ES2556852T3 - Techo de vehículo abombado con elemento de refuerzo y amortiguación - Google Patents
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Abstract
Techo de vehículo abombado (50) de chapa metálica, plástico o material compuesto y con un elemento de refuerzo de techo (11) pegado sobre el techo (50) del vehículo por el lado interior de éste y formado por una placa compuesta (10) de espesor D constituida por un núcleo (12) de material espumado de espesor DS y unas capas de cubierta (14, 16) fijamente unidas por ambos lados con el núcleo (12) de material espumado, en donde el elemento de refuerzo de techo (11) presenta exclusivamente en el lado vuelto hacia el techo del vehículo un patrón (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) con una profundidad de corte T de al menos un 55% del espesor D del elemento de refuerzo de techo (11) y en donde los cortes (40) cortan enteramente la respectiva capa de cubierta (14) y cortan también una parte del núcleo (12) de material espumado, caracterizado por que el elemento de refuerzo de techo (11) es de configuración plana antes del montaje en el techo (50) del vehículo y los cortes lineales (40) presentan una profundidad de corte T más pequeña que el espesor DS del núcleo (12) de material espumado, estando configurados los cortes (40) del elemento de refuerzo de techo (11) de tal manera que la capa de cubierta (16) opuesta a los cortes (40) y una zona H del núcleo (12) de material espumado de al menos 1 mm, adyacente a dicha capa de cubierta (16) y situada entre ésta y los cantos inferiores (18) del corte, no son afectadas por los cortes.
Description
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DESCRIPCION
Techo de vehuculo abombado con elemento de refuerzo y amortiguacion.
La invencion concierne a un techo de vehuculo abombado de chapa metalica, plastico o material compuesto y con un elemento de refuerzo de techo pegado sobre el techo del vehuculo por el lado interior de este y constituido por una placa de material compuesto consistente en un nucleo de material espumado y capas de cubierta unidas fijamente con el nucleo por ambos lados, asf como a un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 7.
Hoy en dfa, se utilizan elementos de refuerzo de techo por una serie de fabricantes de automoviles para aumentar la rigidez contra abolladuras del techo y la amortiguacion acustica. Aparte de productos de carton impregnados con resina, se utilizan predominantemente placas sandwich conformadas constituidas por un nucleo de espuma de PUR y capas de cubierta recubiertas a base de papel o un compuesto de plastico/papel.
Una estructura de rigidizacion de techo para vehuculos conocida por el documento EP-B-0 825 066 consiste en una placa de plastico espumado unida por un lado con una capa de cubierta. Para fabricar esta estructura de rigidizacion de techo se fabrica primero una placa de plastico espumado unida por ambos lados con una capa de cubierta. A continuacion, se divide la capa de cubierta por el centro en dos placas provistas de una capa de cubierta en un lado y se cortan estas con una sobremedida respecto de las dimensiones del forro del techo. Se corta tambien una capa de cubierta individual con una sobremedida respecto de la dimension del forro del techo y esta capa, juntamente con una capa de adhesivo entre la placa de espuma y la placa de cubierta individual, es conformada y pegada en un util de conformacion correspondiente al abombamiento y al contorno del forro del techo hasta obtener la forma definitiva. Poco antes de la apertura del util de conformacion se troquela la pieza conformada para obtener una estructura de rigidizacion de techo adecuada. El plastico espumado es una espuma de poliuretano y las capas de cubierta consisten en forros de papel kraft.
En el procedimiento conocido por el documento WO-A-01/26878 para fabricar una estructura de rigidizacion de techo para vehfculos se fabrica primero una placa de plastico espumado con capas de cubierta dispuestas en ambos lados y se corta seguidamente esta placa por division central en dos placas de espuma provistas de una capa de cubierta en un lado. Las capas de cubierta estan unidas con el nucleo de espuma por medio de una capa de adhesivo. La conformacion definitiva de la placa para obtener la estructura de rigidizacion de techo se efectua aqu mediante un pegado directo del lado no revestido de la placa con el forro del techo.
El documento EP-A-1 619 007 describe la fabricacion de un cuerpo de rigidizacion que presenta una zona curvada para aumentar la capacidad de carga de la superficie del techo de un vehuculo. El cuerpo de rigidizacion consiste en una placa de material ligero plana y flexible hecha de material espumado con capas de cubierta unidas fijamente con la placa en ambos lados. Las capas de cubierta se hincan localmente de manera deliberada en las zonas que se deben curvar, formandose la curvatura del cuerpo de rigidizacion por efecto del acortamiento de las capas de cubierta que asf se produce.
El documento EP-A-0 826 555 describe una pieza de revestimiento plana como pieza de revestimiento interior de vehuculo automovil a base de un material fibroso multicapa. El material fibroso esta constituido preferiblemente por carton ondulado, estando dispuestas entre dos capas de cubierta dos capas de carton ondulado separadas por una capa intermedia. Para evitar fisuras a causa de una dilatacion termica diferente entre la pieza de revestimiento y el material de soporte, es decir, la carrocena del vehuculo, la pieza de revestimiento presenta unas hendiduras de compensacion de tensiones de traccion en al menos un lado. Para darle a la pieza de revestimiento suministrada como pieza cortada plana la forma espacial deseada de la carrocena, la pieza de revestimiento presenta tambien hendiduras de bombeado en su lado exterior a la curvatura. La resistencia de la pieza de revestimiento se asegura por la capa intermedia, la cual no se debilita por las hendiduras de compensacion de tensiones de traccion ni por las hendiduras de bombeado.
El documento EP-A1-1 106 440 describe un techo interior previamente estructurado que contiene abombamientos para un techo exterior de vehuculo con una estructura de base ngida y una capa de cubierta flexible. El techo interior presenta lmeas de acodamiento nominales para plegar o acodar segmentos del techo interior para el montaje en un techo exterior de vehuculo.
Otro procedimiento para fabricar estructuras de rigidizacion del techo de un vehuculo consiste en que se fabrican como semiproducto unas placas de rigidizacion planas que se prensan luego por empresas auxiliares en utiles de conformacion para obtener componentes conformados tridimensionales adaptados a la curvatura y la geometna del techo.
La fijacion de elementos de refuerzo de techo al lado inferior de la chapa del techo de un vehuculo se efectua usualmente a mano o con robots empleando adhesivos.
Se ha visto que es muy importante una alta exactitud de los contornos de los elementos de refuerzo de techo listos para su montaje, ya que las desviaciones respecto de la geometna del techo a consecuencia de fuerzas de
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reposicion pueden conducir a deterioros opticos o abolladuras en la delgada chapa del techo del vehnculo. Para garantizar esta alta exactitud de contornos, la industria del automovil requiere usualmente la observacion de una tolerancia geometrica de las chapas del techo del vehnculo despues de la fijacion de los elementos de refuerzo del techo de +/- 3 mm, es decir que la curvatura de los elementos de refuerzo del techo puede desviarse un maximo de 3 mm respecto de la del techo de chapa. La observacion de este requisito se comprueba, por ejemplo, empleando plantillas adaptadas al contorno de techo individual.
En elementos de refuerzo de techo curvados prefabricados se imponen altos requisitos al transporte y al almacenamiento de los componentes. Esto se asegura, por ejemplo, mediante el empleo de contenedores de transporte especiales.
Los elementos de refuerzo del techo, que presentan una rigidez suficiente, originan una geometna de los componentes adaptada al respectivo contorno de techo individual, pero esto requiere la utilizacion de utiles de conformacion caros o de pasos de un proceso de conformacion. Los componentes asf fabricados tienen que ser embalados despues en contenedores de transporte de tal manera que se conserve el contorno durante el transporte y este no sea modificado por un empaquetamiento demasiado firme o demasiado flojo de los distintos componentes.
Por tanto, el problema de la presente invencion consiste en la habilitacion de un techo de vehnculo con un elemento de refuerzo de techo pegado por el lado interior del vehnculo, especialmente para la rigidizacion de un techo de vehnculo, en el que el elemento de refuerzo del techo debera poder ser transportado antes del montaje sin un embalaje de transporte costoso. Otro problema consiste en la habilitacion de un techo de vetnculo reforzado que pueda fabricarse sin procedimientos y utiles de conformacion caros. Otro problema mas consiste en la habilitacion de un elemento de refuerzo de techo que pueda utilizarse sin control de los radios de curvatura mediante una comprobacion por medio de plantillas en un techo de vehnculo.
El problema consiste especialmente en la habilitacion de un techo de vehnculo abombado a base de chapa metalica, plastico o material compuesto y con un elemento de refuerzo pegado sobre el techo del vehnculo por el lado interior de este, en el que el elemento de refuerzo resuelve los problemas anteriormente citados y, en particular, la curvatura del techo del vehnculo queda sin ser influenciada por el elemento de refuerzo de techo pegado y este elemento de refuerzo de techo pegado no provoca deformaciones locales visibles del techo del vehnculo.
El problema de la presente invencion consiste, ademas, en la indicacion de un procedimiento barato para fabricar un elemento de refuerzo plano de un material de partida en forma de placa adaptable con congruencia de forma a un contorno prefijado de un componente de chapa metalica, plastico o material compuesto, especialmente un techo de vehnculo.
Un techo de vehnculo abombado segun la reivindicacion 1 conduce a la solucion del problema dirigido al techo de vehnculo abombado a base de chapa metalica, plastico o material compuesto y con un elemento de refuerzo de techo pegado sobre el techo del vehnculo por el lado interior de este. En las reivindicaciones 2 a 5 se describen formas de realizacion preferidas.
El elemento de refuerzo de techo pegado sobre el techo de vehnculo consiste en una placa compuesta provista de un patron de cortes y hecha a base de un nucleo de material espumado y unas capas de cubierta unidas fijamente por ambos lados por el nucleo. El elemento de refuerzo de techo esta configurado como plano antes del montaje en el techo de vehnculo, es decir que forma un elemento plano.
El nucleo de material espumado consiste preferiblemente en poliuretano (PUR) o contiene PUR. Muy preferiblemente, el nucleo de material espumado consiste en un material espumado duro o semiduro de PUR de celdas cerradas con una densidad aparente de 30 a 55 kg/m3.
Al menos una capa de cubierta consiste preferiblemente en papel o en un material compuesto de plastico-papel o en un laminado de plastico-papel. De manera especialmente preferida, ambas capas de cubierta consisten en papel o en un compuesto de plastico-papel.
Como papeles se utilizan preferiblemente forros de papel kraft o forros de papel kraft natural con pesos espedficos de 115 a 300 g/m2, particularmente 125 a 200 g/m2.
Una capa de cubierta de papel puede estar sin revestir o bien puede estar revestida en uno o en ambos lados con una pelfcula de plastico a base de, por ejemplo, polietileno, polipropileno o politereftalato de etileno como barrera contra el vapor de agua. En papeles revestidos con polietileno o con politereftalato de etileno el peso espedfico del polietileno o del politereftalato de etileno por cada lado revestido es preferiblemente de 10 a 50 g/m2, particularmente 20 a 40 g/m2. En lugar de un revestimiento con una pelfcula de plastico, la capa de papel puede estar impregnada tambien con materiales repelentes del agua, retardadores de la llama y/o inhibidores de moho y putrefaccion. En papeles revestidos con cauchos de latex el peso espedfico es, segun el lado revestido, de 5 a 50 g/m2, particularmente 10 a 30 g/m2 de caucho de latex. El peso espedfico resultante de los papeles revestidos, es decir, de la capa de cubierta, es preferiblemente de 135 a 295 g/m2 y particularmente 175 a 255 g/m2. Asimismo, las capas
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de cubierta de papel o de papel/plastico pueden estar revestidas con barnices o adhesivos o tambien revestidas con agentes fungicidas.
Una capa de cubierta mas preferida consiste en una lamina de plastico, especialmente una lamina o una pelmula de poliamida, policloruro de vinilo, polietileno, polipropileno, politereftalato de etileno o HIPS (poliestireno de alto impacto).
Otras capas de cubierta preferidas consisten en o contienen materiales no tejidos, es decir, una estructura plana textil a base de fibras consolidadas, estando incrustado el velo textil de manera especialmente preferida en plastico, particularmente polietileno. Como material fibroso se emplean preferiblemente fibras de poliester, polipropileno, poliamida, naturales, celulosa, algodon, minerales, basalto y vidrio o mezclas de las mismas.
La placa compuesta presenta preferiblemente un espesor de 3 mm a 10 mm. Se prefieren especialmente espesores de placa compuesta comprendidos entre 5 mm y 8 mm.
El elemento de refuerzo de techo presenta un patron de cortes lineales, no atravesando estos cortes el espesor completo de la placa compuesta, sino que la capa de cubierta opuesta al corte y una zona del nucleo de material espumado adyacente a dicha capa de cubierta y situada entre esta capa de cubierta y el canto inferior del corte quedan sin ser afectadas por el corte. Esta zona no afectada por el corte presenta preferiblemente un espesor de capa del nucleo de espuma comprendido entre 1 mm y 3 mm.
Dado que el nucleo de material espumado, especialmente en el caso de una espuma dura o semidura de poliuretano, presenta una alta rigidez a la flexion en comparacion con otros materiales, tales como, por ejemplo, carton ondulado o materiales fluyentes, es esencial que la profundidad de los cortes lineales ascienda a al menos un 55% del espesor del elemento de refuerzo del techo. Preferiblemente, la profundidad de corte esta comprendida entre 60% y 85% y particularmente entre 65% y 80% del espesor del elemento de refuerzo del techo. Se clarifica a este respecto que el espesor del elemento de refuerzo del techo corresponde al espesor de la placa compuesta, ya que el elemento de refuerzo del techo se diferencia estructuralmente de la placa compuesta empleada para el mismo por solamente el patron de los cortes lineales.
La profundidad de corte no tiene que ser exactamente igual para todos los cortes de un patron de cortes. Por profundidad de corte se entiende siempre la profundidad de corte promediada de todos los cortes de un patron de cortes, cumpliendose para cada corte o segmento de corte de un patron de cortes que la profundidad del corte asciende a al menos un 55% del espesor del elemento de refuerzo del techo, pero es mas pequena que el espesor Ds del nucleo de material espumado.
El patron de los cortes lineales presenta en vista en planta del elemento de refuerzo del techo una serie de lmeas cerradas o en forma de tramos. Por lmeas cerradas se entienden especialmente polfgonos, por ejemplo cuadrados, hexagonos u octogonos, trapecios, paralelogramos o bien drculos o elipses.
Por lmeas en forma de tramos se entienden tramos, es decir, lmeas rectas de una longitud determinada, pero tambien parabolas u otras estructuras de forma curva, por ejemplo curvas sinusoidales. Se prefiere especialmente tambien un patron de una serie de lmeas o segmentos de recta que se cortan en angulo.
En otra forma de realizacion mas preferida se combinan patrones de lmeas en forma de tramos y lmeas cerradas.
Para lograr una deformabilidad suficiente de un elemento de refuerzo de techo se ha visto que es especialmente ventajoso que toda la longitud de los cortes lineales corresponda al menos a la mitad de la suma de las longitudes de los cantos del elemento de refuerzo de techo. La suma de las longitudes de los cantos del elemento de refuerzo del techo corresponde aqrn al penmetro del elemento de refuerzo de techo. Por consiguiente, la longitud total - considerada en la vista en planta del elemento de refuerzo del techo - de los cortes lineales conjuntamente sumados, es decir, la longitud del corte, es preferiblemente mayor que la mitad del penmetro del elemento de refuerzo del techo.
Para que el elemento de refuerzo de techo se mantenga plano en el estado no montado y presente una resistencia suficiente para el transporte y el montaje, es decir que no se deforme por efecto de la fuerza de la gravedad o de pequenas fuerzas durante la manipulacion, la longitud del corte asciende preferiblemente a menos de diez veces el penmetro del elemento de refuerzo de techo.
La fijacion del elemento de refuerzo de techo en el lado inferior del techo del vehmulo, es decir, la fijacion del elemento de refuerzo de techo al techo del vehmulo por el lado interior de este, se efectua manualmente o con robots empleando adhesivos que se aplican en general sobre el elemento de refuerzo del techo como cordones de pegamento de aproximadamente 1-2 cm de espesor. Presionando y/o aplicando un vacrn entre el techo de vehmulo y el elemento de refuerzo de techo se inmoviliza el elemento de refuerzo de techo en el techo del vehmulo.
El cordon de pegamento se aplica preferiblemente por todo el penmetro del elemento de refuerzo de techo, especialmente por todo el penmetro a lo largo de la zona del borde del elemento de refuerzo de techo, pero puede
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aplicarse tambien linealmente de una forma cualquiera. Muy preferiblemente, el cordon de pegamento se aplica sobre el elemento de refuerzo de techo a lo largo de los cortes lineales.
Es esencial que el techo de vehuculo abombado no sea deformado por el elemento de refuerzo de techo. A este fin, se confiere al elemento de refuerzo de techo, preferiblemente en el centro, con una fuerza de menos de 30 N actuante sobre una superficie de macho con un diametro de 50 mm, una forma semejante congruente con la forma del abombamiento prefijado del techo de vehuculo.
Una medida del consumo de fuerza necesario para transformar el elemento de refuerzo de techo fabricado como plano en una forma semejante congruente con la forma del lado interior del techo de vehfculo es la resistencia a la flexion del elemento de refuerzo de techo. En este caso, la rigidez a la flexion de un componente depende de la composicion de su material, sus dimensiones y la forma y la posicion en la que debe determinarse la rigidez a la flexion.
Dado que los materiales, las dimensiones y los abombamientos de techos de vehuculo estan en esencia implfcitamente prefijados, los elementos de refuerzo de techo presentan tfpicamente una anchura de 600 mm a 1000 mm y una longitud de 200 mm a 2000 mm. La capacidad de conformacion necesaria de un elemento de refuerzo de techo a partir de una forma de placa plana para darle una forma semejante congruente con la forma del techo de vehuculo se comprueba en este caso por medio de la presion necesaria de un macho asentado sobre el centro del elemento de refuerzo de techo y dotado de un diametro de, por ejemplo, 50 mm. Se ha visto ahora que una fuerza ejercida sobre el centro del elemento de refuerzo de techo con una superficie de macho de un diametro de 50 mm, cuya fuerza es necesaria para la transformacion del elemento de refuerzo de techo en una forma semejante congruente con la forma del techo de vehuculo, asciende preferiblemente a menos de 30 N, para no deformar involuntariamente las chapas metalicas o las piezas de techo de plastico usuales utilizadas para techos de vehuculo o para impedir abolladuras hacia dentro por inmovilizacion del elemento de refuerzo de techo en el techo del vehuculo a consecuencia de la fuerza de reposicion del elemento de refuerzo de techo.
Muy preferiblemente, la fuerza ejercida sobre el centro del elemento de refuerzo de techo a traves de una superficie de macho con un diametro de 50 mm, cuya fuerza es necesaria para la transformacion del elemento de refuerzo de techo en una forma semejante congruente con la forma del techo del vehuculo, asciende a menos de 25 N y especialmente menos de 20 N. Para satisfacer esta exigencia, se elige para el elemento de refuerzo de techo un patron correspondiente de cortes lineales o se le adapta a un techo de vehuculo prefijado.
Dado que el elemento de refuerzo de techo esta formado por una placa compuesta plana con un patron de cortes lineales, el elemento de refuerzo de techo presenta un gran numero de zonas parciales planas que pueden doblarse una contra otra. Como consecuencia, a las presiones de apriete usuales para la conformacion del elemento de refuerzo de techo no se puede conseguir nunca un contorno exactamente congruente con la forma del techo de vehuculo, por lo que en el presente texto se habla de semejanza congruente de forma con relacion a la forma del elemento de refuerzo de techo adaptada al abombamiento del techo de vehuculo.
Para que el techo de vehuculo sea rigidizado en grado suficiente, pero sin que se produzcan abolladuras a consecuencia del pegado del elemento de refuerzo de techo, la distancia del elemento de refuerzo de techo al techo del vehuculo no debera ser preferiblemente en ninguna parte superior a 3 mm, es decir que el numero de cortes, la profundidad de estos y el patron de cortes tienen que realizarse segun la curvatura localmente prefijada del techo de vehuculo.
El elemento de refuerzo de techo sirve especialmente tambien para aumentar la rigidez del techo frente a abolladuras. Ademas, el elemento de refuerzo de techo sirve de elemento de amortiguacion contra ruido y vibraciones. Asimismo, el elemento de refuerzo de techo sirve tambien como aislamiento contra calor y fno.
Un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 6 conduce a la solucion del problema dirigido al procedimiento. En las reivindicaciones 7 a 15 subordinadas se describen formas de realizacion preferidas del procedimiento.
Como material de partida para la fabricacion de un elemento de refuerzo susceptible de ponerse en una forma semejante congruente con la forma de un abombamiento prefijado de un componente de chapa metalica, plastico o material compuesto sirve una placa compuesta plana constituida por un nucleo de material espumado y unas capas de cubierta fijamente unidas por ambos lados con el nucleo de material espumado.
La placa compuesta placa se fabrica preferiblemente por un procedimiento de laminado continuo.
La fabricacion continua de la placa compuesta se efectua convenientemente en forma de material en cinta en una instalacion de doble cinta, en la que, simultaneamente con el espumado del plastico para obtener el material en cinta, se genera una solida union con las capas de cubierta alimentadas en forma de cinta.
El nucleo de material espumado consiste preferiblemente en poliuretano (PUR) o lo contiene como una parte
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integrante esencial. El nucleo de espuma consiste en particular preferiblemente en un material espumado duro o semiduro de PUR de celdas cerradas con una densidad aparente de aproximadamente 30 a 55 kg/m3.
Al menos una capa de cubierta consiste preferiblemente en papel o un compuesto de plastico-papel. Sin embargo, ambas capas de cubierta consisten muy preferiblemente en papel o un compuesto de plastico-papel.
Una capa de cubierta de papel puede estar sin revestir o bien puede estar revestida en uno o ambos lados con una pelfcula de plastico a base de, por ejemplo, polietileno, polipropileno o politereftalato de etileno como barrera frente al vapor de agua. En lugar de un revestimiento con una pelfcula de plastico, la capa de papel puede estar impregnada tambien con materiales repelentes del agua, retardadores de la llama y/o inhibidores de moho y putrefaccion.
Una capa de cubierta mas preferible consiste en una lamina de plastico, especialmente en una lamina o una pelfcula de poliamida, policloruro de vinilo, polietileno, polipropileno, politerefatalato de etileno o HIPS (poliestireno de alto impacto).
Otras capas de cubierta preferidas consisten en o contienen materiales no tejidos, es decir, una estructura plana textil a base de fibras consolidadas, estando el velo textil incrustado de manera especialmente preferida en plastico, especialmente polietileno. Como material fibroso se emplean preferiblemente fibras de poliester, polipropileno, poliamida, naturales, celulosa, algodon, minerales, basalto y vidrio o mezclas de estas.
La placa compuesta presenta preferiblemente un espesor de 3 mm a 10 mm. Muy preferiblemente, se emplean placas compuestas de un espesor de 5 a 8 mm para la fabricacion de los elementos de refuerzo.
El corte de la placa compuesta a las dimensiones finales necesarias para el elemento de refuerzo se efectua, por ejemplo, por troquelado, corte con chorro de agua, corte con laser, aserrado, fresado o por medio de cuchillas de corte. En el caso de un troquelado, se emplea preferiblemente un util de troquelado de lecho plano.
Para conseguir con el empleo de la placa compuesta como elemento de refuerzo una adaptacion de la placa compuesta semejante y congruente con la forma de una curvatura prefijada de un componente de chapa metalica, plastico o material compuesto, se produce, preferiblemente se troquela, un patron de cortes lineales en la placa compuesta.
La profundidad de los cortes lineales asciende a al menos un 55% del espesor de la placa compuesta, pero es mas pequena que el espesor del nucleo de material espumado.
La produccion de los cortes lineales se efectua preferiblemente en la misma operacion que el corte segun formato de la placa compuesta. Preferiblemente, el corte segun formato de la placa compuesta y tambien la produccion de los cortes lineales se efectuan por troquelado, es decir, en el mismo proceso de troquelado, de manera especialmente preferida en un util de troquelado de lecho plano. Por tanto, el util de troquelado de lecho plano presenta preferiblemente unas cuchillas de troquelado adicionales para el troquelado del patron de cortes lineales. En este caso, estas cuchillas de troquelado son convenientemente algo menos largas que las utilizadas para el corte segun formato de la placa compuesta.
La forma y la longitud de las cuchillas para la produccion del patron de cortes lineales en la placa compuesta se eligen de tal manera que al menos la capa de cubierta opuesta al corte y una zona del nucleo de material espumado adyacente a dicha capa de cubierta, situada entre esta y el canto inferior del corte, queden sin ser afectadas por la produccion de los cortes, es decir que el nucleo de material espumado conserva en esta zona la estructura del material de nucleo originalmente utilizado o bien la estructura del material de nucleo en esta zona corresponde a la de antes del proceso de mecanizacion. Las cuchillas presentan preferiblemente una forma de cuna con aristas de corte que convergen en un angulo agudo.
Preferiblemente, la zona del material de nucleo no afectada por la produccion del patron de cortes lineales presenta un espesor de capa comprendido entre 1 mm y 3 mm.
Es esencial ahora que la profundidad de los cortes lineales ascienda a al menos un 55% del espesor de la placa compuesta. Preferiblemente, la profundidad del corte esta comprendida siempre entre 60% y 85% y especialmente entre 65% y 80% del espesor de la placa compuesta.
El patron de cortes lineales se produce siempre solamente en un lado de la placa compuesta, es decir, solamente en el lado del elemento de refuerzo que viene a quedar situado contra el componente que se debe reforzar. Se reducen asf las fuerzas de reposicion de la capa de cubierta y, despues del pegado del elemento de refuerzo al componente que se debe reforzar, no se presenta tampoco un desprendimiento del elemento de refuerzo o una formacion de abolladuras en la chapa o el plastico.
El patron de cortes lineales presenta preferiblemente en la vista en planta del elemento de refuerzo una pluralidad de lrneas cerradas, preferiblemente poligonales, circulares o elfpticas, y/o de lrneas de forma de tramos,
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preferiblemente lmeas que se cruzan, y/o una pluralidad de lmeas parabolicas o curvas.
La placa de refuerzo retirada despues del proceso de corte, que contiene el patron de cortes lineales, sigue siendo plana y posee una estabilidad propia suficiente para no romperse, acodarse o curvarse durante el apilamiento y el transporte, la colocacion de los elementos de refuerzo en un contenedor de transporte y en una estacion de montaje o el agarre de un elemento de refuerzo con un brazo de robot.
La rigidez del elemento de refuerzo se ha reducido en un lado, es decir, en el lado dirigido hacia el componente que se debe reforzar, de tal manera que este componente todavfa plano adopta durante el montaje con una presion de apriete usual, en la construccion manual o en el posicionamiento por medio de robots, el contorno del componente que se debe reforzar y se puede pegar con el procedimiento que se describe seguidamente.
El lado del elemento de refuerzo alejado del componente que se debe reforzar presenta despues del montaje una rigidez suficiente para garantizar la accion de rigidizacion deseada del componente.
El lado del elemento de refuerzo dirigido hacia el componente que se debe reforzar puede ser debilitado, ya que el otro lado del elemento de refuerzo absorbe las fuerzas que actuan sobre el componente abombado.
Los elementos de refuerzo fabricados segun la invencion se pueden aplicar por pegado sobre el componente abombado que se debe reforzar o rigidizar, hecho de chapa metalica, plastico o material compuesto. A este fin, se aplica preferiblemente un cordon de pegamento de aproximadamente 1-2 cm de espesor sobre el lado del elemento de refuerzo que se debe pegar. Apretando y/o aplicando un vado entre el componente y el elemento de refuerzo con un cordon de pegamento, por ejemplo periferico, se inmoviliza el elemento de refuerzo en el componente.
Los cordones de pegamento se hacen coincidir de manera especialmente preferida con las posiciones de los cortes lineales. Asf, al presionar el elemento de refuerzo contra el componente penetra pegamento en las rendijas de corte eventualmente un poco ensanchadas, y este pegamento une dichas rendijas y las estabiliza, con lo que se aumenta la absorcion de fuerza. Ademas, se impide una disminucion de un vado eventualmente aplicado para apretar el elemento de refuerzo contra el componente durante el proceso de pegado.
Al reforzar un techo de vehmulo, los cordones de pegamento estan posicionados preferiblemente sobre los cortes longitudinales que discurren en la direccion del vehmulo para absorber fuerzas adicionales del techo del vehmulo y transmitirlas al elemento de refuerzo de techo.
Con el procedimiento segun la invencion se puede prescindir del uso de utiles parciales de conformacion fabricados de manera complicada.
Como ventaja adicional de los elementos de refuerzo planos y adaptables a componentes abombados resulta un numero mayor de elemento de refuerzo por cada contenedor de transporte, con lo que se pueden reducir los costes de transporte y almacenamiento en la cadena logfstica completa.
Los elementos de refuerzo fabricados por el procedimiento segun la invencion se emplean preferiblemente para rigidizar revestimientos planos, cuerpos conformados y componentes de todo tipo, tales como, por ejemplo, techos de vehmulos, capos de motores, puertas de armarios frigonficos y otras paredes a reforzar contra hundimiento, hechas de chapa metalica, plastico o material compuesto. En general, los elementos de refuerzo segun la invencion pueden utilizarse ventajosamente en todos los sitios en los que deba protegerse el forro exterior de un componente contra abolladuras hacia dentro que se presenten como consecuencia de acciones de fuerza exteriores. Un campo de utilizacion preferido son las estructuras de rigidizacion de techo para vehmulos, en donde tambien los techos interiores (forros de proteccion de la cabeza), eventualmente combinados con el refuerzo del forro del techo, pueden equiparse con los elementos de refuerzo.
Ejemplo:
Bajo una accion de fuerza predefinida se mide la deformacion de placas de refuerzo. Esto se realiza para placas a) sin patron de cortes, b) con un corte de una longitud de 300 mm centradamente dispuesto, que discurre en la direccion longitudinal y corresponde al patron de cortes representado en la figura 7, y c) con un patron de cortes a base de lmeas que se cortan en angulo recto, en donde el patron de cortes segun c), que esta configurado de manera semejante al patron de cortes representado en la figura 5, presenta adicionalmente todavfa en el borde derecho del patron de cortes un corte vertical, y en la direccion longitudinal 9 de la placa presenta unos cortes que discurren paralelamente a los cantos laterales verticales del elemento de refuerzo a una distancia de 100 mm en cada caso y en la direccion transversal de la placa 6 presenta unos cortes que discurren paralelamente a los cantos laterales horizontales del elemento de refuerzo, tambien a una distancia de 100 mm en cada caso, de tal manera que se forma una zona de borde periferica con una anchura de 50 mm en direccion transversal y de 56 mm en direccion longitudinal. Se transmite en cada caso una fuerza predefinida a un macho asentado centradamente sobre el elemento de rigidizacion con un diametro de 50 mm o bien se materializa el consumo de fuerza por medio de un peso correspondiente con un diametro de 50 mm. Las deformaciones medidas en el centro de las placas se
reproducen en la tabla I siguiente, estando limitada la deformacion maxima posible a 28 mm en el centro de la placa.
Las placas presentan todas ellas las mismas dimensiones de superficie de 900 mm x 615 mm y un espesor de 7 mm. Las placas consisten en un nucleo de material espumado duro de PUR con una densidad de 40 kg/m3, presentando el nucleo por ambos lados una capa de cubierta de papel-polietileno. La capa de papel presenta un 5 forro de papel kraft de 186 kg/m2. La capa de polietileno de ambos lados de la capa de cubierta presenta en cada caso 40 kg/m2 de PE. Las profundidades de los cortes ascienden a 4 mm.
Las placas de refuerzo se presionan contra un componente con una curvatura de forma de concha, presentando el componente un desplazamiento del centro del mismo de 28 mm con respecto al plano de las cuatro esquinas del componente.
10 Tabla I
- Patron de cortes
- Fuerza [N1 Deformacion [mml
- a
- 48 22
- b
- 48 25
- b
- 10 6
- c
- 48 28
- c
- 17 28
- c
- 10 25
Se deduce de la tabla I que solamente la placa de refuerzo c) puede ser llevada a una forma semejante congruente con la forma del componente mediante un consumo de fuerza de menos de 30 N. Por consiguiente, solamente la placa de refuerzo c) puede alcanzar una deformacion de 28 mm (curvatura del componente en el centro) con un 15 consumo de fuerza de menos de 30 N.
La rigidez frente a abolladuras en un techo de vetuculo con un espesor de chapa de acero de 0,7 mm, medido en el centro del elemento de refuerzo de techo como camino de deformacion bajo una carga de superficie de 100 N (diametro de forma circular 70 mm), es tfpicamente, a temperatura ambiente, de 2 a 3 mm.
Otras ventajas, caractensticas y detalles de la invencion se desprenden de la descripcion siguiente de ejemplos de 20 realizacion preferidos y tambien con ayuda de los dibujos; estos muestran esquematicamente en:
La figura 1, una seccion transversal a traves de una placa compuesta;
La figura 2, una representacion esquematica de un dispositivo para fabricar una placa compuesta a base de un nucleo de material espumado y dos capas de cubierta;
La figura 3, una seccion transversal a traves de un elemento de refuerzo;
25 La figura 4, una seccion transversal a traves de un elemento de refuerzo de techo inmovilizado en un componente abombado;
La figura 5, un primer patron de cortes lineales en un elemento de refuerzo segun la invencion;
La figura 6, un segundo patron de cortes lineales de un elemento de refuerzo segun la invencion;
La figura 7, un tercer patron de cortes lineales de un elemento de refuerzo segun la invencion;
30 La figura 8, un cuarto patron de cortes lineales de un elemento de refuerzo segun la invencion; y
La figura 9, una seccion transversal a traves de una carrocena de ensayo representada esquematicamente para determinar la aplicabilidad de elementos de refuerzo predefinidos para reforzar un techo de vetuculo.
La figura 1 muestra una placa compuesta 10 constituida por un nucleo 12 de material espumado y unas capas de cubierta 14, 16 aplicadas por ambos lados. El nucleo 12 de material espumado consiste, por ejemplo, en espuma 35 dura de PUR. Las capas de cubierta 14 y 16 consisten, por ejemplo, en un compuesto de papel-plastico. El espesor total D de la placa compuesta 11 es, por ejemplo, de aproximadamente 5 a 8 mm.
La figura 2 muestra esquematicamente un dispositivo para fabricar una placa compuesta 10 a base de un nucleo 12 de material espumado y dos capas de cubierta 14, 16. En este caso, se alimenta una mezcla de partida espumable 30 entre dos bandas de capa de cubierta 14, 16 desenrolladas de rollos y alimentadas continuamente en la direccion 40 x. En una instalacion de doble cinta pospuesta 20 se espuma en forma de cinta y se endurece la mezcla de partida 30 entre dos cintas en un procedimiento de espumado en cinta para obtener una espuma dura 12, estableciendo el nucleo 12 de espuma dura una union pegada mtima con las capas de cubierta 14, 16. La instalacion 20 de doble cinta presenta dos cintas rotativas que limitan el material de partida 30 hacia arriba y hacia abajo, moviendose en la
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
direccion x los lados de las cintas aplicados al material de partida 30. Las cintas de la instalacion 20 de doble cinta son accionadas por sendos rodillos de accionamiento 22, 23 y unos respectivos rodillos 26, 27 sirven de rodillos de desviacion.
La figura 3 muestra una seccion transversal a traves de un elemento de refuerzo 11 que consiste en una placa compuesta 10 constituida por un nucleo 12 de material espumado y unas capas de cubierta 14, 16 aplicadas por ambos lados y que presenta un patron de cortes 40, atravesando los cortes 40 la capa de cubierta 14 y una parte del cuerpo 12 de espuma. La distancia entre la superficie libre de la capa de cubierta cortada 14 y los cantos inferiores 18 de un corte 40 situados en el nucleo 12 de material espumado definen la profundidad de corte T. Los cortes 40 del elemento de refuerzo 11 estan configurados ahora de tal manera que la capa de cubierta 16 opuesta al corte 40 y una zona H del nucleo 12 de material espumado que linda con dicha capa de cubierta, esta situada entre esta capa de cubierta 16 y el canto inferior 18 del corte y queda sin ser influenciada por el corte 40, es decir que presenta las propiedades del material homogeneo del nucleo de espuma, tienen un espesor que asciende a al menos 1 mm.
La figura 4 muestra un elemento 11 de refuerzo de techo montado de manera congruente con la forma de un componente abombado 50, cuyo elemento de refuerzo esta constituido por un nucleo de material espumado y dos capas de cubierta. La figura 4 muestra tambien esquematicamente partes del patron de cortes lineales 40 en el lado del elemento de refuerzo 11 dirigido hacia el componente que se debe reforzar, estando configurados aqu los cortes con forma de V en seccion transversal. Asimismo, en la figura 4 se representan los cordones de pegamento 45 comprimidos por la inmovilizacion del elemento de refuerzo en el componente 50. Los cordones de pegamento 45 se encuentran sobre los cortes lineales 40, de modo que, debido al presionado del elemento de refuerzo 11 contra el componente 50 durante el montaje, el pegamento de los cordones de pegamento 45 es presionado tambien hacia dentro de los cortes 40, con lo que estos cortes 40 estan al menos parcialmente llenos de pegamento 48.
La figura 5 muestra la vista en planta de un elemento de refuerzo 11 segun la invencion con un primer patron preferido 35 de cortes 40 con segmentos de tramo 41, 42 que se cortan en angulo recto, discurriendo los tramos de cortes lineales 41, 42 paralelamente a los respectivos cantos laterales 15, 18 del elemento de refuerzo 11. La distancia de los tramos de corte horizontales 41 se ha elegido equidistante en este ejemplo, cumpliendose tambien que la distancia de los tramos de corte horizontales exteriores 41 al canto lateral horizontal 18 del elemento de refuerzo 11 corresponde a la distancia equidistante entre los tramos de corte 41. Estas distancias equidistantes de los tramos de corte horizontales son tfpicas de un abombamiento especularmente simetrico y eventualmente uniforme del componente en la direccion transversal y. Las distancias de los tramos de corte verticales paralelos 42 son diferentes, lo que hace posible, por ejemplo, una adaptacion de la rigidez a la flexion a un abombamiento del componente en direccion longitudinal, estando el componente mas fuertemente curvado, por ejemplo, en la direccion x del lado izquierdo de la imagen que en la direccion x del lado derecho de la imagen.
El patron 36 de cortes 40 representado en la figura 6 contiene un unico tramo de corte vertical 42 que discurre paralelamente al canto lateral vertical 15 del elemento de refuerzo 11 y un unico tramo de corte horizontal 41 que discurre paralelamente al canto lateral horizontal 18 del elemento de refuerzo 11. El patron de cortes 36 contiene, ademas, dos segmentos de recta 43, 44 que se cortan en angulo agudo y que estan situados ambos sobre las dos diagonales del elemento de refuerzo 11. Los puntos de interseccion de los cortes diagonales 43, 44 y los cortes horizontales 41 se encuentran en este caso, a modo de ejemplo, en el centro de la superficie del elemento de refuerzo 11. Este patron de cortes es tfpico de un elemento de refuerzo 11 que debe rigidizar un componente con abombamientos existentes en las zonas de borde en la direccion x, presentando el lado izquierdo en la direccion x un abombamiento mas fuerte.
La longitud de los cortes del patron 36 es la suma de las longitudes de todos los cortes 41, 42, 43, 44 del patron 36, es decir, la longitud de los cortes 41, 42, 43, 44 con referencia a la vista en planta del elemento de refuerzo 11. Se prefiere ahora que la longitud de los cortes del patron 36 de cortes lineales 40 sea mayor que la mitad de la longitud de las longitudes sumadas de los cantos del elemento de refuerzo de techo 11, es decir, la suma de la longitud L y la anchura B de este elemento.
El patron de cortes 37 mostrado en la figura 7 presenta una unica lrnea de corte 41 que discurre centradamente con respecto al canto lateral vertical 15 y paralelamente al canto lateral horizontal 18. La longitud del corte del patron de cortes 37 mostrado en la figura 7 asciende evidentemente a menos de la mitad de la longitud resultante de las longitudes sumadas de los cantos del elemento de refuerzo 11, ya que la longitud del corte es incluso mas pequena que la longitud L del elemento de refuerzo 11.
La figura 8 muestra la vista en planta de un patron de cortes 38 de un elemento de refuerzo 11 que contiene una lrnea de corte rectangular cerrada con segmentos horizontal y vertical 41, 42 y una lrnea de corte elfptica cerrada 46. Los segmentos 41, 42 de la estructura de la lrnea de corte rectangular estan equidistantemente espaciados a lo largo de los cantos laterales 15, 18 del elemento de refuerzo 11. Sin embargo, el centro de la lrnea de corte elfptica 46 esta desplazado en la direccion x hacia el lado izquierdo del elemento de refuerzo 11, mientras que la lrnea de corte elfptica 46 esta dispuesta en la direccion y en el centro de la placa compuesta del elemento de refuerzo 11.
La figura 9 muestra una seccion transversal a traves de una carrocena de ensayo esquematicamente representada
9
para determinar la aplicabilidad de elementos de refuerzo para reforzar un techo de vefnculo. La carrocena de ensayo corresponde a la empleada para determinar los valores reproducidos en la tabla I. Un componente abombado 50, tal como, por ejemplo, un techo de vefnculo, es colocado con la abertura hacia arriba sobre un dispositivo de sujecion (no mostrado) y un elemento de refuerzo 11 a probar es colocado sobre los cantos del 5 componente de modo que sus cortes 40 esten dirigidos hacia el componente 50. Seguidamente, se coloca, a modo de ejemplo, sobre el elemento de refuerzo 11 un peso predefinido cilmdrico circular G de una masa determinada y una superficie A de seccion transversal en el centro de dicho elemento de refuerzo, es decir, en posicion centrada con respecto a un eje central M trazado a traves del componente, y se mide la deformacion V, es decir, la distancia en el centro entre el elemento de refuerzo 11 y el componente 50. Por tanto, la presion ejercida por el peso G sobre 10 el elemento de refuerzo 11 corresponde a la fuerza de la gravedad del peso G, referido a la superficie A.
Claims (13)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Techo de vehmulo abombado (50) de chapa metalica, plastico o material compuesto y con un elemento de refuerzo de techo (11) pegado sobre el techo (50) del vehmulo por el lado interior de este y formado por una placa compuesta (10) de espesor D constituida por un nucleo (12) de material espumado de espesor Ds y unas capas de cubierta (14, 16) fijamente unidas por ambos lados con el nucleo (12) de material espumado, en donde el elemento de refuerzo de techo (11) presenta exclusivamente en el lado vuelto hacia el techo del vehmulo un patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) con una profundidad de corte T de al menos un 55% del espesor D del elemento de refuerzo de techo (11) y en donde los cortes (40) cortan enteramente la respectiva capa de cubierta (14) y cortan tambien una parte del nucleo (12) de material espumado, caracterizado por que el elemento de refuerzo de techo(11) es de configuracion plana antes del montaje en el techo (50) del vehmulo y los cortes lineales (40) presentan una profundidad de corte T mas pequena que el espesor Ds del nucleo (12) de material espumado, estando configurados los cortes (40) del elemento de refuerzo de techo (11) de tal manera que la capa de cubierta (16) opuesta a los cortes (40) y una zona H del nucleo (12) de material espumado de al menos 1 mm, adyacente a dicha capa de cubierta (16) y situada entre esta y los cantos inferiores (18) del corte, no son afectadas por los cortes.
- 2. Techo de vehmulo abombado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) esta configurado de tal manera que el elemento de refuerzo de techo (11) puede ser llevado en el centro, con una fuerza de menos de 30 N que actua sobre una superficie de macho de un diametro de 50 mm, a una forma semejante congruente con la forma del abombamiento prefijado del techo (50) del vehmulo de tal modo que la distancia del elemento de refuerzo de techo (11) a la chapa metalica (50) no es en ninguna parte de mas de 3 mm.
- 3. Techo de vehmulo abombado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la profundidad de corte (T) esta comprendida entre 60% y 85% del espesor D del elemento de refuerzo de techo y especialmente entre 65% y 80% de dicho espesor.
- 4. Techo de vehmulo abombado segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la vista en planta del patron (35, 36, 37, 38) de los cortes lineales (40) presenta una pluralidad de lmeas cerradas, preferiblemente poligonales (41, 42), circulares o elfpticas (46), y/o lmeas de forma de tramos, preferiblemente lmeas (41, 42, 43, 44) que se cruzan y/o una pluralidad de lmeas parabolicas o curvas.
- 5. Techo de vehmulo abombado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) presenta una longitud de corte que es mayor que la mitad de la longitud resultante de las longitudes sumadas de los cantos del elemento de refuerzo de techo (11).
- 6. Procedimiento para fabricar un elemento de refuerzo (11) utilizable para un componente abombado (50) de chapa metalica, plastico o material compuesto, especialmente para un techo de vehmulo abombado segun las reivindicaciones 1 a 5, y realizado con una configuracion plana antes del montaje en dicho componente abombado (50), en el que se emplea como material de partida una placa compuesta (10) de espesor D constituida por un nucleo (12) de material espumado de espesor Ds y unas capas de cubierta (14, 16) fijamente unidas por ambos lados con el nucleo (12) de material espumado, y la placa compuesta (10) es tronzada a las dimensiones finales necesarias de un elemento de refuerzo (11) que puede ser llevado a una forma semejante congruente con la forma del abombamiento prefijado del componente (50) hecho de chapa metalica, plastico o material compuesto, caracterizado por que la placa compuesta (10), exclusivamente en el lado que viene a quedar situado contra el componente abombado, es provista de un patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) con una profundidad de corte T de al menos un 55% del espesor D de la placa compuesta, pero mas pequena que el espesor Ds del nucleo(12) de material espumado, cumpliendose que los cortes (40) cortan enteramente la respectiva capa de cubierta (14) y cortan tambien una parte del nucleo (12) de material espumado, configurandose los cortes (40) del elemento de refuerzo (11) de tal manera que la capa de cubierta (16) opuesta a los cortes (40) y una zona de espesor H del nucleo (12) de material espumado de al menos 1 mm, adyacente a dicha capa de cubierta (16) y situada entre esta y los cantos inferiores (18) del corte, quedan sin ser afectadas por el proceso de corte.
- 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que los cortes (40) presentan una profundidad corte T comprendida entre 60% y 85% del espesor D del elemento de refuerzo de techo y especialmente entre 65% y 80% de dicho espesor.
- 8. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el nucleo (12) de material espumado consiste en un material espumado duro o semiduro de poliuretano (PUR) de celdas cerradas.
- 9. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la placa compuesta (10) presenta un espesor (D) de 3 mm a 10 mm, especialmente de 5 mm a 8 mm.
- 10. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que al menos una capa de cubierta (14, 16) consiste en papel o en un material compuesto de plastico-papel.
- 11. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el tronzado de la placa compuesta (10) a lasdimensiones finales necesarias del elemento de refuerzo (11) y la produccion del patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) se realizan en una unica operacion.
- 12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que el tronzado de la placa compuesta (10) y la produccion del patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40) se efectuan por troquelado.5 13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado por que el patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40)se obtiene por medio de cuchillas adicionales integradas en un util de troquelado de lecho plano.
- 14. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la zona del material de nucleo (12) no afectada por el corte del patron de cortes lineales (35, 36, 37, 38) comprende un espesor de capa (H) comprendido entre 1 mm y 3 mm.10 15. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el patron (35, 36, 37, 38) de cortes lineales (40)presenta, en la vista en planta del elemento de refuerzo (11), una pluralidad de lmeas cerradas, preferiblemente poligonales (41, 42), circulares o elfpticas (46), y/o lmeas (41, 42, 43, 44) de forma de tramos, preferiblemente lmeas (41, 42, 43, 44) que se cruzan, y/o una pluralidad de lmeas parabolicas o curvas.15
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