ES2808729A1 - Estructura tubular portatil y estructura tubular fija derivada de ella - Google Patents
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Abstract
Estructura tubular portátil y estructura tubular fija derivada de ella. La presente invención se refiere a una estructura tubular portátil que comprende al menos las siguientes capas concéntricas: - una capa interna, formada por al menos una lámina, siendo la superficie libre de la capa interna, que es la superficie más interior, capaz de conformar un hueco cuando la estructura está en posición extendida - una capa intermedia, a la cual está unida la capa interna, dicha capa intermedia es una bolsa capaz de alojar un material de relleno, - una capa externa, unida a la capa intermedia, dicha capa externa está formada por al menos una lámina del mismo material que la lámina de la capa interna, a una estructura fija derivada de ella y a su uso en la tecnología hyperloop, para la construcción de medios de transporte, tales como trenes.
Description
DESCRIPCI N
ESTRUCTURA TUBULAR PORTÁTIL Y ESTRUCTURA TUBULAR FIJA
DERIVADA DE ELLA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se enmarca dentro de la tecnología llamada "hyperloop” para la industria de túneles para transporte, por ejemplo, trenes de pasajeros o de carga, o para la industria, por ejemplo, para los fustes de los aerogeneradores o cualquier tipo de fuste o poste en general.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En la industria de la construcción, las infraestructuras actuales del concepto de transporte "hyperloop” están basadas en tuberías de acero, las cuales son difíciles de manejar y transportar. Su costosa elaboración en los procesos siderúrgicos y en las instalaciones de confección de tuberías de gran diámetro, dio lugar a plantearse la necesidad de reducción de costos en su construcción, transporte y en su puesta en obra.
Actualmente este tipo de infraestructuras de estas dimensiones es impensable transportarlas de una pieza y el montaje en obra es muy costoso.
El documento NL8102255A divulga una estructura formada por un tubo metálico dentro del cual se ha dispuesto una bolsa inflable y sobre ella un material de refuerzo. Todo ello puede ser recubierto además con un manguito externo. El método de fabricación comprende cubrir la pared interior del tubo mencionado (de paredes finas, que puede ser de aluminio) con al menos una capa de plástico reforzado no curado (por ejemplo, de fibra de carbono, en la que preferentemente las fibras están dispuestas en dirección longitudinal respecto al tubo). Esta capa de plástico no curado se coloca alrededor de una bolsa inflable (por ejemplo, de caucho de silicona) y después la bolsa con el plástico son introducidos simultáneamente en el tubo externo. La bolsa es presurizada por gas y mantenida a presión durante el curado del plástico. El proceso ahorra mano de obra y da lugar a un producto más preciso, permitiendo orientar las fibras en dirección longitudinal para maximizar la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia a la carga radial. El producto combina una alta resistencia y resistencia al impacto con un peso reducido.
La estructura de la presente invención, que comprende al menos dos capas concéntricas, cada una de las cuales posee al menos una lámina de material compuesto, y que están conectadas por una capa intermedia (estructura tipo "sándwich”) es distinta de la descrita en NL8102255A, y como resultado de esas diferencias, presenta ventajas como ser mucho menos voluminosa, por lo que el transporte es mucho más fácil. La estructura tubular portátil de la presente invención permite el transporte de forma mucho más eficaz, puesto que el inflado de la misma no se lleva a cabo antes de la disposición en el emplazamiento definitivo para su uso.
También tiene ventajas la presente invención derivadas del tipo y disposición de capas que otorga mayor rigidez y resistencia al conjunto.
Se diferencia además en el método de fabricación: en el caso de NL8102255A se infla la bolsa inflable y sobre ella se teje una urdimbre de fibras. En la presente invención no se lleva a cabo el inflado y después la disposición de material sobre el producto resultante. Sólo se infla en la presente invención para obtener la estructura montada en su emplazamiento final, formada por una mezcla de materiales ya tejidos.
El documento WO2004105457A2 describe un cojinete de deslizamiento que consiste en láminas de FRP (fiberreinforcedpolymer): fibras de carbono pre-impregnadas a distintos ángulos y resina fenólica como agente de curado. Estos materiales constituyen el revestimiento compuesto interno del cojinete. Los materiales de este revestimiento son inicialmente colocados en la superficie externa de un mandril, y seguidamente introducidos en una carcasa metálica. Seguidamente, se extrae el mandril y se envuelve el revestimiento y la carcasa metálica con una bolsa de vacío; se aplica un vacío para que el revestimiento esté en estrecho contacto con la superficie interior de la carcasa metálica; y después se coloca la carcasa metálica con el compuesto de pre-impregnado en una autoclave hasta el curado del compuesto de pre-impregnado, y finalmente se elimina la bolsa de vacío.
El producto divulgado en este documento es distinto del de la presente invención, pues según la presente invención se trata de una estructura tipo sándwich con dos sub
estructuras o capas concéntricas, ni está fabricado del mismo modo. Tampoco está previsto para la misma finalidad.
Estas estructuras tubulares de la tecnología hyperloop son construidas actualmente mediante diversos métodos: moldeo manual (hand lay up), pultrusión, infusión, etc, siempre en toda la longitud de la pieza (son costosas sus instalaciones) y son difícilmente transportables (usan grandes vehículos, con dificultad de acceso a diversas zonas).
A la vista del estado de la técnica se mantienen necesidades y problemas pendientes de solucionar en la tecnología relacionada con transporte hyperloop, que son objetivos de la presente invención:
1. Eliminar las costosas instalaciones fijas (tales como pultrusionadoras), consiguiendo que se pueda realizar el montaje de una estructura tubular fija en talleres con reducidas instalaciones y que una estructura portátil deshinchada, pueda ser transportada a lugares remotos e instalarse "in situ”.
2. Reducir el uso de materiales metálicos consiguiendo reducir la huella de carbono, y la explotación de las minas, menor uso del carbón y reducción de costes de sistemas energéticos eléctricos para afinar el acero.
3. Facilitar el transporte de la estructura mediante su modulación, con lo que se pueden utilizar vehículos de transporte ligeros con facilidad de acceso a cualquier zona.
4. Facilitar la construcción y la instalación.
5. Construir un sistema estructural ligero, con materiales compuestos de bajo peso. 6. Conseguir durabilidad y longevidad de la infraestructura, con escaso mantenimiento.
Las ventajas de la invención son:
- la ventaja más importante de la invención consiste en que se fabrica una estructura portátil que una vez en obra es hinchada,
- fácil montaje en obra, pues no es necesario maquinaria pesada para su transporte ni montaje. El montaje in situ es 3 veces más rápido que en las infraestructuras conocidas, el ahorro es importante para exigencias estructurales tan elevadas, al ser estructuras de gran tamaño como para albergar en su interior un medio de transporte, tal como un tren e incluso con diámetros y longitudes "oversize",
- el consumo de carburante es 3 veces menor por transporte que para las infraestructuras conocidas hasta ahora,
- utiliza materiales prefabricados no tradicionales,
- una estructura de acuerdo con la invención (incluso "oversize") se puede desplazar a bajo coste, multiplicando por 10 las unidades de tubería que se pueden transportar en un único camión respecto a las infraestructuras conocidas. Pueden utilizarse vehículos ligeros y con alta maniobrabilidad, con lo cual las molestias durante el transporte con el resto de tráfico rodado no existen y puede circular en cualquier momento sin permisos especiales.
Los objetivos de la invención se consiguen mediante el uso de estructuras tubulares portátiles que se convierten en estructuras tubulares fijas de acuerdo con las reivindicaciones de esta solicitud.
La confección de esta estructura tubular portátil, con la forma que se describe a continuación, manufacturada previamente en taller, permite la rápida ejecución, almacenamiento en espacios reducidos y transporte hasta el lugar de montaje rápidamente, disminuyendo el consumo de carburante y facilitando el acceso a lugares con dificultad de acceso por sus viales.
Una vez en obra puede procederse al montaje de una estructura tubular fija del modo similar a cómo se monta, por ejemplo, un globo aerostático (insuflando aire a presión o inyectando material en la capa intermedia).
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La expresión “estructura tubular” en la presente memoria se refiere a una estructura alargada que puede tener una sección cilíndrica, o de cualquier tipo, por ejemplo, sección circular, oval, elíptica, cuadrada, rectangular, e incluso tipos con forma de I, H, U, W, L, Z, X, V, S, T, Y, y que tiene un hueco central a lo largo de toda su longitud.
El término "material cementicio” o "matriz cementicia” se refiere a cualquier material que contenga cemento en cualquier proporción, tal como cemento, hormigón, microhormigón, mortero o micromortero.
La presente invención se refiere en primer lugar a una estructura tubular portátil que comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna, formada por al menos una lámina
cuya superficie libre, que es la superficie más interior, es capaz de conformar un hueco cuando la estructura está en posición extendida
- una capa intermedia, a la cual está unida la capa interna, dicha capa intermedia es una bolsa capaz de alojar un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, tal que dicha capa externa está formada por al menos una lámina del mismo material que la lámina de la capa interna.
El término "extendida” significa desplegada - dado que se puede plegar - o desenrollada -dado que se puede enrollar.
La presente invención se refiere más específicamente a una estructura tubular portátil que comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna, formada por al menos una lámina seleccionada entre láminas de fibras de carbono, láminas de fibra de vidrio, láminas de fibras plásticas, láminas de fibras de basalto, láminas de aramida, láminas de fibras de poliamidas, tales como kevlar, láminas de metal, y combinaciones de dichas láminas
cuya superficie libre, que es la superficie más interior, es capaz de conformar un hueco cuando la estructura está en posición extendida
- una capa intermedia, a la cual está unida la capa interna, dicha capa intermedia es una bolsa capaz de alojar un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, tal que dicha capa externa está formada por al menos una lámina seleccionada entre láminas de fibras de carbono, láminas de fibra de vidrio, láminas de fibras plásticas, láminas de fibras de basalto, láminas de aramida, láminas de fibras de poliamidas, tales como kevlar, láminas de metal y combinaciones de dichas láminas.
La superficie libre de la capa interna es la superficie de la capa interna opuesta a la superficie a través de la cual está unida a la capa intermedia, y que -por lo tanto - no está en contacto con otra superficie de la estructura portátil cuando ésta está en posición extendida, (es decir, desplegada o desenrollada), y es capaz de conformar un hueco que da forma a una estructura tubular fija cuando la estructura portátil está dispuesta en su emplazamiento definitivo.
Según realizaciones particulares, la estructura tubular portátil comprende además una lámina plástica exterior en contacto con la capa externa y una lámina plástica interior en contacto con la superficie libre, o cara más interna, de la capa interna, tal que ambas láminas plásticas exterior e inferior conforman una envoltura que encierra las capas externa e interna de la estructura portátil, pero manteniendo la capacidad de conformar un hueco que da forma a una estructura tubular fija. Las láminas plásticas exterior e interior pueden ser de cualquier material plástico, tal como polietileno.
Según realizaciones particulares adicionales de la estructura tubular portátil, la capa externa y la capa interna están formadas por distinto número de láminas.
Según realizaciones particulares adicionales de la estructura tubular portátil, la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas.
Según realizaciones particulares adicionales, la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas, siendo estas láminas de idéntica composición en ambas capas, pero estando dispuestas en la capa interna en orden inverso al que se encuentran en la capa externa. A modo de ejemplo, una estructura tubular portátil con cinco láminas en la capa externa de distinta composición y numeradas de fuera hacia dentro como 1,2, 3, 4 y 5, tendrá, según esta realización, una capa interna con cinco láminas de la misma composición que las de la capa externa y dispuestas de fuera hacia dentro en el orden 5, 4, 3, 2 y 1.
Según realizaciones particulares adicionales de la estructura tubular portátil, la lámina más externa y la lámina más interna de la estructura son de fibra de carbono.
Según una realización preferente de la estructura tubular portátil, la capa externa está formada - desde fuera hacia dentro- por al menos dos láminas: una lámina de fibra de carbono y una lámina de fibra de vidrio, mientras que la capa interna está formada -desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior- por láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso. Es decir, según esta realización, la capa interna está formada - desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior - por, al menos, una lámina de fibra de vidrio y una lámina de fibra de carbono.
En una realización especialmente preferente, la capa externa está formada por dos láminas: una exterior de fibra de carbono, y una interior pegada a ella de fibra de vidrio, y la capa interna está formada por dos láminas idénticas a las de la capa externa, de modo que la lámina de fibra de carbono es la más interior de ellas.
Las láminas que conforman las capas externa e interna deber ser muy finas para poder plegarlas bien o enrollarlas en el momento del transporte. Por ejemplo, pueden ser de entre 0,03 mm y 2 mm, preferentemente entre 0,03 mm y 1 mm. En una realización particular, las capas son de 0,05 mm de espesor, tales como acero de 0,05 mm de espesor.
Las láminas que conforman cada una de las capas interna y externa, comprenden fibras de cualquier gramaje y urdimbre. Estas fibras pueden estar dispuestas en una única dirección respecto al eje longitudinal de la estructura, o pueden estar dispuestas en dos direcciones (bidireccionales) o en diversas direcciones respecto al citado eje.
La orientación de las fibras entre sí, en una lámina, puede variar de modo que la inclinación de las fibras respecto al eje longitudinal de la estructura tubular puede estar comprendida entre los 0° y 360°.
Por ejemplo, las láminas pueden estar formadas por fibras que están dispuestas en más de una dirección respecto al eje longitudinal de la estructura tubular portátil, orientadas en una forma seleccionada entre:
- una orientación seleccionada entre 45° y 90° respecto al eje longitudinal de la estructura tubular portátil,
- en direcciones transversales, respecto al eje longitudinal de la estructura tubular portátil y
- orientadas al azar respecto al eje longitudinal de la estructura tubular portátil.
La selección de láminas con una única orientación o más de una orientación, y el tipo de orientación, depende de los esfuerzos a los que se prevea que van a ser sometidas las capas externa e interna, y, por tanto, la estructura tubular fija de la invención que se derive de la estructura tubular portátil. La orientación de las fibras en las láminas permite obtener varias propiedades mecánicas, tales como resistencia a compresión, cortante, al desgarro y resistencia a la tracción en diferentes direcciones, entre otras.
El espesor de las capas externa, interna e intermedia depende de la aplicación a la que vaya destinada la estructura tubular fija que se derive de la estructura portátil. Por ejemplo, en el caso de que el interior de la estructura tubular fija se pretenda alojar un medio de transporte, tal como un tren, este espesor depende del número de vagones, velocidad del tren, aceleraciones previstas, la distancia entre apoyos (llamada luz en la jerga de la tecnología), entre otros factores. El espesor de toda la estructura tubular portátil puede estar comprendido entre 10 y 25 mm. A modo de ejemplo, según el estado de la técnica, para un tubo de 1.5 m de diámetro, luces de 12 m, para un vehículo de pruebas de 2TN (2 toneladas) de peso (y aceleración 5G de pruebas) el espesor está alrededor de 15 -20 mm de espesor en acero. Con la presente invención, el espesor total - de las tres capas conjuntas -puede estar en este mismo intervalo, pero con 1/3 del peso de una estructura del estado de la técnica.
La capa intermedia está compuesta por una bolsa de cualquier material flexible capaz de alojar un material de relleno. Este material flexible que compone la bolsa es preferentemente, un material plástico, más preferentemente, un material polimérico plástico.
Según realizaciones particulares, la bolsa de material plástico puede ser, por ejemplo, de polietileno, tal como polietileno de alta densidad (HDPE) o de baja densidad (LDPE).
La bolsa de la capa intermedia dispone de sistemas de cierre, que pueden ser válvulas, tales como válvulas de no retorno, o sistemas de cierre de tipo de los de neumático de coche, de modo que la bolsa puede estar o está herméticamente cerrada. Estas válvulas o dispositivos de cierre están, preferentemente, dispuestos en la bolsa antes de la unión de la bolsa a las capas externa e interna de la estructura tubular portátil.
A dicha bolsa de la capa intermedia están adheridas - cada una a un lado de la bolsa -la capa interna y la capa externa.
La bolsa de la capa intermedia tiene la función de albergar en su interior el material de relleno, tal como un material expansivo, por ejemplo, una espuma o un gas, (como ejemplos de gases se pueden citar el aire o el argón). Entre el material expansivo se puede citar un material que fresco sin endurecer es expansivo, como el hormigón expansivo, o la espuma de poliuretano. El material de relleno va a contribuir a dar forma a la estructura tubular fija en su emplazamiento definitivo.
El término "expansivo” y "expandible” se usan en esta memoria como sinónimos.
La presente invención se refiere también a una estructura tubular fija que comprende las capas concéntricas de la estructura portátil definida anteriormente, en las que:
- en la capa interna, unida a la capa intermedia, las fibras de la lámina (y por lo tanto, la lámina), o láminas, están aglutinadas por una matriz,
y cuya superficie libre forma el hueco interior central, longitudinal, de la estructura tubular fija,
- la capa intermedia comprende dentro de la bolsa un material de relleno,
- en la capa externa, unida a la capa intermedia por el lado opuesto al que están unidas la capa intermedia y la interna, las fibras de la lámina o las láminas (y por lo tanto, la(s) lámina(s)), están aglutinadas por una matriz.
La matriz que aglutina las láminas de las capas externa e interna puede estar seleccionada entre una matriz polimérica y una matriz cementicia. La matriz polimérica puede ser una matriz seleccionada entre una resina y un geopolímero.
La matriz que aglutina las láminas puede ser la misma en la capa externa e interna, o puede ser una matriz diferente en una capa respecto a la otra.
“Superficie libre” de la capa interna se refiere a la superficie más interior, y que en la estructura fija terminada (cuando ya se ha extraído la bolsa interior usada en el procedimiento de fabricación, descrito a continuación), no está en contacto con otras láminas o materiales.
Según realizaciones particulares, la estructura tubular fija comprende - como la realización correspondiente en la estructura portátil - además, una lámina plástica exterior en contacto con la capa externa y una lámina plástica interior en contacto con la superficie libre, o cara más interna, de la capa interna, tal que ambas láminas exterior e inferior conforman una envoltura que encierra la capa externa y la capa interna de la estructura fija. Las láminas plásticas exterior e interior pueden ser de cualquier material plástico, tal como polietileno.
Según una realización particular de la estructura tubular fija: las láminas que forman las capas interna y externa están compuestas por materiales llamados FRP.
En los materiales FRP:
- las fibras pueden ser de cualquier material, en particular de los materiales mencionados: fibras de carbono, fibra de vidrio, fibras plásticas, fibras de basalto, fibras de aramida, fibras de poliamidas,
- y la matriz que aglutina las fibras es una matriz polimérica o cementicia.
El término FRP se refiere a fibras poliméricas reforzadas” o “polímeros reforzados con fibras”. Son materiales compuestos, que comprenden una matriz polimérica o cementicia, reforzada con fibras. La unión de las fibras y la matriz los convierten en una lámina FRP.
Las fibras contenidas en los materiales llamados FRP pueden ser cualquier tipo de fibra, y en particular, de materiales seleccionados entre fibra de vidrio, aramida, fibras de carbono, fibras plásticas, fibras de basalto, fibras de poliamidas, tales como kevlar.
El material preferente entre los FRP es el FRP que contiene fibra de carbono (CFRP, (Carbón fiber reinforced polymer (polímero reforzado con fibra de carbono)), y el FRP que contiene fibra de vidrio (GFRP) (Glass fiber reinforced polymer (polímero reforzado con fibra de vidrio)),
La matriz en el caso de utilizar los materiales FRP puede comprender:
- resinas, tales como resinas de poliéster, de poliamida, resinas de vinilester, resinas acrílicas, resinas epoxi, resinas fenólicas, resina uretano,
- materiales cementicios
- geopolímeros (polímeros que se encuentran en la corteza terrestre, tales como aluminosilicatos)
y combinaciones de ellos.
La expresión “combinaciones de ellos” significa que se puede tener en la capa externa un tipo de material para la matriz y en la capa interna otro tipo de matriz, pero no se mezclan los distintos tipos de materiales de la matriz en una misma capa.
A modo de ejemplo, FRP pueden ser mallas de fibras impregnadas con resinas, de modo que al endurecerse la resina que las aglutina, se genera una malla muy resistente.
Los materiales FRP, tales como CFRP o GFRP tienen la función de soportar las tensiones generadas por la distancia entre los apoyos, así como la función de zunchar, entre otras (viento, acciones de los trenes, entre otras).
Según una realización particular adicional de la estructura tubular fija: las láminas que forman las capas interna y externa están compuestas por FML.
Los materiales llamados FML son materiales compuestos que comprenden el mismo tipo de fibras que en el caso de los FRP, en los que la matriz que aglutina las fibras es una matriz polimérica o cementicia, y a los que se les ha añadido alguna película o lámina de naturaleza metálica. Es decir, los materiales FML comprenden en las fibras de las láminas los mismos materiales que los FRP y comprenden, además, una o más láminas
metálicas, tales como acero, galvanizado, o aluminio (todas sus variantes, tales como las que se pueden conseguir según el proceso de manufacturado, o que pueden tener algún elemento químico adicional, o que se consiguen dependiendo del tipo de enfriamiento o metales modificados obtenidos por procesos químicos, mecánicos, térmicos y termoquímicos). FML son laminados de capas delgadas de metal unidas por láminas similares a las de un material FRP - tal como se han definido anteriormente Entre los más conocidos FML se pueden mencionar algunos que contienen aluminio, como:
ARALL (laminado de aluminio reforzado con fibras de aramida)
GLARE (laminado de aluminio reforzado con fibras de vidrio)
CARALL (laminado de aluminio reforzado con fibras de carbono).
Los materiales FML pueden ser los conocidos en el estado de la técnica o pueden ser FML microperforados.
FML microperforados son materiales FML tal como se han definido anteriormente, en los cuales las láminas de metal están microperforadas.
En los materiales FML microperforados, las microperforaciones pueden representar entre el 5 y el 95% de la lámina o láminas metálicas. Cuanto mayor sea el porcentaje de perforaciones, más fácil resulta el paso del material de la matriz que aglutina las fibras, y por lo tanto, las láminas.
Hay una alternativa de la estructura tubular fija según la cual la lámina o láminas metálicas de los materiales FML no están microperforadas: es el caso en que estas láminas metálicas están colocadas adyacentes a la bolsa de material flexible la capa intermedia.
En la presente invención se utilizan preferentemente materiales FML microperforados, de modo que la matriz que aglutina las láminas puede atravesar dichas láminas metálicas.
Los materiales FRP o FML reforzados, por ejemplo, con fibra de vidrio se encargan de soportar la estructura en todo su conjunto, evitando que se deforme y permita soportar sub-presiones en el interior.
La matriz polimérica de los materiales FML puede comprender los mismos materiales que en el caso de los materiales FRP. Preferentemente, en los materiales FML la matriz es una matriz polimérica de resinas:
Se puede tener, por ejemplo, una matriz de resina en la capa externa y un a matriz cementicia en la interna.
Según realizaciones particulares, la estructura tubular fija comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna formada por al menos una lámina de un material seleccionado entre: FRP y FML, y cuya superficie libre forma el hueco interior central, longitudinal, de la estructura tubular,
- una capa intermedia, a la cual están unidas la capa interna y la capa externa por lados opuestos de la capa intermedia, dicha capa intermedia está formada por una bolsa de material flexible, que comprende un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, dicha capa externa está formada por al menos una lámina de un material seleccionado entre: FRP y FML.
Según realizaciones particulares de la estructura tubular fija, la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas, siendo estas láminas de idéntica composición en ambas capas, pero estando dispuestas en la capa interna en orden inverso al que se encuentran en la capa externa.
Según realizaciones particulares adicionales de la estructura tubular fija, la lámina más externa de la estructura y la lámina más interna de la estructura son de FRP que comprende fibra de carbono.
Según realizaciones particulares adicionales de la estructura tubular fija, la lámina más interna de la capa externa y la lámina más externa de la capa interna de la estructura son de FRP que comprende fibra de vidrio.
Según una realización preferente, la capa externa está formada - desde fuera hacia dentro- por, al menos, una lámina de FRP con fibra de carbono y una lámina de FRP con fibra de vidrio, mientras que la capa interna está formada - desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior- por láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso. Es decir, según esta realización, la capa interna está formada - desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior por, - al menos-, una lámina de FRP con fibra de vidrio y una lámina de FRP con fibra de carbono.
En una realización de la estructura tubular fija, la capa externa está formada por una o varias láminas de FRP, o por láminas de FML, o combinaciones de láminas FRP y FML, mientras que la capa interna está formada, desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior, por láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso.
En una realización preferente de la estructura tubular fija, la capa externa está formada por dos láminas: una exterior de FRP con fibra de carbono, y una interior unida a ella de FRP con fibra de vidrio, y la capa interna está formada por dos láminas idénticas a las de la capa externa, de modo que en la capa interna, la lámina de FRP con fibra de carbono es la más interior de ellas.
En una realización adicional preferente,
la capa externa está formada por:
- dos láminas: una exterior con fibra de carbono, y una interior de metal y eso conforma el material FML,
- o está formada por dos láminas: una exterior con fibra de vidrio, y una interior de metal y eso conforma el material FML,
y en cada caso, la capa interna está formada por dos láminas idénticas a las de la capa externa dispuestas en orden inverso
Por ejemplo, la estructura tubular fija puede tener una capa externa, que comprende de fuera a dentro: FML+FRP ó FRP FML. En una misma capa puede haber una combinación de FML y FRP.
Algunos ejemplos de composición de la estructura tubular fija (terminada) son entramados de láminas (las láminas pueden ser paralelas entre sí, o pueden estar entrecruzadas) de los siguientes materiales, nombrados en todos los casos desde el exterior hacia el interior:
- CFRP+GFRP+LDPE+PUexpandido+LDPE+GFRP+CFRP es el modelo de la sección presentada en la fig.1, nombrado de exterior hacia el interior,
- GFRP+CFRP+LDPE+PUexpandido+LDPE+GFRP+CFRP
- GFRP+CFRP+LDPE+PUexpandido+LDPE+CFRP+GFRP
- CFRP+ACERO+GFRP+LDPE+PUexpandido+LDPE+GFRP+ACERO+CFRP donde:
LDEP significa Low density polyethylene (polietileno de baja densidad)
PU significa polyurethane (poliuretano).
Otros ejemplos alternativos de estructura tubular fija son:
-que la capa externa tenga la composición CFRP+Al+GFRP+Al, como preferente, o - que la capa externa tenga la composición: CRFP+GFRP+Al ó CFRP+Al+GFRP
Las láminas de fibras que conforman las capas interna y externa en la estructura tubular fija, por ejemplo, las láminas de FRP y/o de FML, pueden estar formadas por fibras que están dispuestas en la misma dirección o en más de una dirección respecto al eje longitudinal de la estructura tubular fija. Por ejemplo, las fibras pueden estar orientadas en distintas direcciones, de modo análogo y como se ha indicado para las fibras en las láminas de la estructura tubular portátil.
El espesor de las capas externa, interna e intermedia depende de la aplicación a la que vaya destinada la estructura tubular fija.
Cada una de las láminas de fibras que conforman las capas interna y externa pueden ser de entre 0,5 mm y 3 mm (por ejemplo, de FRP y FML en la estructura tubular fija), preferentemente entre 0,5 y 2,8 mm.
Es necesario aplicar un material aglutinante de las fibras de las capas externa e interna para su endurecimiento y para conseguir la rigidez de todas sus capas. Con este material, que es la matriz, polimérica o cementicia, se consigue la durabilidad de la estructura. Según el tipo de material - matriz - se obtienen efectos de endurecimiento y/o curado y/o rigidez deseados.
Se puede aplicar la matriz aglutinante de forma manual o automatizada. Se puede aplicar, por ejemplo, mediante rociado o inyección-vacio.
La capa intermedia está compuesta por una bolsa de material flexible, tal como plástico, que comprende en su interior un material de relleno, preferentemente, un polímero plástico. Esta capa intermedia va a contribuir a dar la forma a la estructura tubular fija.
La bolsa de la capa intermedia se sella (previamente, en la fabricación de la estructura portátil) y se rellena cuando la estructura tubular portátil está en su emplazamiento definitivo para la obtención de la estructura tubular fija. A dicha bolsa están adheridas -cada una a un lado de la bolsa - la capa interna y la capa externa.
A la bolsa de material flexible, preferentemente polimérica, están unidas, preferentemente pegadas, las capas externa e interna. Se pegan a ella, por ejemplo, con pegamento elástico flexible.
El relleno de la capa intermedia es de un material expandible tal como un material seleccionado entre una espuma, un material expandido polimérico, tal como poliuretano (PU), un gas (tal como aire o argón), y un material cementicio.
El material de relleno tiene la función de rellenar todo el interior de la bolsa de la capa intermedia (que va a ser cerrada herméticamente una vez rellena) y que una vez está dispuesto en la bolsa proporciona rigidez y la forma que necesita la estructura tubular
fija, dotándola de una resistencia suficiente para mantener la forma y con un peso bastante bajo (comparado con estructuras conocidas).
La estructura tubular fija puede comprender además un revestimiento formado por una o más capas protectoras y, opcionalmente, además, capas decorativas. El revestimiento puede comprender, a modo de ejemplo, pinturas y cales.
El revestimiento es aplicado sobre la superficie interna (cara interior de la capa interna), externa (capa exterior de la capa externa) o ambas, de la estructura tubular fija.
Las pinturas o cales pueden ser aplicadas con diferente finalidad como proteger del fuego, por lo tanto, se pueden aplicar pinturas ignífugas. Se pueden aplicar pinturas térmicas, pinturas anticorrosión, contra rayos solares UV, pinturas absorbentes de radiación solar que reducen la temperatura de la estructura, entre otras. También se pueden aplicar pinturas decorativas para dar color a la estructura tubular fija.
En cuanto al comportamiento mecánico de la estructura tubular fija, los esfuerzos a los que es sometida en una sección, los esfuerzos de una viga de compresión, tracción, cortante, torsión y cargas puntuales tanto en apoyos como a lo largo de la estructura tubular son absorbidos por la combinación por las láminas (como FRP, FML) que conforman las capas externa e interna, así como por la capa intermedia.
Según una realización preferente, la estructura tubular fija comprende:
- capa interna: comprende un entramado de mallas o láminas de FRP y/o FML que comprenden fibra de carbono en la parte más interna y que comprenden fibra de vidrio en la parte externa, en diferentes orientaciones respecto al eje longitudinal de la estructura, tal que la lámina de FRP y/o FML que comprende fibras de vidrio más externa (de mayores dimensiones, diámetro en el caso de estructuras de sección circular) dentro de la capa interna está pegada a una bolsa polimérica de plástico, tal y como se aprecia en la Figura 1,
- capa intermedia: formada por una bolsa de material plástico a la cual están adheridas la lámina más externa de FRP y/o FML que comprende fibra de vidrio, de la capa interna, y la lámina más interna de FRP y/o FML que comprende fibra
vidrio, de la capa externa, tal que esta bolsa está rellena de espuma de poliuretano expansiva,
- capa externa: comprende un entramado de mallas o láminas de FRP y/o FML que comprenden fibra de carbono en la parte más externa y que comprenden fibra de vidrio en la parte interna, en diferentes orientaciones respecto al eje longitudinal de la estructura, tal que la lámina de FRP y/o FML que comprende fibras de vidrio más interna (de menor diámetro, en el caso de estructuras de sección circular) dentro de la capa externa está pegada a la bolsa polimérica de plástico, tal y como se aprecia en la Figura 1.
La invención tiene como objeto adicional un procedimiento de fabricación de la estructura tubular portátil y de la estructura tubular fija definidas anteriormente.
El procedimiento de fabricación de la estructura tubular portátil comprende:
- disponer las láminas de las capas externa,
- disponer una doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia
- disponer las láminas de la capa interna
- realizar la unión de las láminas de la capa externa y por otro lado realizar la unión de las láminas de la capa interna
- unir las capas anteriores y
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
pudiendo ser realizadas las etapas en un orden distinto al orden en que aparecen mencionadas, y en particular, las dos últimas etapas pueden ser realizadas en orden inverso.
Según una primera realización particular el procedimiento de fabricación de la estructura tubular portátil comprende:
- disponer las láminas de las capas externa e interna
- realizar la unión de las láminas de la capa externa y por otro lado realizar la unión de las láminas de la capa interna
- unir una doble lámina de material flexible para la conformación de una bolsa (sellado) capaz de alojar material de relleno, a las dos capas interna y externa, una a cada lado de la doble lámina, obteniendo la bolsa que forma la capa intermedia
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
pudiendo ser realizadas las etapas en un orden distinto al orden en que aparecen mencionadas, y en particular, las dos últimas etapas pueden ser realizadas en orden inverso.
Las láminas de cada una de las capas externa e interna utilizadas en la primera etapa, se unen preferentemente entre sí, mediante entrecosido.
Las capas externa e interna son unidas a las láminas que conforman la bolsa de la capa intermedia mediante pegado. La lámina respectiva de la capa externa e interna, que está más cerca de la bolsa de material flexible, de la capa intermedia, puede ser pegada mediante termosellado o con pegamento plástico flexible a la bolsa de plástico, por onda ultrasónica o por inducción. El pegado con pegamento plástico flexible a la bolsa de la capa intermedia se realiza en un porcentaje de la superficie comprendido entre 10 y 90% de cada capa. De este modo es posible enrollar o plegar la estructura tubular portátil para facilitar el transporte de la estructura tubular portátil a la obra - emplazamiento final-
De forma opcional, la operación de pegado de los dos conjuntos de láminas entrecosidas a la bolsa de material flexible se puede realizar antes de la etapa de colocación de válvulas para el rellenado de la bolsa, tal como plástico, que conforma la capa intermedia, pero preferentemente se lleva a cabo después de la colocación de las válvulas para el rellenado de la bolsa de material flexible.
El sellado de esta bolsa de la capa intermedia se puede realizar por termosellado, por vibración ultrasónica o por inducción, preferentemente es sellada mediante termosellado. La bolsa dispone de al menos una válvula que puede ser previamente dispuesta, o que se dispone una vez selladas las láminas y conformada la bolsa. La válvula o válvulas
sirven para introducir el material de relleno, y controlar la salida del exceso de dicho material que haya podido ser introducido.
El sellado de la bolsa polimérica no se hace manual, se realiza con válvulas anti retorno o sistemas tipo neumático de coche.
Se denomina sellado por inducción, o sellado mediante tapa, a un método, sin contacto, de calentar un disco metálico para sellar herméticamente la parte superior de recipientes de plástico y de vidrio. Este proceso de sellado se realiza después de que el recipiente ha sido llenado con su contenido y la tapa se ha colocado en su posición. El nombre proviene de que en el método se utiliza el principio de inducción electromagnética para generar calor y fijar el material del sello.
Según una realización más particular, el procedimiento para fabricar la estructura tubular portátil comprende:
- realizar un entrecosido de al menos dos mallas o láminas, una de fibra de carbono y otra de fibra de vidrio, para la capa interna y al menos otras dos láminas de los mismos materiales - con una distribución inversa respecto a la capa interna - para la capa externa (ver Figura 1),
- pegar los dos conjuntos de láminas entrecosidas a un lado y al opuesto de la bolsa de doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia, por ejemplo, mediante un pegamento para plásticos flexibles
- colocación al menos una válvula para el rellenado con un material de relleno en una doble lámina que conformará la bolsa de material flexible que a su vez conforma la capa intermedia
- sellado de bolsa de material flexible de la capa intermedia, en forma de tubo con una termoselladora, dejando la abertura de la válvula o válvulas, la cual sirve para introducir un material expansivo, tal como espuma y controlar la salida del exceso de material introducido.
La estructura tubular portátil está lista para ser plegada o enrollada y ser transportada al lugar de emplazamiento de la estructura tubular fija.
La operación de pegado de los dos conjuntos de láminas entrecosidas a un lado y al opuesto de la bolsa de material flexible que conforma la capa intermedia, mediante un pegamento para plásticos flexibles, se puede hacer, alternativamente, del siguiente modo:
- Entrecosido de láminas obteniendo la capa externa
- Pegado de la capa externa a la lámina que conforma la bolsa de material flexible o a la bolsa previamente conformada.
- Entrecosido de láminas obteniendo la capa interna
- Pegado de la capa interna a la bolsa de material flexible.
Según una segunda realización alternativa, el procedimiento de fabricación de la estructura tubular portátil comprende:
- disponer las láminas de las capas externa extendidas,
- disponer sobre ellas la doble lámina de materia flexible que conformará la bolsa de la capa intermedia
- disponer sobre la doble lámina anterior, las láminas de la capa interna
- realizar la unión de todas las láminas anteriores por sus extremos
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
pudiendo ser realizadas las dos últimas etapas en orden inverso.
Según una realización alternativa, el procedimiento de fabricación de la estructura tubular portátil comprende:
- disponer una lámina plástica extendida
- disponer sobre ella las láminas de las capas externa
- disponer sobre ellas la doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia - disponer sobre la doble lámina anterior, las láminas de la capa interna
- disponer sobre las láminas de la capa interna una segunda lámina plástica
- realizar la unión de todas las láminas anteriores por sus extremos
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
disponer válvulas en las capas externa e interna para poder realizar en el emplazamiento final un proceso de infusión-vacío.
El procedimiento de fabricación de la estructura tubular fija comprende:
- disponer la estructura tubular portátil, fabricada previamente, en el lugar de emplazamiento de la estructura tubular fija
- introducir una bolsa interna en el hueco interior de la estructura
- rellenar la bolsa interna mediante inflado o inyección
- rellenar la bolsa de la capa intermedia con el material de relleno,
- extraer la bolsa interna
- aplicar el material que aglutina las láminas de las capas externa e interna de la estructura tubular de la etapa anterior, obteniendo la estructura tubular fija.
La unión de las capas externa e interna entre ellas se puede realizar de dos modos: mediante conectores, o a través de la capa intermedia, por contacto con ella, en cuyo caso no se llegan a unir directamente entre ellas.
Según una realización particular, la capa interna y la capa externa son unidas entre sí mediante conectores dispuestos entre ambas. Esta operación se lleva a cabo en la obra, es decir, "in situ”, en el emplazamiento final. Estos conectores son elementos rígidos, por ejemplo, de metal (tal como aluminio, acero) o de FRP. Los conectores son elementos de conexión que pueden tener una sección entre 5 y 9000 mm2 y su longitud puede ser, como máximo, el espesor total de la estructura tubular. Como se aprecia en la figura 1 son colocados radialmente y separados en ángulo de entre 25° y 35°, por ejemplo, de 30° aproximadamente respecto a la sección. Esta alternativa es una realización preferente de la invención.
A lo largo de la estructura tubular las secciones con conectores están separadas por entre 30 y 50 cm.
Según una realización particular adicional, la capa interna y la capa externa se unen entre sí, a lo largo de su contorno (esto es solo en la puesta en obra, in situ), por ejemplo, y preferentemente, mediante la matriz que aglutina las láminas de modo preferente, mediante una resina. Esta opción solo se lleva a cabo en el emplazamiento final de la estructura tubular fija, es decir, no se utiliza para la obtención de la estructura tubular
portátil. En este caso de pegar las capas externa e interna entre sí en la estructura portátil, se pegarán mediante un pegamento plástico flexible, como máximo el 40 % de la superficie de las capas, pues si este porcentaje es más elevado, no pasaría el material que aglutina las fibras de las láminas en las capas de la estructura tubular.
En el caso, preferente, de usar conectores para unir las capas externa e interna, dichos conectores se colocan taladrando las capas, después de retirar la bolsa interior de la estructura, y antes de aplicar la resina o matriz cementicia a las capas para endurecer las láminas.
Opcionalmente, la estructura tubular fija obtenida puede ser tratada con materiales para pintar, encalar, decorar, entre otros.
Según una realización particular, el procedimiento para fabricar la estructura tubular fija comprende:
1 - realizar un entrecosido de al menos dos mallas o láminas, una de fibra de carbono y otra de fibra de vidrio, para la capa interna y al menos otras dos láminas de los mismos materiales - con una distribución inversa respecto a la capa interna - para la capa externa (ver Figura 1)-2. Pegado de los dos conjuntos de láminas entrecosidas - uno por cada lado - a una lámina doble que formará la bolsa - que una vez termosellada conforma la capa intermedia -, mediante un pegamento para plásticos flexibles.
3. colocación de válvulas para el rellenado de la bolsa de plástico que conforma la capa intermedia.
4. Sellado de la bolsa de plástico de la capa intermedia, en forma de tubo con una termoselladora (dejando la abertura de la válvula o válvulas, la cual sirve una para introducir una espuma y controlar la salida del exceso de espuma introducida).
5. Disposición e inflado de una bolsa interna en el hueco que forma la capa interna; una vez inflada la bolsa interior dentro del tubo, se procede al rellenado de la capa intermedia 6. Transcurridas varias horas, preferentemente 24 h se procede al desinflado el "globo” o bolsa interior para su posterior extracción.
7. Para endurecer las láminas de las capas externa e interna, se inyecta o se rocía con los materiales que aglutinan las láminas y las fibras de las láminas, tales como las resinas ya mencionadas.
A su vez se protegen de la intemperie.
El inflado de la bolsa interior se puede realizar mediante un compresor de aire comprimido.
La matriz polimérica (de resina o de geopolímeros) o de material cementicio se aplica "in situ” sobre las láminas de las capas externa e interna, obteniendo de esa manera los materiales FRP o FML. El material de la matriz se introduce entre las fibras, ocupando el espacio disponible en los huecos y aglutinándolas. Según el lenguaje usado por los expertos, el material de la matriz "moja” las fibras de las láminas.
La estructura tubular es capaz de ser inflada "in situ” adquiriendo mediante el inflado su forma definitiva en el emplazamiento final.
Los materiales que aglutinan las láminas de las capas externa e interna tienen la función de ejercer de materiales de endurecimiento, de refuerzo o "refuerzo de alma” para dar rigidez a la estructura tubular confeccionada previamente.
Según una realización alternativa, el procedimiento de fabricación de la estructura tubular fija, comprende
- disponer la estructura tubular portátil, fabricada previamente, que comprende en este caso, una envoltura plástica, en el lugar de emplazamiento de la estructura tubular fija - introducir una bolsa interna en el hueco interior de la estructura
- rellenar la bolsa interna mediante inflado o inyección
- rellenar la bolsa de la capa intermedia con el material de relleno
- extraer la bolsa interna
- aplicar el material que aglutina las láminas de las capas externa e interna de la estructura tubular de la etapa anterior, mediante un proceso de infusión-vacío, obteniendo la estructura tubular fija.
El proceso de infusión-vacío, que se lleva a cabo después de la etapa de relleno de la capa intermedia, comprende:
- disponer al menos una válvula en la capa externa y al menos una válvula en la capa interna de la estructura a través de la cual se hace vacío
- disponer al menos una válvula en la capa externa y al menos una válvula en la capa interna de la estructura a través de la cual se inyecta el material de la matriz que aglutina las fibras.
- hacer vacío a través de las válvulas de vacío, mientras se inyecta el material de la matriz que aglutina las fibras a través de las válvulas de inyección de material.
El proceso de infusión-vacío para la aplicación del material de la matriz tiene las ventajas de que no se necesitan moldes previos en taller, ya que la capa intermedia después de hincharse hace de molde "in situ”.
En el procedimiento de la presente invención no se necesitan autoclaves, el endurecimiento de los materiales se realiza a temperatura ambiente.
Finalmente, se pueden aplicar las pinturas o cales mencionados con fines protectores, y/o decorativos.
La invención es aplicable a las infraestructuras actuales de concepto "hyperloop” o a fustes de torres eólicas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1: Infografía de la sección de una realización particular de la estructura tubular de la invención, en la que:
1: láminas de FRP / FML con fibra de carbono
2: láminas de FRP / FML con fibra de vidrio
3: bolsa de plástico
4: espuma de poliuretano
IN: capa interna
I: capa intermedia
E: capa externa
5: conectores
Se aprecian los conectores, que son colocados radialmente y separados en ángulo de 30° aproximadamente. A lo largo de la estructura tubular híbrida fija los conectores mantienen una separación que puede ser entre 10 y 50 cm, preferentemente 30 y 50 cm. Figura 2: fotografía de la sección circular de una realización particular de la estructura de la invención.
Figura 3: una realización particular de la estructura tubular antes del inflado de la bolsa polimérica. En la figura se ven dos bolsas: la de la izquierda de la figura es la bolsa dispuesta en el hueco formado por la capa interna, y la otra bolsa es la bolsa de plástico que conforma la capa intermedia de la estructura. En esta figura se ve la orientación de las láminas es longitudinal.
Figura 4: una realización particular de la estructura tubular en la que está inflada la bolsa interior, pero aún no se ha rellenado la bolsa de la capa intermedia.
Claims (39)
1. Una estructura tubular portátil que comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna, formada por al menos una lámina,
siendo la superficie libre de la capa interna, que es la superficie más interior, capaz de conformar un hueco cuando la estructura está en posición extendida
- una capa intermedia, a la cual está unida la capa interna, dicha capa intermedia es una bolsa capaz de alojar un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, dicha capa externa está formada por al menos una lámina del mismo material que la lámina de la capa interna.
2. Estructura tubular portátil según la reivindicación 1, que comprende además una lámina plástica exterior en contacto con la capa externa y una lámina plástica interior en contacto con la superficie libre, o cara más interna, de la capa interna, tal que ambas láminas exterior e inferior conforman una envoltura que encierra la capa externa y la capa interna de la estructura portátil.
3. Estructura tubular portátil según la reivindicación 1 o 2, que comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna, formada por al menos una lámina seleccionada entre láminas de fibras de carbono, láminas de fibra de vidrio, láminas de fibras plásticas, láminas de fibras de basalto, láminas de aramida, láminas de fibras de poliamidas, láminas de metal, y combinaciones de dichas láminas
cuya superficie libre, que es la superficie más interior, es capaz de conformar un hueco cuando la estructura está en posición extendida
- una capa intermedia, a la cual está unida la capa interna, dicha capa intermedia es una bolsa capaz de alojar un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, tal que dicha capa externa está formada por al menos una lámina seleccionada entre láminas de fibras de carbono, láminas de fibra de vidrio, láminas de fibras plásticas, láminas de fibras de basalto, láminas de aramida, láminas de fibras de poliamidas, láminas de metal y combinaciones de dichas láminas.
4. Estructura tubular portátil según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas o por distinto número de láminas.
5. Estructura tubular portátil según una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas, siendo estas láminas de idéntica composición en ambas capas, pero estando dispuestas en la capa interna en orden inverso al que se encuentran en la capa externa.
6. Estructura tubular portátil según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que, la lámina más externa y la lámina más interna de la estructura son de fibra de carbono.
7. Estructura tubular portátil según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que, la lámina más externa y la lámina más interna de la estructura son de fibra de carbono unida a una lámina de fibra de vidrio.
8. Estructura tubular portátil según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la capa externa está formada - desde fuera hacia dentro- por al menos dos láminas: una lámina de fibra de carbono y una lámina de fibra de vidrio, mientras que la capa interna está formada - desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interiorpor láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso.
9. Estructura tubular fija que comprende las capas concéntricas de la estructura portátil definidas anteriormente en una de las reivindicaciones 1 a 8, en las que:
- en la capa interna, unida a la capa intermedia, las fibras de la lámina o láminas, están aglutinadas por una matriz,
y cuya superficie libre forma el hueco interior central, longitudinal, de la estructura tubular fija,
- la capa intermedia comprende dentro de la bolsa un material de relleno,
- en la capa externa, unida a la capa intermedia por el lado opuesto al que están unidas la capa intermedia y la interna, las fibras de la lámina o láminas están aglutinadas por una matriz.
10. Estructura tubular fija según la reivindicación 9, en la que la matriz que aglutina las láminas de las capas externa e interna está seleccionada entre una matriz polimérica y una matriz cementicia.
11. Estructura tubular fija según la reivindicación 9 o 10, que comprende, además, una lámina plástica exterior en contacto con la capa externa y una lámina plástica interior en contacto con la superficie libre, o cara más interna, de la capa interna, tal que ambas láminas exterior e inferior conforman una envoltura que encierra la capa externa y la capa interna de la estructura fija.
12. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 11, en la que las capas interna y externa están compuestas por FRP, FML o combinaciones de ellas.
13. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 12, en la que los materiales que componen las láminas están seleccionados entre fibras de carbono, fibra de vidrio, fibras plásticas, fibras de basalto, fibras de aramida, fibras de poliamidas, y metales.
14. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 13, en la que las capas interna y externa están compuestas por FRP que comprende fibra de carbono y FRP que comprende fibra de vidrio.
15. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 14, en la que las capas externa e interna son de FRP y la matriz polimérica comprende materiales seleccionados entre:
- resinas, preferentemente, resinas de poliéster, de poliamida, resinas de vinilester, resinas acrílicas, resinas epoxi, resinas fenólicas, resina uretano,
- materiales cementicios y
- geopolímeros,
y combinaciones de ellos
16. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 15, en la que las capas externa e interna son de FML y la matriz polimérica comprende materiales seleccionados entre:
- resinas, preferentemente, resinas de poliéster, de poliamida, resinas de vinilester, resinas acrílicas, resinas epoxi, resinas fenólicas, resina uretano y
- geopolímeros
y combinaciones de ellos.
17. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 16 que comprende al menos las siguientes capas concéntricas:
- una capa interna formada por al menos una lámina de un material seleccionado entre: FRP y FML, y cuya superficie libre forma el hueco interior central, longitudinal, de la estructura tubular,
- una capa intermedia, a la cual están unidas la capa interna y la capa externa por lados opuestos de la capa intermedia, dicha capa intermedia está formada por una bolsa de material flexible, que comprende un material de relleno,
- una capa externa, unida a la capa intermedia, dicha capa externa está formada por al menos una lámina de un material seleccionado entre: FRP y FML.
18. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 17, en la que la capa externa y la capa interna están formadas por el mismo número de láminas, siendo estas láminas de idéntica composición en ambas capas, pero estando dispuestas en la capa interna en orden inverso al que se encuentran en la capa externa.
19. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que la lámina más externa de la estructura y la lámina más interna de la estructura son de FRP que comprende fibra de carbono.
20. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que la lámina más interna de la capa externa y la lámina más externa de la capa interna de la estructura son de FRP que comprende fibra de vidrio.
21. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que la capa externa está formada por una lámina de FRP con fibra de carbono y una lámina de FRP con fibra de vidrio, mientras que la capa interna está formada, desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior, por láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso.
22. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que la capa externa está formada por dos láminas: una exterior de FML con fibra de carbono, y una interior unida a ella de FML con fibra de vidrio, y la capa interna está formada por dos láminas idénticas a las de la capa externa, de modo que en la capa interna la lámina de FML con fibra de carbono es la más interior de ellas.
23. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 18, en la que la capa externa está formada por una o varias láminas de FRP y FML, mientras que la capa interna está formada, desde la superficie más alejada del centro de la estructura hacia el interior, por láminas idénticas a las de la capa externa, colocadas en orden inverso.
24. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 23, en la que las láminas de fibras que conforman las capas interna y externa en la estructura tubular fija están formadas por fibras que están dispuestas en una misma dirección o en más de una dirección respecto al eje longitudinal de la estructura tubular fija.
25. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 24, en la que la que cada una de las láminas de fibras que conforman las capas interna y externa tienen un espesor comprendido entre 0,5 mm y 3 mm.
26. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 25, en la que la que la bolsa de la capa intermedia está rellena con un material expandible, preferentemente, una espuma, gas o un material cementicio.
27. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 26, que comprende además un revestimiento formado por una o más capas protectoras, decorativas o ambas.
28. Estructura tubular fija según una de las reivindicaciones 9 a 27, que comprende materiales FML microperforados.
29. Un procedimiento para fabricar una estructura tubular portátil definida en una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:
- disponer las láminas de las capas externa,
- disponer una doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia
- disponer las láminas de la capa interna
- realizar la unión de las láminas de la capa externa y por otro lado realizar la unión de las láminas de la capa interna
- unir las capas anteriores y
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
pudiendo ser realizadas las etapas en un orden distinto al orden en que aparecen mencionadas, y en particular, las dos últimas etapas pueden ser realizadas en orden inverso.
30. Un procedimiento según la reivindicación 29 que comprende:
- disponer las láminas de las capas externa extendidas,
- disponer sobre ellas la doble lámina de materia flexible que conformará la bolsa de la capa intermedia
- disponer sobre la doble lámina anterior, las láminas de la capa interna
- realizar la unión de todas las láminas anteriores por sus extremos
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno.
31. Un procedimiento según la reivindicación 29 o 30 que comprende:
- disponer una lámina plástica extendida
- disponer sobre ella las láminas de las capas externa
- disponer sobre ellas la doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia - disponer sobre la doble lámina anterior, las láminas de la capa interna
- disponer sobre las láminas de la capa interna una segunda lámina plástica
- realizar la unión de todas las láminas anteriores por sus extremos
- disponer al menos una válvula en la doble lámina de material flexible para la introducción de material de relleno,
disponer válvulas en las capas externa e interna para poder realizar en el emplazamiento final un proceso de infusión-vacío.
32. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 29 a 31, en el que las láminas de cada una de las capas externa e interna se unen entre sí mediante entrecosido.
33. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 29 a 32, en el que las capas externa e interna son unidas a la bolsa que conforma la capa intermedia mediante pegado.
34. Un procedimiento según de las reivindicaciones 29 a 33, que comprende:
- realizar un entrecosido de al menos dos mallas o láminas, una de fibra de carbono y otra de fibra de vidrio, para la capa interna y al menos otras dos láminas de los mismos materiales - con una distribución inversa respecto a la capa interna - para la capa externa - pegar los dos conjuntos de láminas entrecosidas a un lado y al opuesto de la bolsa de doble lámina que conformará la bolsa de la capa intermedia,
- colocación al menos una válvula para el rellenado en una doble lámina que conformará la bolsa de material flexible que a su vez conforma la capa intermedia
- sellado de bolsa de material flexible de la capa intermedia, en forma de tubo, dejando la abertura de la válvula o válvulas, la cual sirve para introducir un material expansivo y controlar la salida del exceso de material introducido.
35. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 29 a 34, que comprende, además,
- disponer la estructura tubular portátil, fabricada previamente, en el lugar de emplazamiento de la estructura tubular híbrida fija
- introducir una bolsa interna en el hueco interior de la estructura portátil
- rellenar la bolsa interna mediante inflado o inyección
- rellenar la bolsa polimérica intermedia con el material de relleno,
- extraer la bolsa interna
- aplicar el material que aglutina las láminas de las capas externa e interna de la estructura tubular de la etapa anterior, obteniendo la estructura tubular fija definida en la reivindicación 9.
36. Un procedimiento según la reivindicación 35, que comprende
- disponer la estructura tubular portátil, fabricada previamente, que comprende una envoltura plástica, en el lugar de emplazamiento de la estructura tubular fija
- introducir una bolsa interna en el hueco interior de la estructura
- rellenar la bolsa interna mediante inflado o inyección
- rellenar la bolsa de la capa intermedia con el material de relleno
- extraer la bolsa interna
- aplicar el material que aglutina las láminas de las capas externa e interna de la estructura tubular de la etapa anterior, mediante un proceso de infusión-vacío, obteniendo la estructura tubular fija.
37. Un procedimiento según la reivindicación 36, en el que el proceso de infusión-vacío, que se lleva a cabo después de la etapa de relleno de la capa intermedia, comprende:
- disponer al menos una válvula en la capa externa y al menos una válvula en la capa interna de la estructura a través de la cual se hace vacío
- disponer al menos una válvula en la capa externa y al menos una válvula en la capa interna de la estructura a través de la cual se inyecta el material de la matriz que aglutina las fibras.
- hacer vacío a través de las válvulas de vacío, mientras se inyecta el material de la matriz que aglutina las fibras a través de las válvulas de inyección de material.
38. Un procedimiento según una de las reivindicaciones 35 a 37, en el que:
la unión de las capas externa e interna se lleva a cabo mediante conectores dispuestos entre ambas, de modo que los conectores se colocan taladrando las capas, después de
retirar la bolsa interna de la estructura, y antes de aplicar el material que aglutina las láminas de las capas externa e interna.
39.
Un procedimiento según una de las reivindicaciones 35 a 37, en el que la unión de las capas externa e interna a la capa intermedia se lleva a cabo uniendo su contorno mediante un pegamento plástico flexible, como máximo en el 40 % de la superficie de las capas.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2808729 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20210301 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2808729 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20210707 |