída, cuando
se produce un evento de detención de caída, el absorbedor de
energía soportará inicialmente la carga aplicada sin movimiento
hasta que la carga aplicada alcance un primer nivel de rotación.
Cuando la fuerza aplicada alcanza el nivel de rotación, la parte de
cuerpo 60 de la carcasa girará o pivotará alrededor de su reborde
inferior donde entra en contacto con la placa base 57, permitiendo
que el absorbedor de energía gire alrededor del reborde inferior de
la parte de cuerpo 60 hasta que el absorbedor de energía se
disponga sustancialmente en paralelo a la carga aplicada al ojete 55
de carga. A continuación, si la carga aplicada se incrementa hasta
un segundo nivel de despliegue superior, el material de despliegue
50 empezará a desplegarse fuera del almacén helicoidal
desplazándose alrededor de los rodillos 51 y 52, permitiendo que la
estructura de despliegue que incluye el ojete 55 de carga y otras
piezas fijadas del absorbedor de energía se alejen del elemento de
conexión 53.
Típicamente, para su utilización en un sistema
de detención de caída, la carga requerida para empezar la rotación
del absorbedor de energía es de aproximadamente 2,5 kN.
Cuando el material desplegable se despliega
fuera de la bobina helicoidal alrededor de los rodillos 51 y 52, el
material desplegable 50 se deforma plásticamente dos veces en
direcciones opuestas generando una fuerza de despliegue
sustancialmente constante que absorbe la energía de detención de
caída.
La cantidad de energía absorbida por el
despliegue es el producto de la carga de despliegue que se debe
aplicar al ojete 55 de carga para hacer que se produzca el
despliegue y la longitud del material bobinado 50 que pasa
alrededor de los rodillos 51 y 52, permitiendo que el ojete 55 de
carga se aleje del elemento de fijación 53.
Normalmente, los materiales y las dimensiones
seleccionados para el absorbedor serán tales que la cantidad de
energía será absorbida por el absorbedor de energía hasta que se
alcance el final del material desplegado 50 es superior a la máxima
energía de caída esperada en una situación de detención de caída.
Sin embargo, es prudente en casos de circunstancias no previstas,
así como es un requisito en muchos países con la legislación
concernida como se ha explicado anteriormente, proporcionar un tope
de extremo para proporcionar una para dura al despliegue del
material 50 desplegable y el movimiento del ojete 55 de carga
cuando se alcanza el extremo del material 50 desplegable 50. de
manera apropiada, este tope de extremo se puede proporcionar
formando una parte 50B que tiene una sección transversal alargada
en el extremo del material desplegable 50, teniendo la parte 50B
una sección transversal que es demasiado grande para pasar a través
del agujero 56b en el soporte
guía 56.
guía 56.
La sección de cuerpo cilíndrica 60 se forma
preferiblemente como un cilíndrico de acero cilíndrico que no se
deformará cuando se aplique la primera carga de rotación
predeterminada. Cuando la sección de cuerpo 60 gira o pivota
alrededor de su reborde inferior, la distancia entre el elemento
de retención 53 y el ojete de carga 55 se incrementará. Por
consiguiente, para que se produzca esta rotación, se debe producir
algún despliegue del material desplegable 50. Además, el curvado y
la deformación plástica del material deformable 50 se produce al
girar el absorbedor de energía. Puesto que el material desplegable
50 se despliega y se curva, y al experimentar la deformación
plástica mientras el absorbedor de energía gira el absorbedor de
energía girado o reorientado permanecerá alineado con la fuerza
aplicada después de haber eliminado la fuerza incluso si la fuerza
aplicada nunca alcanza el segundo nivel de despliegue para empezar
el despliegue del material desplegable 50. Por consiguiente, la
posición del absorbedor de energía proporcionará una clara
indicación visual de que se ha aplicado una fuerza aplicada a o por
encima del primer nivel de rotación al absorbedor de manera que el
absorbedor se puede reemplazar y las otras piezas del sistema de
detención de caída son puestas en servicio según sea necesario.
El despliegue del material desplegable 50
durante la rotación del absorbedor de energía se produce a una
carga aplicada inferior que el despliegue directo alineado que se
produce cuando se orienta el absorbedor de energía con la carga
aplicada a causa del efecto palanca producido por la geometría del
absorbedor de energía. La distancia del ojete 55 de tracción desde
la base de la sección de cuerpo 60 es superior al radio de la
sección de cuerpo 60. Por consiguiente, el movimiento del ojete 55
de tracción a través de una distancia establecida a medida que
pivota alrededor del reborde inferior de la sección de cuerpo 60
requiere el despliegue de una longitud inferior a dicha distancia
establecida del material desplegable 50, de manera que se reduce la
carga aplicada requerida para desplegar el material 50. O, dicho de
otro modo, la distancia del ojete de tracción 55 desde la base de
la sección de cuerpo 60 donde el reborde de la sección de cuerpo 60
entra en contacto con la placa base 57 es superior a la distancia
de los rodillos 51 y 52 de manera que debido al efecto palanca, la
carga aplicada al material 50 para desplegarlo es superior a la
carga actual aplicada al ojete de tracción 55.
La sección de cuerpo 60 de la carcasa se podría
formar a partir de un material rompible u romperse, o formarse a
partir de un material plásticamente deformable y se deforma
plásticamente en lugar de ser rígido y gira alrededor de su reborde
inferior cuando la fuerza aplicada alcanza el nivel de rotación.
Tales disposiciones seguirían pudiendo proporcionar una clara
indicación visual de una fuerza aplicada en o por encima del
nivel de rotación. Sin embargo, se prefiere la utilización de una
sección de cuerpo rígida porque esta permite absorber algo de
energía mediante una despliegue a velocidad reducida del material
desplegable 50 durante la rotación. Por consiguiente, se reduce la
longitud a través de la cual un usuario en caída caerá sin
restricción, y la energía de caída total que se debe absorber. Por
consiguiente, se minimiza la distancia total de caída en una
situación de detención de
caída.
caída.
Cuando se produce el despliegue del material
desplegable 50, la extensión resultante del absorbedor de energía y
la proyección del material desplegado proporcionarán una clara
indicación visual de que el absorbedor de energía ha sido sometido
a una carga por encima del segundo nivel de despliegue.
El tope de extremo debería poder resistir una
carga igual a al menos el doble de la carga de despliegue que se
está aplicando al absorbedor de energía.
Se prefiere que el material desplegable sea una
longitud de barra de acero inoxidable que tiene una sección
transversal circular, y en este caso, el tope de extremo puede ir
provisto apropiadamente de una sección de extremo 50B de mayor
diámetro o roscando una tuerca que tiene un mayor diámetro que el
agujero 56 sobre el extremo del material desplegable 50 de manera
similar a la disposición de tope de extremo de la primera
realización, de manera que el tope de extremo no puede pasar por el
agujero 56 en el soporte guía 56.
De manera similar la primera realización, puesto
que el material desplegable 50 sigue pasando alrededor de los
rodillos 51 y 52 cuando el tope de extremo está enganchado, el
efecto cabestrante de los rodillos 51 y 52 y del material
desplegable 50 significa que la carga que actúa efectivamente sobre
el tope de extremo es inferior a la carga aplicada al ojete de
carga 55.
La placa base 57 se muestra más en detalle en
las figuras 14a a 14c.
La placa base 57 está conformada con
sustancialmente una forma de cono constituida por ocho caras
sustancialmente planas dispuestas simétricamente.
La placa base 57 tiene una parte central elevada
57a con un agujero central 57b a través del cual puede pasar el
material desplegable 50 para permitir que el absorbedor de energía
se fije a la placa base 57. La placa base 57 tiene un reborde
exterior plano 57c que tiene una pluralidad de agujeros de fijación
de tornillos 57d que permiten su fijación a un tejado u otra
superficie.
La sección central elevada 57a incluye un
listón circular 57e sobre el cual puede descansar el borde de la
parte cilíndrica 60 de la carcasa.
Fuera del listón circular 57e están dispuestos
cuatro elementos 57f regularmente espaciados alrededor de la
circunferencia del listón 57e y que sobresalen una corta distancia
por encima de la superficie del listón 57e. Los elementos de
retención 57f previenen el movimiento lateral del elemento
cilíndrico 60 de la carcasa a través de la placa base 57. Esto
garantiza que la sección cilíndrica 60 no se mueva lateralmente
cuando gira alrededor de su reborde inferior. Si el elemento
cilíndrico 60 pudiese deslizarse lateralmente a través de la placa
base 57, se podría hacer que el nivel de fuerza al cual se produce
la rotación fuese menos predecidle y estable.
La placa base 57 se puede fijar a chapas de
tejado estándar tal como se muestra en la figura 8b colocando la
placa base 57 de manera que dos de los bordes planos opuestos del
reborde exterior 57c de la placa base 57 se encuentren a lo largo
de dos nervaduras de la chapa de tejado. La placa base 57 se puede
entonces fijar a la chapa de tejado mediante atornillado a través
de los agujeros 57d apropiado a través de la chapa de tejado a lo
largo de la parte superior de la nervadura. Se prefiere la
utilización de una placa base 57 oblonga porque esta permite que se
utilice una sola placa base 57 sobre dos diferentes perfiles de
tejado que tiene diferentes espaciamientos de nervaduras con una
dimensión de la placa base oblonga 57 que coincide con cada uno de
los perfiles de tejado. Sin embargo, si se prefiriese se podría
utilizar una placa base cuadrada.
La forma cónica de varias caras con una sección
central elevada 57a de la placa base 57 proporciona mayor
resistencia a la deformación de la placa base 57 por las fuerzas de
detención de caída que actúan sobre la placa base 57 a través del
absorbedor de energía. Además, la proyección delantera de la sección
central 57c de la placa base 57 proporciona suficiente espacio para
el elemento de retención 53 y el extremo 50a del material
desplegado 50 que soporta el elemento de retención 58. Sin embargo,
para minimizar el par generado por las fuerzas aplicadas a través
del absorbedor de energía a la placa base 57, cuyo par tenderá a
aplicar una fuerza de desenganche no deseable en lugar de una
fuerza de cizalladura a los tornillos utilizados cuando la placa
base 57 se fija a un tejado, será normalmente deseable mantener la
altura de proyección hacia arriba de la placa base 57 lo más baja
posible.
El elemento de retención 53 distribuye las
fuerzas que actúan por el material desplegable 50 a través de un
área relativamente grande de la placa base 57, reduciendo la
posibilidad de deformación o desgarre local de la placa base
57.
Como se ha explicado respecto de la placa base
de las figuras 8 y 9, la deformación o combado de la placa base 57
no es deseable, de manera que la placa base podría ser
suficientemente rígida para prevenir el combado.
La utilización de dos rodillos que producen la
deformación plástica del material desplegable 50 en direcciones
opuestas aumenta la cantidad de energía que puede absorber el
absorbedor de energía para una longitud de material desplegable que
tiene una sección transversal particular. Esto permite que el
absorbedor de energía se fabrique de manera más compacta para un
requisito dado de absorción de energía.
Se prefiere la utilización de una barra que
tiene una sección transversal circular como el material desplegable
porque esto garantiza que las fuerzas requeridas para desplegar el
material y girar el absorbedor de energía son sustancialmente
independientes de la dirección en la cual se aplica la carga al
ojete
55.
55.
De manera similar a la carcasa 15 de la primera
realización, la caperuza semiesférica 59 actúa como una envoltura
protectora entre el absorbedor de energía y el tejado durante el
despliegue del absorbedor, lo cual evita o minimiza el daño al
tejado y reduce la posibilidad de que el absorbedor se enrolle o se
enrede en superficies comprometidas en la trayectoria de
despliegue.
Se prefiere la utilización del anillo espaciador
61, pero no es esencial.
Las realizaciones descritas se refieren a
diferentes diseños de un absorbedor de energía. Sin embargo todos
los absorbedores de energía de las realizaciones descritas tienen
los mismos principios operativos fundamentales de manera que las
características descritas con referencia a una realización se pueden
aplicar generalmente a las otras realizaciones. En particular, el
absorbedor de energía de la tercera realización se podría fijar a
una estructura de soporte mediante los soportes descritos con
referencia a la primera y la segunda realizaciones y viceversa.
Es deseable en todos los sistemas de detención
de caída que se puedan identificar fácilmente las piezas del
sistema que han sido sometido a cargas pesadas, bien por un caso de
detención de caída o por otro cualquiera, de manera que las
piezas puedan ser verificadas y reemplazadas si fuese necesario.
Esto es particularmente importante en los sistemas que utilizan la
deformación plástica para absorber energía porque las piezas que
absorben energía deformadas plásticamente se deben reemplazar
después de casa utilización. Todas las realizaciones de absorbedor
de energía según la invención proporcionan una evidencia visual
clara y distintiva de haber sido sometidas a una carga excesiva
plegándose cuando son sometidas a la carga de deformación y a
continuación desplegando el material desplegable de manera que la
estructura de despliegue se aleje de la base cuando se somete a
la carga de despliegue.
Como se ha explicado anteriormente, las
realizaciones descritas del absorbedor de energía pueden utilizar
de manera fiable y absorber una cantidad predeterminada de energía
a una fuerza de despliegue predeterminada, una gran gama de
ángulos de fuerza aplicada. Cuando se emplea como absorbedores de
energía en puntos de anclaje para un sistema de detención de caída,
todas las cargas de detención de caída se aplican normalmente en un
ángulo elegido cercano al plano del tejado pero pueden
potencialmente estar en cualquier dirección en ese plano. Todas
las realizaciones descritas en la presente memoria pueden funcionar
en todas las direcciones en un plano sobre una gran gama de ángulos
por encima y por debajo del plano.
Los propios absorbedores de energía se pueden
utilizar en todos los ángulos por encima de la base o el plano del
tejado. Sin embargo Los soportes descritos para fijar los
absorbedores de energía para soportar estructuras pueden no ser
eficaces en ángulos grandes por encima del plano de base donde la
estructura de soporte es una estructura frágil tal como un tejado a
causa de las cargas de desenganche aplicadas a los tornillos de
fijación. Por consiguiente, si los absorbedores de energía se han de
usar en un sistema de detención de caída fijado a una estructura de
soporte frágil que puede ser sometida a cargas en ángulos grandes
por encima del plano de base puede ser necesario utilizar
procedimientos alternativos de fijación. Sin embargo, tales
situaciones son muy raras en los sistemas de detención de
caída.
En las realizaciones descritas, al menos el
material parcialmente elástico podría tener cualquier sección
transversal aunque se prefiere la barra de acero inoxidable,
teniendo la barra una sección circular para permitir que se pueda
tirar del absorbedor rápidamente en cualquier dirección típicamente
paralela a o por encima de la placa base 11 o la base 23. en la
práctica se ha descubierto que la barra entre 6 mm y 12 mm de
diámetro es apropiada. Aunque se muestra el bobinado del almacén de
energía helicoidal como que se bobina con un diámetro constante,
algunas realizaciones pueden requerir que el diámetro de bobina
varíe, particularmente si el absorbedor tuviese una carcasa
exterior de forma irregular en lugar de la carcasa 11 que se muestra
en las figuras 3 y 4. Sin embargo, se prefiere el uso de una
almacén helicoidal con un diámetro constante para garantizar una
fuerza de tracción casi constante sobre el ojete 9 durante la
deformación plástica. Esto es debido a que se espera que una bobina
de pequeño diámetro proporcione mayor resistencia a la deformación
plástica alrededor de los rodillos mostrados en las figuras que si
el diámetro enrollado fuese superior, y de este modo producir una
mayor fuerza de despliegue.
Idealmente, el procedimiento de deformación
plástica de al menos el material parcialmente elástico debería
estar libre de efectos de fricción para conseguir una fuerza de
tracción predecible y casi constante sobre el ojete 9 a través de
todo el despliegue. Para ayudar en este caso, al menos el material
parcialmente elástico y/o el rodillo y/o los ejes de rotación se
pueden revestir con un material de fricción tal como disulfido de
molibdeno o chapeado con un revestimiento tal como plata o estaño de
manera que tal revestimiento de superficie se sacrifica al
deformarse plásticamente el material y tiene el efecto de reducir la
fricción.
Las realizaciones descritas difieren en sus
detalles pero están unidas por principios operativos comunes. Por
consiguiente, los expertos en la técnica entenderán que las
características técnicas descritas con referencia a una realización
se pueden aplicar normalmente a otras realizaciones.
Allí donde la invención ha sido específicamente
descrita anteriormente con referencia a estas realizaciones
específicas, el experto en la técnica entenderá que son meramente
ilustrativas, aunque las variaciones son posibles dentro del
alcance de las reivindicaciones que siguen.
Claims (17)
1. un absorbedor de energía que comprende
medios (2, 10, 58, 53) para fijar el absorbedor de energía a una
estructura de soporte (11, 57), medios para fijar el absorbedor de
energía a un elemento de carga (9, 55), y medios de orientación
(3A, 15, 23, 60) sensibles a una a una primera carga de tracción
predeterminada aplicada a los medios de fijación a un elemento de
carga para cambiar la orientación del absorbedor de energía girando
el absorbedor de energía desde una orientación sustancialmente
ortogonal a un plano de la estructura de soporte hacia una
orientación sustancialmente en el plano de la estructura de soporte
hacia la dirección de una carga aplicada, y que comprende, además,
un almacén de material plásticamente deformable (3, 20, 50) y
medios de despliegue (4, 24, 25, 51, 52) sensibles a una segunda
carga de tracción predeterminada superior a la primera eficaz para
desplegar dicho material plásticamente deformable de una manera
controlada de manera que dicho material se deforme permanentemente
de manera plástica durante dicho despliegue, absorbiendo de este
modo energía.
2. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 1, en el cual el material plásticamente deformable es
una longitud de material elástico.
3. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual los medios de
orientación comprenden al menos, un elemento deformable (3A, 15,
23, 60) que se deforma para cambiar la orientación del absorbedor
de energía.
4. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 3, cuando depende de la reivindicación 2, en el cual
al menos el elemento (3A) deformable comprende dicha longitud de
material elástico.
5. Un absorbedor de energía según cualquier
reivindicación anterior, y que comprende, además una carcasa (15,
60) alrededor del almacén de material plásticamente deformable.
6. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 5, en el cual la carcasa forma parte de los medios de
orientación.
7. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 6, en el cual la carcasa comprende una primera parte
de cuerpo tubular de extremo abierto (60) y una parte de caperuza
(59) que cierra un extremo de la parte de cuerpo.
8. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 6, en el cual la carcasa está posicionada por un
medio de fijación (16, 17), siendo el medio de fijación sensible a
la primera carga de tracción predeterminada para liberar la carcasa
y de este modo permitir que la carcasa se desplace para cambiar la
orientación del absorbedor de energía.
9. Un absorbedor de energía según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual el almacén de
material plásticamente deformable es una longitud de material
elástico formado en una bobina.
10. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 9, en el cual la bobina es una bobina helicoidal.
11. Un absorbedor de energía según una
cualquiera de las reivindicaciones 2, 9 o 10, en el cual la longitud
del material elástico tiene un tope de extremo (13).
12. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 11, en el cual el tope de extremo puede resistir una
carga de al menos el doble de la segunda carga predeterminada.
13. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 12, en el cual el tope de extremo previene que el
material elástico se libere de los medios de despliegue.
14. Un absorbedor de energía según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el cual el absorbedor de
energía aumenta en longitud cuando el material plásticamente
deformable se despliega.
15. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 1, y que comprende, además:
una carcasa sustancialmente cilíndrica (15),
estando el almacén de material plásticamente deformable (3) y los
medios de despliegue (4) contenidos dentro de la carcasa, e
incluyendo dichos medios de orientación (3A, 15) dicha carcasa y
siendo sensibles a la primera carga de tracción predeterminada
inferior a la segunda para cambiar la orientación del absorbedor de
energía girándolo alrededor de un borde inferior de la carcasa
hacia la dirección de una carga aplicada.
16. Un absorbedor de energía según la
reivindicación 15, en el cual el material plásticamente deformable
se despliega durante dicha rotación alrededor del borde inferior de
la carcasa, estando el absorbedor de energía dispuesto de manera
que cuando dicha primera carga de tracción predeterminada se aplica
al elemento de carga, la segunda carga de tracción predeterminada
se aplica a dicho material durante dicha rotación.
17. Un sistema de detención de caída que
incorpora un absorbedor de energía según cualquier reivindicación
anterior.
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