ES2938233T3 - Protector - Google Patents

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ES2938233T3 ES16738873T ES16738873T ES2938233T3 ES 2938233 T3 ES2938233 T3 ES 2938233T3 ES 16738873 T ES16738873 T ES 16738873T ES 16738873 T ES16738873 T ES 16738873T ES 2938233 T3 ES2938233 T3 ES 2938233T3
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Mark Rebentrost
Daniel Knight
Thorsten Hauk
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D5/80—Ground anchors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

La invención se refiere a una funda de protección térmica cilíndrica (1, 60) para cubrir una longitud de un elemento estructural alargado (50), que comprende un sistema de aislamiento compuesto tipo sándwich (10, 12, 16, 18, 20) que tiene una conductividad térmica inferior o igual a 0,11 W/m.°C a 800°C y espesor inferior a 50 milímetros. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Protector
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una disposición de sistema de aislamiento para la protección térmica de elementos estructurales alargados. Por ejemplo, la presente invención se refiere a la protección térmica de estructuras cilíndricas incluyendo estructuras de soporte de carga cilíndricas, elementos de tracción y sus componentes de anclaje o cables tensionados que se encuentran en tendones de postensionado externos o cables de arriostrado incluyendo sus anclajes de extremo.
Dichos elementos estructurales alargados, y en particular dichos elementos de tracción, utilizan normalmente un material de alta resistencia, por ejemplo acero estirado en frío de alta resistencia, para permitir la transferencia de las fuerzas concentradas a través de elementos de peso ligero que presentan secciones transversales pequeñas, utilizados de manera notable para la transferencia de fuerzas en puentes, edificios, estructuras de contención de presión especiales, muros de contención y otras estructuras construidas principalmente de hormigón o acero. En muchos casos, estos elementos de tracción están pretensionados con el fin de aplicar una precarga significativa, también denominada preesfuerzo, a la estructura circundante.
Dicha invención se refiere a una envuelta cilíndrica para la protección térmica de elementos estructurales alargados, y de manera notable para tendones de postensionado, cables de arriostrado y similares. Una envuelta de este tipo forma una funda que debe ajustarse alrededor de una parte de recorrido de un cable, un tendón o un tubo. De manera más general esta envuelta puede servir como protección térmica para una longitud de cualquier elemento alargado estructural realizado a partir de acero de alta tracción u otros materiales de alta resistencia a la tracción susceptibles de daño térmico. Dicha envuelta puede adaptarse además en forma para proporcionar también protección para zonas en las que la parte de recorrido de un cable penetra a través de elementos de la estructura circundante o soportada. Dicha envuelta puede combinarse con una caperuza cilíndrica para proteger las terminaciones de extremo de tales cables.
Dicha invención se refiere también a una caperuza cilíndrica para la protección térmica de terminaciones de extremo de elementos estructurales, y de manera notable para anclajes de extremo de tendones de postensionado, cables de arriostrado o anclajes al suelo y similares. Una caperuza de este tipo forma una cubierta que debe instalarse sobre un anclaje/tubo, de manera notable un extremo de anclaje o un extremo de tubo. Esta caperuza puede servir, en particular, como protección térmica para el extremo de cualquier elemento alargado estructural realizado a partir de acero de alta resistencia a la tracción u otro material de alta resistencia a la tracción.
De manera más precisa, la presente invención se refiere a la protección frente a escenarios de carga térmica extrema que resultan por ejemplo de fuegos de hidrocarburos. Los elementos estructurales alargados en muchos tipos diferentes de estructuras pueden estar expuestos a tales eventos de fuego como resultado de accidentes o provocados deliberadamente, por ejemplo impacto de vehículos o barcos o derrames con el posterior quemado de combustible, el quemado de materiales hidrocarbonados utilizados en construcción u operaciones de mantenimiento u otros eventos no planificados durante la vida útil de la estructura que implican materiales hidrocarbonados en un estado sólido, líquido o gaseoso. Tales escenarios de carga extrema dan normalmente como resultado temperaturas que superan los 600°C, y en algunos casos que superan los 1000°C en entornos confinados o no confinados con duraciones que pueden superar ampliamente los 30 minutos, y en ocasiones superiores de 60 o incluso 90 minutos.
Los anclajes de extremo de dichos elementos alargados estructurales se basan convencionalmente en un anclaje mecánico mediante soporte directo o fricción o unión entre diferentes materiales para sujetar elementos sometidos a un alto esfuerzo en su extremo a la estructura circundante. Estos anclajes de extremo o bien pueden estar expuestos directamente a un evento de fuego o bien pueden experimentar un calentamiento excesivo cuando se produce un evento de fuego cerca de la longitud de recorrido del cable y el cable actúa posteriormente como conductor térmico.
Dichos anclajes de extremo participan en escenarios de carga generales satisfactorios de los elementos estructurales. Cuando se someten a temperaturas elevas, el porcentaje de relajación de los materiales de alta resistencia a la tracción aumenta normalmente y su resistencia disminuye. El acero de alta resistencia a la tracción estirado en frío se ve afectado particularmente por este fenómeno, ya que la ganancia de resistencia conseguida mediante la conformación en fría del acero durante su fabricación se invierte en gran medida por el calentamiento por encima de una temperatura crítica, dando como resultado en consecuencia una pérdida de fuerzas de preesfuerzo y una reducción general en la resistencia estructural. Además, un calentamiento excesivo puede conducir al deslizamiento o fallo del elemento sometido a esfuerzo en el anclaje de extremo. El hormigón circundante u otras capas estructurales o protectoras a lo largo de la envergadura de un elemento protege(n) a menudo el acero de alta resistencia frente a aumento de temperatura no deseable de este tipo, dando como resultado la probabilidad de una relajación térmica extensa y pérdida de resistencia. Sin embargo, las disposiciones de anclaje de extremo, así como elementos de tracción externos a una estructura, siguen siendo susceptibles ya que los anclajes están normalmente expuestos a las temperaturas elevadas durante un evento térmico extremo.
Posteriormente, la alta carga térmica sobre tales elementos estructurales alargados sometidos a un alto esfuerzo, incluyendo sus terminaciones de extremo, aumenta la probabilidad de relajación del acero, fallo del tendón o deslizamiento del anclaje o que se produzca un fallo, dando como resultado una pérdida global de fuerza de preesfuerzo o resistencia final. Debido al hormigón circundante y la unión desarrollada entre los tendones de acero de alta tracción, realizados a partir de hebras y alambres, se reducen las consecuencias de la carga térmica en los cables postensionados convencionales internos a un hormigón u otra estructura. Sin embargo, los cables externos, en particular los cables de postensionado externos a la estructura o los cables de arriostrado, siguen siendo altamente susceptibles a carga térmica debido a que están expuestos durante un evento de fuego externo. Por tanto, el riesgo de relajación del acero, fallo del tendón o deslizamiento del anclaje como resultado directo de un evento de fuego externo es significativamente mayor para un cable de postensionado externo o un cable de arriostrado. Debido a la manera concentrada en la que tales cables transfieren cargas y el bajo nivel de redundancia, la seguridad estructural de estructuras de ingeniería civil que contienen tendones de postensionado externos, arriostramientos de cable u otros cables expuestos, tales como puentes, vigas, largueros, torres soportadas por cable o mástiles o sistemas de techo suspendido pueden verse gravemente afectados por la pérdida de un cable en un evento de fuego.
La parte de recorrido de elementos estructurales alargados tales como cables de postensionado externos y en particular cables de arriostrado puede moverse libremente bajo diversos efectos, tales como cambios en la elongación longitudinal, la variación de la comba de un cable debido a cambios en la fuerza de cable axial o cambios de su alineamiento deformado debido a cargas laterales cambiantes, tales como fuerzas de resistencia al viento, o debido a vibraciones provocadas por la excitación del cable debido a efectos del viento o por la excitación a través de acoplamiento con vibraciones de la estructura provocadas por cargas fluctuantes u otros efectos externos. Como resultado, la curva geométrica que adopta la parte de recorrido del cable puede variar y pueden producirse movimientos relativamente grandes en relación con la estructura circundante o soportada y el anclaje de extremo del cable. Estos movimientos pueden permanecer sin restricción o, si se consideran perjudiciales para el rendimiento del cable (flexión en el anclaje, fatiga, daño por un impacto mecánico entre el cable y la estructura circundante, reducción inaceptable de confort para el usuario de la estructura), controlarse o limitarse mediante la utilización de guías, topes o amortiguadores ajustados entre la parte de recorrido del cable y la estructura circundante. Es conocido amortiguar dichos movimientos relativos mediante medios viscoelásticos o medios que actúan mediante roce o fricción. Dichos medios de amortiguación están conectados al cable a cierta distancia del anclaje de extremo con el fin de desarrollar el rendimiento de amortiguación requerido.
Dada la naturaleza flexible de dichos cables y la necesidad de permitir movimientos grandes, cualquier envuelta de protección térmica proporcionada para la longitud de recorrido del cable tiene que ser capaz de adaptar su forma a la línea de comba cambiante del cable, así como permitir desplazamientos locales relativamente grandes en la superficie de contacto entre los elementos de protección térmica y la estructura circundante. Además, el peso propio de la envuelta tiene que seguir siendo pequeño en comparación con el peso propio del cable si está soportada por el cable con el fin de no aumentar excesivamente la comba del cable.
Dada la necesidad de ajustar guías, topes o amortiguadores para limitar los movimientos relativos entre el cable y la estructura circundante o soportada, es necesario que cualquier envuelta de protección térmica se retire fácilmente para el propósito de inspección, mantenimiento y posible reemplazo de tales dispositivos durante la vida útil de la estructura. Por tanto, la envuelta tiene que ser de peso ligero y modular.
Dichos cables de arriostrado soportan normalmente tableros de puente, estructuras de techo suspendidas o mástiles y torres altos que están todos expuestos a cargas de viento horizontales. Las cargas horizontales generadas por la resistencia al viento sobre los cables de arriostrado pueden ser una parte sustancial de la carga horizontal total sobre la estructura (superando en algunos casos el 50% de la carga de viento horizontal total). Por tanto, es de importancia máxima minimizar la resistencia al viento limitando el diámetro externo de los cables de arriostrado y ajustándolos con superficies optimizadas aerodinámicamente. Por tanto, cualquier envuelta de protección térmica ajustada al cable tiene que seguir siendo de diámetro pequeño.
A diferencia de los cables de arriostrado y algunos otros tipos de cables externos que no están unidos a la estructura, la presencia de la encapsulación de lechada en tendones de postensionado unidos tiende a reducir las consecuencias de carga térmica localizada sobre el tendón de acero de alta tracción realizado a partir de hebras o alambres debido a la unión desarrollada entre las hebras/alambres y el hormigón circundante. Sin embargo, las consecuencias del movimiento y la relajación del anclaje sobre los tendones no unidos tienden a ser más graves debido a una pérdida global de la integridad de los elementos ya que se elimina la capacidad de transferir fuerzas entre el tendón y el hormigón a través de la unión de lechada desarrollada.
Dichos efectos negativos son siempre delicados para mantener la seguridad de estructuras de ingeniería civil que contienen tendones de postensionado, arriostramientos de cable o anclajes al suelo, tales como puentes, sistemas de techo suspendido y muros de contención, siendo los criterios de seguridad incluso más exigentes en el caso de cables de postensionado y un anclaje de extremo de postensionado presentes en instalaciones nucleares y estructuras de contención.
Descripción de la técnica relacionada
Se conocen muchas clases de métodos y sistemas de aislamiento térmico de tubos. Sin embargo, dichos sistemas se desarrollan específicamente para reducir el flujo exotérmico desde el elemento cubierto, mientras que dicha invención está diseñada específicamente para proteger el elemento cubierto frente a una fuente de carga térmica externa, tal como fuego.
Además, las propiedades de aislamiento térmico de estos materiales de aislamiento convencionales no son suficientes en la protección de elementos estructurales durante escenarios de carga térmica extrema que superan normalmente temperaturas de 1000°C durante duraciones de exposición de 30 minutos o más.
Alternativamente, productos intumescentes aplicados en superficie forman un recubrimiento protector para elementos estructurales, de modo que cuando se exponen a una carga por fuego durante un intervalo de exposición pequeño, se proporciona un elemento protección satisfactorio. Sin embargo, dichos métodos y materiales no proporcionan una protección prolongada ya que normalmente fallan a la hora de reducir la conducción de energía térmica al interior del elemento estructural durante intervalos de exposición a alta temperatura prolongados. Además, son susceptibles a un daño mecánico ya que no pueden cubrirse mediante capas protectoras adicionales debido a la necesidad de permitir su expansión libre para conseguir la función protectora.
El documento WO2007093703 se refiere a un dispositivo de protección frente al fuego para un cable de arriostrado formado por dos mantos enrollados alrededor del cable, y que se solapan entre sí. Además, una carcasa externa está cubriendo los mantos apilados, estando esta carcasa externa realizada a partir de polietileno de alta densidad (HDPE). Un dispositivo de protección frente al fuego de este tipo no es adecuado para una protección térmica de alto nivel a menos que se utilice un grosor aumentado de material aislante, lo que conduce a un peso aumentado y no deseable y grandes dificultadas en la instalación, especialmente en el área de superficie de contacto en la que el cable penetra en la estructura soportada, así como cualquier guía, tope o amortiguador que pueda tener que ajustarse.
El documento WO2012052796 proporciona un tubo rígido térmicamente aislante dispuesto alrededor de un cable de arriostrado con un material térmicamente aislante que presenta un grosor mínimo que requiere un canal de aire entre el tubo aislante y el cable y una diferencia de altura significativa para conseguir la evacuación de calor mediante convección. Una disposición de este tipo es rígida y, por tanto, no puede acomodar la flexión que se produce a lo largo de la longitud de recorrido del cable bajo una comba de cable variable o los grandes desplazamientos relativos en la superficie de contacto en la que el cable penetra en la estructura soportada durante condiciones de funcionamiento normales. Una disposición de este tipo solo puede garantizar la liberada de movimiento requerida del cable proporcionando un espacio de aire muy grande entre el tubo rígido y el cable, dando como resultado un aumento significativo del diámetro del cable, que presenta un impacto no deseable sobre el aspecto visual del cable, que aumenta el juego lateral requerido con respecto a partes adyacentes de la estructura y que aumenta la resistencia al viento del cable.
Breve sumario de la invención
Es un objetivo de la presente invención proporcionar una envuelta cilíndrica de protección térmica y una caperuza de protección térmica que mitiguen u obvien por lo menos algunas de las desventajas mencionadas anteriormente.
Este objetivo se alcanza mediante solución propuesta en la reivindicación 1.
Preferentemente, para un grosor menor que 50 milímetros, dicho sistema de aislamiento compuesto de tipo sándwich presenta una conductividad térmica a 800°C menor que o igual a 0.10 W/m.°C y preferentemente menor que o igual a 0.09 W/m.°C. Una envuelta de protección térmica de este tipo forma una construcción compuesta de múltiples capas delgada desarrollada para la protección térmica prolongada extrema de la longitud de elementos estructurales alargados, tales como cables de postensionado externos, arriostramientos de cable, elementos de suspensión de techo, perfiles de acero y extremos de tubos, y en particular tendones de postensionado y anclajes de extremo de arriostramiento de cable.
La invención se refiere también a un dispositivo de protección térmica que comprende la envuelta de protección térmica cilíndrica y una caperuza cilíndrica de protección térmica que forma una protección térmica prolongada en el extremo de terminaciones de extremo de elementos estructurales alargados.
La invención se refiere también a un dispositivo estructural alargado que comprende un cable tensionado (o cualquier otro elemento estructural alargado) con una parte de recorrido y por lo menos una parte de anclaje en el extremo del cable, y por lo menos una envuelta de protección térmica tal como se describió previamente, cubriendo dicha envuelta de protección térmica cilindrica una longitud del cable de recorrido que se extiende desde la parte de anclaje.
Opcionalmente, este dispositivo estructural alargado comprende además una cubierta externa que rodea la envuelta de protección térmica.
Otro aspecto de la invención se refiere a una caperuza cilíndrica de protección térmica con un extremo cerrado unilateral, comprendiendo dicha caperuza una pared cilíndrica y una pared de extremo, definiendo dicha pared cilíndrica una abertura para la introducción del extremo de un elemento alargado, comprendiendo dicha pared cilíndrica y dicha pared de extremo un sistema de aislamiento compuesto que incluye por lo menos:
- una primera capa externa que presenta un lado externo protector,
- una segunda capa que cubre el lado interno de dicha primera capa externa, siendo dicha segunda capa un tejido realizado a partir de filamento e hilos reforzados, y
- una tercera capa que cubre el lado interno de la segunda capa y que comprende una capa de aislamiento térmico realizada esencialmente de fibras,
estando por lo menos dos capas cosidas entre sí.
Una caperuza cilíndrica de este tipo forma una caperuza de protección de aislamiento térmico que comprende una construcción compuesta de múltiples capas desarrollada para la protección térmica prolongada extrema de terminaciones de extremo de elementos estructurales alargados, tales como cables de postensionado, arriostramientos de cable, anclajes al suelo, perfiles de acero y extremos de tubos, y en particular tendones de postensionado y anclajes de extremo de arriostramiento de cable.
La presente invención comprende una primera capa externa duradera que presenta un lado externo protector, que es un lado externo metálico, similar a metálico o no metálico, tal como un tejido aluminizado o cualquier otra capa reflectante, para la protección mecánica de la construcción compuesta y una reflexión de calor aumentada de la radiación térmica. Esta primera capa externa está fijada preferentemente con costura entre capas a una serie de materiales de aislamiento térmico dispuestos específicamente. Los materiales de aislamiento térmico consisten preferentemente en materiales tanto semirrígidos como conformables, lo que posibilita que la caperuza compuesta forme una forma cilíndrica general para una fabricación de tamaño genérico.
La segunda capa y tercera capa forman, cada una, una capa aislante compuesta, están preferentemente intercosidas, y se solapan una respecto a la otra con el fin de proporcionar una cubierta extensa del sistema protegido (elemento alargado tal como un anclaje de extremo de cable tensionado) y aumentar la eficacia global del sistema. Cada capa compuesta abarca la circunferencia de la caperuza de protección cilíndrica y consiste en diversos materiales aislantes potenciales, de baja conductividad térmica, con el fin de proporcionar tanto una resistencia añadida como una conducción térmica reducida. Por ejemplo, la tercera capa comprende numerosos materiales de aislamiento térmico de los tipos tanto fibroso como poroso.
Otras estipulaciones según la invención se presentan más adelante en la presente memoria en relación con algunas formas de realización posibles.
Breve descripción de los dibujos
La invención se entenderá mejor con la ayuda de la descripción de una forma de realización proporcionada a título de ejemplo e ilustrada mediante las figuras, en las que:
La figura 1A muestra una vista isométrica de una forma de realización de una sección de una envuelta cilíndrica de protección térmica según la invención.
La figura 1B muestra una vista isométrica de una forma de realización alternativa de la envuelta de protección térmica cilíndrica de la figura 1A,
Las figuras 1C y 1D muestran respectivamente una visión general de extremo y un detalle de la junta longitudinal de la forma de realización alternativa de la figura 1B
La figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de protección térmica, con una envuelta de protección térmica según la invención, montada sobre un sistema de cables de arriostrado de una estructura de ingeniería civil.
La figura 3 es una vista en perspectiva del sistema de cables de arriostrado de la figura 2 con un dispositivo de protección térmica que incluye una caperuza de protección térmica montada sobre el anclaje y una envuelta de protección térmica según la invención montada sobre la longitud de la parte de recorrido que se extiende desde el anclaje y que cubre también el área de superficie de contacto entre la estructura de ingeniería civil y el cable.
La figura 4 es una sección longitudinal del sistema de cables de arriostrado con el dispositivo de protección térmica de la figura 3.
La figura 4A muestra la sección de los elementos adyacentes de la tercera parte de la envuelta de protección térmica según la dirección IVA-IVA de la figura 4.
Las figuras 5 y 6 son vistas parciales ampliadas de la figura 4.
La figura 7 muestra una vista isométrica de una realización de una caperuza cilíndrica de protección térmica.
La figura 8 es una vista en sección longitudinal de la caperuza de protección térmica cilíndrica de la figura 7.
La figura 9 es una vista en perspectiva de una banda de cierre desmontable utilizada para la instalación de la caperuza de protección térmica cilíndrica de las figuras 7 y 8.
La figura 10 es una vista en perspectiva de una caperuza de protección térmica cilíndrica transparente montada sobre un anclaje de cable de arriostrado.
La figura 11 es una vista en perspectiva de una caperuza de protección térmica montada sobre un anclaje de cable de arriostrado, tras una instalación completa.
Descripción detallada de posibles formas de realización de la invención
Como se muestra en la forma de realización de la figura 1A, la envuelta de protección térmica 1 forma una funda de forma tubular, abierta en ambos extremos. Por tanto, la envuelta de protección térmica 1 tubular está formada por una pared 2 que consiste en capas que forman un sándwich. Estas capas forman un sistema de aislamiento compuesto. Preferentemente, el grosor y las dimensiones (incluyendo los diámetros cuando se forma la envuelta) de las capas individuales de materiales de aislamiento térmico son tal, que hay un contacto entre las capas adyacentes. En una configuración de este tipo, las capas están apiladas en la estructura de tipo sándwich del sistema de aislamiento compuesto. Por tanto, una gran abertura circular 3 está formada en ambos extremos de la envuelta de protección térmica 1 tubular, para permitir la introducción sobre el elemento 80 que debe protegerse. La envuelta 1 presenta una forma tubular con una sección que puede ser circular o no circular (por ejemplo, una forma tal como ovalada, elíptica, rectangular, cuadrada, de otro cuadrilátero o más generalmente otras formas poligonales).
En otra forma de realización mostrada en la figura 1B, la envuelta de protección térmica 1 tubular está ajustada además con una o varias juntas 4 longitudinales que permiten la apertura de la sección tubular y por tanto el reajuste sobre un elemento ya instalado que debe protegerse. Con el fin de no aumentar el diámetro global del sistema de protección térmica en la junta 4 longitudinal, los materiales que forman el solapamiento están preferentemente escalonados, dando, por tanto, como resultado un grosor de material continuo alrededor de la circunferencia del sistema. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 1C y la figura 1D, a lo largo de la junta 4, y para los dos bordes longitudinales de la envuelta 1, que se extiende en la dirección del cable 50, las capas externas 10, 12 y 16 forman conjuntamente un primer escalón 41 y las capas internas 18 y 20 forman conjuntamente un segundo escalón 42, desfasado con respecto al primer escalón 41. La dirección del desfase entre el primer escalón 41 y el segundo escalón 42 está invertido para los bordes longitudinales de la envuelta 1, de modo que la formación de la junta longitudinal 4 se obtiene a través del tope de estos dos bordes longitudinales de la envuelta 1, cuya forma es por tanto complementaria y pueden ajustarse entre sí con contacto.
En la forma de realización mostrada, el sistema de aislamiento compuesto se compone de cinco capas, mencionadas a continuación en la presente memoria como primera capa 10, segunda capa 12, tercera capa 16, cuarta capa 18 y quinta capa 20, desde la capa más externa hasta la capa más interna del sistema de aislamiento compuesto.
La primera capa 10 es una capa protectora formada de material metálico, similar a metálico o no metálico que está realizado preferentemente a partir de un material reflectante, tal como tejido reflectante aluminizado. Más generalmente, esta primera capa 10 presenta preferentemente una capa externa similar a metálica que refleja energía térmica. Esta primera capa externa 10 proporciona la estratificación externa de dicho sistema de aislamiento compuesto y de envuelta envuelta de protección térmica 1 cilíndrica: forma una cubierta externa. Preferentemente, esta es una cubierta externa protectora que proporciona protección al resto de la envuelta 1, de manera notable frente a daños mecánicos (tal como ataque por ácido o desgaste) y/o exposición atmosférica (tal como protección frente a rayos ultravioletas). Para presentar la forma de una funda con dos extremos abiertos, en cuanto a otras capas, la primera capa (externa) 10 está formada, por ejemplo, por una pieza rectangular unida entre sí mediante costura 14 para formar una cubierta que abarca la totalidad de dicha área externa de envuelta.
Esta primera capa 10, tal como un tejido reflectante aluminizado, sirve en una forma de realización para reflejar radiación térmica, reduciendo así la entrada de energía térmica al interior de capas internas posteriores del sistema de aislamiento compuesto. Esta primera capa 10 sirve también como aislamiento térmico. Al ser la capa expuesta de la envuelta de protección térmica 1, la primera capa 10 es preferentemente duradera, resistente al agua y presenta una alta resistencia al desgarro.
Al ser susceptible al entorno y estar expuesta a la manipulación durante la instalación, es preferible que la costura de hilo 14 sea de un ligamento cosido doble para proporcionar robustez del sistema. Además, como composición preferida del material de hilo de la costura 14, puede elegirse acero inoxidable u otro material de alta temperatura tal como fibra de vidrio o fibra a base de Kevlar, o materiales de alta resistencia, de alta temperatura, similares, o cualquier mezcla de los mismos.
En algunos casos, la primera capa 10 puede omitirse: esto puede producirse particularmente cuando otro elemento externo cubre, y por tanto protege, el sistema de aislamiento compuesto. Por ejemplo, puede proporcionarse una protección externa mediante otros medios, es decir, por ejemplo, un tubo externo (no ilustrado en las figuras 1A y 1B) que envuelve la envuelta de protección térmica 1, tubo externo que puede ser un tubo de HDPE o un tubo de acero.
La segunda capa 12 forma la capa debajo de la primera capa 10 (o esta segunda capa 12 constituye una primera capa externa cuando no hay una capa 10). La segunda capa 12 está cubriendo la superficie lateral interna de la primera capa 10. Esta segunda capa 12 se sitúa directamente contra el lado interno de la primera capa 10. Preferentemente, la segunda capa 12 está intercosida biaxialmente a la primera capa 10 con la costura 14. De ese modo, la primera y segunda capas 10 y 12 forman conjuntamente un conjunto externo del sistema de aislamiento compuesto y de la envuelta de protección tubular 1. De manera más precisa, la primera capa 10 está formada por la pieza rectangular mencionada anteriormente con dos extremos que se solapan en la superficie de contacto circunferencial y están cosidas. Por tanto, la primera capa 10 está cosida individualmente con la costura 14. Además, la segunda capa 12 presenta un diseño análogo al de la primera capa 10, estando la posición circunferencial de los extremos solapantes de la pieza rectangular para la segunda capa 12 escalonados con respecto a la posición circunferencial de los extremos solapantes de la pieza rectangular de la primera capa 10. La primera capa 10 y la segunda capa 12 se ponen de modo que las conexiones cosidas estén escalonadas proporcionando una cubierta continua fuera o dentro de la respectiva costura. La costura 14 mencionada previamente está realizada con una hiladura resistente térmica 15.
Según la invención, la segunda capa 12 es un tejido que consiste en filamentos e hilos. Estos hilos pueden ser hilos reforzados: sirven para reforzar los filamentos del tejido. Por tanto, la segunda capa 12 es esencialmente un tejido de filamento continuo primario. Preferentemente, el tejido es un tejido de aislamiento de alta resistencia. Además, preferentemente, el tejido es un tejido resistente a alta temperatura. En consecuencia, la segunda capa 12 aporta cohesión dentro del sistema de aislamiento compuesto.
Preferentemente, dichos filamentos consisten principalmente en un tejido, preferentemente tejido mineral, por ejemplo, un tejido de vermiculita. Esta segunda capa 12 sirve como tejido reforzado de alta temperatura para una protección térmica añadida y una resistencia global añadida para la envuelta de protección térmica 1. La segunda capa 12 contribuye a la integridad estructural del sistema de aislamiento compuesto.
Dirigida hacia el lado interno de dicha segunda capa 12 se sitúa la tercera capa 16 realizada a partir de o formada principalmente por una capa de aislamiento térmico que está realizada esencialmente a partir de fibras. Estas fibras se forman preferentemente mediante materiales minerales. Preferentemente, dichas fibras de dicha tercera capa 16 están realizadas a partir de cualquiera de los siguientes materiales: material cerámico, de vidrio u otro material mineral. Por tanto, dicha capa de aislamiento térmico es preferentemente lana cerámica, una lana de vidrio o cualquier material similar. Esta tercera capa 16 forma preferentemente una capa de aislamiento térmico de lana, con fibras que pueden ser de una composición mineral o de vidrio con una densidad aparente total en relación con el nivel de protección térmica requerido. La tercera capa 16 está cubriendo toda la superficie lateral interna de la segunda capa 12. Esta tercera capa 16 se sitúa directamente contra el lado interno de la segunda capa 12.
En una forma de realización, la tercera capa está formada por una lana cerámica fibrosa que potencia las propiedades de aislamiento térmico con una baja conductividad térmica.
En una forma de realización preferida, dicha tercera capa 16 presenta una conductividad térmica a 200°C igual a o menor que 0.08 W/m.°C, y preferentemente igual a o menor que 0.06 W/m.°C a 200°C. En una forma de realización preferida, dicha tercera capa 16 presenta una conductividad térmica a 200°C comprendida entre 0.04 y 0.07 W/m°C. Dicha tercera capa 16 presenta preferentemente una conductividad térmica a 400°C igual a o menor que 0.15 W/m.°C a 400°C, y preferentemente igual a o menor que 0.1 W/m°C. En una realización preferida, dicha tercera capa 16 presenta una conductividad térmica a 400°C comprendida entre 0.05 y 0.15 W/m°C. Dicha tercera capa 16 presenta preferentemente una conductividad térmica a 800°C igual a o menor que 0.3 W/m, y preferentemente igual a o menor que 0.2 W/m.°C. En una realización preferida, dicha tercera capa 16 presenta una conductividad térmica a 800°C comprendida entre 0.15 y 0.3 W/m°C. Dicha tercera capa 16 presenta preferentemente una conductividad térmica a 1000°C igual a o menor que 0.5 W/m.°C, y preferentemente igual a o menor que 0.3 W/m.°C. En una realización preferida, dicha tercera capa 16 presenta una conductividad térmica a 1000°C comprendida entre 0.2 y 0.5 W/m°C.
En una forma de realización, dicha tercera capa 16 comprende una envuelta que define compartimentos independientes llenados con dichas fibras. Por ejemplo, dichos compartimentos son bolsillos cosidos de manera cruzada. Este acolchado de la tercera capa 16 contribuye a la durabilidad, y permite el aislamiento de esta tercera capa para que siga siendo más rígida para impedir el plegado o la formación de arrugas durante la manipulación e instalación de la envuelta de protección térmica 1.
Preferentemente, el sistema de aislamiento compuesto comprende una cuarta capa 18 que cubre el lado interno de la tercera capa 16, con un material de aislamiento térmico microporoso. Este material de aislamiento térmico microporoso, tal como material de silicato de calcio microporoso, forma una barrera de aislamiento térmico de alta temperatura.
Dicha cuarta capa 18 presenta preferentemente una conductividad térmica a 400°C igual a o menor que 0.035 W/m.°C, y preferentemente igual a o menor que 0.03 W/m.°C. En una forma de realización preferida, dicha cuarta capa 18 presenta una conductividad térmica a 400°C comprendida entre 0.025 y 0.035 W/m.°C. Dicha cuarta capa 18 presenta preferentemente una conductividad térmica a 600°C igual a o menor que 0.05 W/m.°C, y preferentemente igual a o menor que 0.04 W/m.°C. En una forma de realización preferida, dicha cuarta capa 18 presenta una conductividad térmica a 600°C comprendida entre 0.035 y 0.05 W/m°C. Dicha cuarta capa 18 presenta preferentemente una conductividad térmica a 800°C menor que o igual a 0.1 W/m.°C, y preferentemente igual a o menor que 0.07 W/m.°C. En una realización preferida, dicha cuarta capa 18 presenta una conductividad térmica a 800°C comprendida entre 0.04 y 0.1 W/m°C.
Esta cuarta capa 18 se sitúa directamente contra el lado interno de la tercera capa 16. La cuarta capa 18 está cubriendo toda la superficie lateral interna de la tercera capa 16.
En una forma de realización, dicha cuarta capa 18 comprende una envuelta que define compartimentos independientes llenados con dicho material de aislamiento térmico microporoso. Por ejemplo, dichos compartimentos son bolsillos cosidos de manera cruzada de un tamaño predefinido basado en los requisitos dimensionales de la envuelta de protección térmica 1.
En una forma de realización, dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende una sílice y/o silicato de calcio y/o silicato de alúmina. Preferentemente, dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende sílice pirógena.
En una forma de realización, dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende partículas. Dichas partículas están realizadas preferentemente a partir de o realizadas esencialmente a partir de sílice y/o silicato de calcio y/o alúmina.
En una forma de realización, dicho sistema de aislamiento compuesto es hidrófobo. En una forma de realización, dicha cuarta capa 18 es hidrófoba.
La tercera capa 16 forma un panel maleable en el espacio intermedio entre la cuarta capa 18 y la segunda capa 12.
Preferentemente, dicha tercera capa 16 y dicha cuarta capa 18 están unidas entre sí, por ejemplo, mediante costura entre capas 14. Dependiendo del tamaño total de dicha envuelta de protección térmica 1, puede ser necesario utilizar múltiples paneles tanto para la tercera capa 16 como para la cuarta capa 18, con lo que se requiere el solapamiento de los bordes de estos paneles en varias ubicaciones en la superficie de contacto circunferencial de cada respectiva capa 16 y 18. El escalonamiento de solapamiento a lo largo de la circunferencia consigue una eficiencia de protección térmica aumentada. La manera en la que se consigue el solapamiento debe ser tal, que no que material en exceso, de modo que resulte una estratificación superpuesta de ajuste estrecho como en la figura 1.
Una técnica de construcción escalonada se implementa para la conexión cruzada de las capas de tejido para envolver la superficie de contacto circunferencial, así como estar escalonada entre capas posteriores. Se prefiere un método de este tipo para eliminar la probabilidad de que se forme un paso térmico entre las capas apiladas 10, 12, 16, 18 yen la superficie de contacto de cada par decapas adyacentes entre las capas apiladas 10, 12, 16, 18.
Como se muestra en la figura 1, en una forma de realización se utiliza una quinta capa 20 como capa interna en el sistema de aislamiento compuesto. Una quinta capa 20 de este tipo se sitúa contra el lado interno de la cuarta capa 18. Una quinta capa 20 de este tipo es una capa duradera. Preferentemente, dicha quinta capa 20 comprende un tejido de vidrio. Dicha quinta capa 20 proporciona la protección necesaria de dicha cuarta capa 18 ya que la fabricación, manipulación e instalación de la envuelta puede dar como resultado un daño de capa estructural.
En una forma de realización, la quinta capa 20 forma la capa de superficie de contacto entre las capas de tejido que forman dicho sistema de aislamiento compuesto y un tubo 80. Preferentemente, dicho tubo 80 está realizado a partir de un material termoplástico, por ejemplo, un polietileno. En una forma de realización, dicho tubo 80 proporciona el revestimiento externo de un cable de acero de alta tracción 50, por ejemplo, un cable de arriostrado, para el que proporciona el espacio de instalación y la protección mecánica necesarios. El cable 50 puede o bien ser un elemento macizo o bien estar constituido de un grupo de alambres paralelos o trenzados o grupos de hebras realizadas a partir de alambres enrollados helicoidalmente alrededor de un alambre de núcleo. En ese caso, dicho tubo 80 se sitúa entre dicha parte de recorrido del cable 50 y la envuelta de protección térmica 1 como se muestra en las figuras 1A y 1B. En otra forma de realización, dicho tubo 80 forma parte integral del cable de arriostrado, por ejemplo, al extruirse sobre el cable de arriostrado prefabricado durante su fabricación o con un espacio entre dicho tubo 80 y el cable 50, llenándose tal espacio con un material de inyección, por ejemplo, grasa, cera o lechada de cemento. En otra forma de realización, en la que no es necesario proporcionar un espacio de instalación, dicho tubo 80 puede omitirse y la quinta capa 20 es directamente adyacente al cable 50.
En una forma de realización, el sistema de aislamiento compuesto de la envuelta de protección térmica 1 (o de la caperuza de protección térmica 5 descrita más adelante) comprende por lo menos cuatro capas de aislamiento térmico formando por lo menos una capa una capa externa y que comprende un tejido reflectante, comprendiendo una capa un tejido térmico de alta resistencia, comprendiendo una capa una capa de aislamiento térmico a base de lana fibrosa y comprendiendo una capa paneles de bolsillo flexibles llenos de polvo.
En otra forma de realización, el sistema de aislamiento compuesto de la envuelta de protección térmica 1 comprende por lo menos tres capas de aislamiento térmico comprendiendo por lo menos una capa un tejido térmico de alta resistencia, comprendiendo una capa una capa de aislamiento térmico a base de lana fibrosa y comprendiendo una capa paneles de bolsillo flexibles llenos de polvo.
Una envuelta de protección térmica 1 de este tipo se ha sometido a prueba según la norma ISO 834 (1975) “Ensayos de resistencia al fuego-Elementos de construcción para edificios”. La norma ISO 834:1975 establece la resistencia de componentes de construcción sujetos a condiciones de carga térmica estándar. Un dispositivo de protección térmica según la presente invención se ha sometido a prueba tras instalarse posteriormente sobre el extremo de anclaje de un cable de esfuerzo ubicado en un sustrato de hormigón. Estas pruebas se han realizado con éxito según la curva de temperatura mostrada en la norma ISO 834:1975, que alcanza una temperatura ambiental de 1050°C, tras 120 minutos. Además, otras pruebas más drásticas se han realizado con éxito con el dispositivo de protección térmica que incluye una envuelta y una caperuza, según la curva de hidrocarburos a la que se hace referencia en la norma europea EN 1991-1-2, sección 3.2.3, concretamente con una temperatura que alcanza los 1100°C tras 30 minutos.
La envuelta de protección térmica cilindrica 1, y más generalmente el sistema de aislamiento compuesto, también sirve para la protección frente a otra fuente térmica tal como impactos medioambientales: exposición a la luz del sol directa, cualquiera cambio en la temperatura ambiental de fuentes distintas del fuego.
Las figuras 2 a 6 describen una envuelta de protección térmica 60 que forma una funda para la protección de una parte de un elemento estructural alargado que forma un cable tensionado 50, por ejemplo, un cable de arriostrado.
En este caso, el sistema de aislamiento térmico compuesto de tipo sándwich realizado a partir de las capas de protección frente al fuego descritas previamente (opcionalmente la primera capa 10, la segunda capa 12, la tercera capa 14, la cuarta capa 16 y opcionalmente la quinta capa 18) protege en una realización preferida elementos críticos de un cable de arriostrado en el área en la que pueden quedar expuestos a un evento de fuego. Utilizando una envuelta de protección térmica 60 formada con dicho sistema de aislamiento térmico compuesto de tipo sándwich, puede obtenerse una protección térmica adecuada de partes de un cable tensionado 50, incluyendo el tubo de guía 55, el sistema de guiado 70, el desviador o el amortiguador 72, y otros componentes que forman parte de un anclaje 52 (véanse la figura 4 a la figura 6).
En las figuras 2 a 5, una caperuza de protección térmica 5 es visible en el lado izquierdo mientras cubre un anclaje 52 fijado a un apoyo de transferencia de carga de la estructura de ingeniería civil, por ejemplo, un bullón o panel 51 del tablero de puente 100, y una envuelta de protección térmica 60 prolonga la protección térmica del cable tensionado 50 desde el otro lado del elemento de transferencia de carga.
Para ese fin, la envuelta de protección térmica 60 y la caperuza de protección térmica 5 están formadas por un sistema de aislamiento térmico compuesto de tipo sándwich. Concretamente, la envuelta de protección térmica 60 contiene posiblemente la primera capa 10, segunda capa 12, tercera capa 14 y cuarta capa 16, tal como se describió previamente en relación con la envuelta de protección térmica 1 o 60, y que se superponen, y la envuelta de protección térmica 60 envuelve una longitud de la parte de recorrido del cable tensionado 50 que se extiende desde el anclaje 52.
En la figura 2, el cable tensionado 50 está montado sobre un tablero de puente 100, a través de un bullón o panel 51 que forma una parte del sustrato de hormigón. El anclaje 52 (extremo de cable tensionado) y la caperuza de protección térmica 5 se extiende por debajo del tablero de puente 100. La parte de recorrido del cable tensionado 50 y la envuelta 60 se extienden por encima del tablero de puente 100. El cable anclaje 52 puede alternativamente estar ubicado también por encima del tablero de puente 100 y conectado al mismo por medio de un elemento de acero u hormigón tal como el panel 51 y sobresalir hacia arriba del tablero de puente 100: en esta situación, la parte de extremo del cable 50, la envuelta de protección térmica 60 y la caperuza 5 están desfasadas hacia arriba con respecto a su posición en la figura 2.
En la forma de realización ilustrada y preferida mostrada en la figura 4, la envuelta de protección térmica 60 comprende tres partes 61,62, 63. De manera más precisa, dicha envuelta 60 presenta tres partes que comprenden una primera parte cilíndrica 61 con un primer diámetro para cubrir la longitud de un elemento estructural alargado cerca de un anclaje 52, una segunda parte 62 conformada como tronco de un cono y que se extiende desde la primera parte cilíndrica 61 con un diámetro que se reduce, y una tercera parte cilíndrica 63 con un tercer diámetro que es menor que el primer diámetro. En algunos casos, cualquiera de las tres partes 61, 62 y 63 se omite si la respectiva área no está expuesta a un evento de fuego.
La primera parte 61 forma una envuelta que rodea la longitud del cable tensionado 50 que se extiende desde el anclaje 52 y alojado dentro de un tubo de guía 55 que forma un hueco dentro de la estructura 51. En una realización, el tubo de guía se ajusta con una pestaña 55a (véase la figura 5) para soportar el peso de las partes 62 y 63 y otros posibles elementos del conjunto de cable tales como guías (tal como el sistema de guiado 70 de la figura 5) y amortiguadores (tal como el amortiguador 72 de la figura 5). El tubo de guía 55 está dimensionado como para permitir un movimiento transversal del cable 50 y la primera parte 61 está dimensionada para ajustarse sobre la pestaña 55a. Para ese fin, hay un espacio cilíndrico 61a entre la cara interna de la primera parte 61 y la cara externa del tubo de guía 55. La primera parte 61 presenta preferentemente un diámetro interno constante. En el extremo de la primera parte 61 cerca del anclaje 52, la primera parte 61 descansa firmemente sobre el panel de hormigón 51 (losa o apoyo). En el extremo de la primera parte 61 opuesto al anclaje 52, la primera parte 61 forma una pestaña hacia dentro 66 para la conexión con la segunda parte 62. Una cubierta externa cilíndrica rígida opcional 73, por ejemplo, realizada a partir de acero, y posiblemente formada por dos mitades de carcasa ensambladas, puede proporcionar una protección y durabilidad adicionales para la primera parte 61 (véase la figura 4).
En una forma de realización preferida, el sistema de aislamiento compuesto que forma la primera parte 61 comprende cuatro capas que son la segunda capa 12, la tercera capa 16, la cuarta capa 18 y la quinta capa 20 tal como se describió previamente. En ese caso, preferentemente, la primera parte 61 está cubierta preferentemente por dicha cubierta externa 73.
La segunda parte 62 es una envuelta que rodea una sección del cable 50 instalado con la guía o medios de amortiguación: la segunda parte 62 está dimensionada de modo que no obstaculice el sistema de guiado 70. Esto se consigue proporcionando un espacio anular 62a entre la cara interna de la segunda parte 62 y la cara externa del sistema de guiado 70. La segunda parte presenta un diámetro interno variable que aumenta desde el diámetro interno de la primera parte 61 (primer diámetro) hasta el diámetro interno de la tercera parte 63 (tercer diámetro). El sistema de guiado 70 puede presentar varias configuraciones y funciones posibles, tales como solo agrupar el cable 50 y estar unido al cable 50, pero libre para moverse en relación con el tubo de guía 55 (véase la figura 6), o guiar el cable 50 al estar fijado en relación con el cable 50 y el tubo de guía 55 (no mostrado) o formar parte de una guía rígida o semirrígida o un amortiguador 72 fijado entre el cable y el tubo de guía 55 (véase la figura 5). Además, una carcasa rígida externa 64 que adopta la forma de un tronco de un cono cubre la segunda parte 62 para proporcionar la durabilidad y la protección de la segunda parte 62.
En una forma de realización preferida, el sistema de aislamiento compuesto que forma la segunda parte 62 comprende cinco capas que son la primera capa 10, la segunda capa 12, la tercera capa 16, la cuarta capa 18 y la quinta capa 20 tal como se describió previamente.
En otra forma de realización preferida, el sistema de aislamiento compuesto que forma la segunda parte 62 comprende cuatro capas que son la segunda capa 12, la tercera capa 16, la cuarta capa 18 y la quinta capa 20 tal como se describió previamente.
La tercera parte 63 rodea la longitud de la parte de recorrido del cable 50 al situarse alrededor del tubo externo 80 del cable 50 de una manera cercana o estrecha con o sin un hueco nominal. Por tanto, el diámetro de la envoltura de tercera parte es tal, que el diámetro interno es el mismo o ligeramente mayor que el diámetro externo de la cara externa del cable 50. Hay un movimiento relativo posible longitudinal con respecto al cable 50 entre la tercera parte 63 y el tubo 80 que permite un deslizamiento durante operaciones de instalación o de mantenimiento y durante la deformación longitudinal del cable 50 bajo cargas de cable axiales variables. Como se muestra en la figura 6 la tercera parte 63 puede estar formada por múltiples partes sucesivas unidas entre sí. En realidad, esta tercera parte 63 puede presentar una longitud pequeña o grande, que oscila preferentemente hasta 50 metros, y más preferentemente hasta 20 metros y que oscila preferentemente hasta 10 metros, de manera notable aproximadamente desde 1 hasta 10 metros. Por tanto, se consiguen longitudes importantes mediante la conexión posterior de múltiples unidades de parte.
En otra forma de realización preferida, el sistema de aislamiento compuesto que forma la tercera parte 63 comprende cuatro capas que son la segunda capa 12, la tercera capa 16, la cuarta capa 18 y la quinta capa 20 tal como se describió previamente. En ese caso, preferentemente, la tercera parte 63 está cubierta preferentemente por una cubierta externa 75 (HDPE o acero) formada posiblemente por un tubo que puede proporcionar protección y durabilidad adicionales para la tercera parte 63 (véase la figura 4). Esta cubierta externa 75 cilíndrica rígida opcional puede utilizarse también en presencia de la primera capa 10 en el sistema de aislamiento compuesto que forma la tercera parte 63.
La conexión entre la primera parte 61 y la segunda parte 62 se consigue a través de una junta de empalme solapante 71 (véase la figura 5). De manera más precisa, el sistema de aislamiento compuesto de la primera parte 61 y de la segunda parte 62 presentan ambas partes de extremo que están superpuestos en la superficie de contacto. Para acomodar movimientos relativos entre el cable 50 y el tubo de guía 55 y, por tanto, también entre la primera parte 61 y la tercera parte 63, la segunda parte 62 se fabrica de una manera para permitir flexibilidad. Esto se consigue en una forma de realización preferida proporcionando suficiente soltura geométrica en la forma de la segunda parte 62. Una disposición empalmada similar se utiliza para la conexión entre la segunda parte 62 y la tercera parte 63. Preferentemente, como puede verse en las figuras 5 y 6, un tablón de soporte de aislamiento 65 se sitúa en la unión de la segunda parte 62 y de la tercera parte 63: soporta la cubierta externa 64 y reduce el paso de calor desde esta cubierta 64 al cable 50. Preferentemente, el tablón de soporte 65 descanso sobre un tubo espaciador, que a su vez descansa sobre o bien la guía 70 o bien la pestaña de tubo de guía 55a.
Preferentemente, la longitud total de la primera parte 61 y segunda parte 62 es igual al o menor que el 75% de la longitud total de la envuelta 60.
En una forma de realización adicional por lo menos una parte de la envuelta 60, de entre la primera parte 61, la segunda parte 62 y la tercera parte 63, está formada por dos mitades de carcasa ensambladas entre sí de manera reversible. Preferentemente, tanto la segunda parte 62 como la tercera parte 63 están formada por dos mitades de carcasa. Una configuración de este tipo en dos partes permite una fácil instalación sobre un cable tensionado montado preexistentes 50 y también facilita la posibilidad de control y mantenimiento del equipamiento del cable tensionado 50 envuelto dentro del sistema de aislamiento compuesto.
Una configuración de este tipo, y de manera notable la flexibilidad del sistema de aislamiento compuesto de tipo sándwich y los materiales, permite una posible deformación por flexión de la envuelta de protección térmica 60, y en particular su tercera parte 63 para seguir la variación de comba del cable 50 debido a cambios en la fuerza de cable axial o cambios de su alineamiento deformado debido a cargas laterales cambiantes, tales como fuerzas de resistencia al viento, o debido a las vibraciones provocadas por la excitación del cable debido a los efectos del viento o por la excitación a través del acoplamiento con vibraciones de la estructura provocadas por cargas fluctuantes u otros efectos externos. Puede conseguirse una deformación por flexión adicional de la envuelta 60 proporcionando juntas flexibles entre elementos individuales de la tercera parte 63. Esta es una junta similar a la disposición empalmada 71 entre las partes primera y segunda 61, 62 y se consigue de manera similar a la descrita para la junta longitudinal 4 con un solapamiento escalonado que da como resultado un grosor de material continuo a lo largo de la longitud del sistema. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 6, a lo largo de la junta 76, las capas externas 10, 12 y 16 forman conjuntamente un primer escalón 761 y las capas internas 18 y 20 forman conjuntamente un segundo escalón 762, que está desfasado axialmente con respecto al primer escalón 761. La dirección del desfase entre el primer escalón 761 y el segundo escalón 762 está invertida para los bordes transversales de la envuelta 1, de modo que la formación de la junta axial 76 se obtiene a través del tope de estas dos extremidades del par adyacente de elementos individuales de la tercera parte 63 de la envuelta 60. Por tanto, la forma de estos bordes de extremo es complementaria y capaz de ajustarse juntamente con contacto, lo que proporciona un grosor continuo de la pared para toda la tercera parte 63. Además, proporciona una conexión de empalme para elementos adyacentes de la tercera parte 63, impidiendo así el paso térmico en la superficie de contacto de dos elementos adyacentes de la tercera parte 63.
Además, por medio de permitir que la tercera parte 63 de la envuelta 60 se mueva en relación con el cable 50 en la dirección longitudinal por medio de deslizamiento en la superficie de contacto, el cable 50 sigue siendo libre de deformarse longitudinalmente bajo cargas de cable axiales variables. Tal variación de carga puede estar provocada, por ejemplo, por cambios en la carga de tráfico del puente, la temperatura y otras cargas externas.
Se ha calculado y sometido a prueba que el sistema de aislamiento compuesto según la invención permite una conductividad térmica menor que o igual a 0.11 W/m.°C a 800°C para un grosor menor que 50 milímetros, y de manera notable un grosor de entre 20 y 40 milímetros.
Puede obtenerse una conductividad térmica a 800°C igual a o menor que 0.10 W/m.°C, o incluso igual a o menor que 0.09 W/m.°C para el sistema de aislamiento compuesto según la invención. En una disposición preferida, puede obtenerse una conductividad térmica a 800°C que oscila entre 0.06 W/m.°C y 0.11 W/m.°C para el sistema de aislamiento compuesto según la invención.
Además, estas pruebas y cálculos mostraron que, con un sistema de aislamiento compuesto delgado de este tipo según la invención, el rendimiento de conductividad térmica a temperaturas de funcionamiento alcanza también resultados muy buenos. De manera notable, a 200°C, el sistema de aislamiento compuesto según la invención permite una conductividad térmica menor que o igual a 0.01 W/m.°C, menor que o igual a 0.009 W/m.°C e incluso menor que o igual a 0.0085 W/m.°C, que oscila preferentemente entre 0.006 W/m.°C y 0.01 W/m.°C.
A 400°C, el sistema de aislamiento compuesto según la invención permite una conductividad térmica menor que o igual a 0.022 W/m.°C, menor que o igual a 0.02 W/m.°C e incluso menor que o igual a 0.018 W/m.°C, que oscila preferentemente entre 0.011 W/m.°C y 0.022 W/m.°C.
A 600°C, el sistema de aislamiento compuesto según la invención permite una conductividad térmica menor que o igual a 0.084 W/m.°C, menor que o igual a 0.08 W/m.°C e incluso menor que o igual a 0.075 W/m.°C, que oscila preferentemente entre 0.045 W/m.°C y 0.084 W/m.°C.
Para una temperatura mayor de 1100°C, el sistema de aislamiento compuesto según la invención permite una conductividad térmica menor que o igual a 0.17 W/m.°C, e incluso menor que o igual a 0.15 W/m.°C, que oscila preferentemente entre 0.10 W/m.°C y 0.17 W/m.°C.
Además, por medio del sistema de aislamiento compuesto de tipo sándwich descrito previamente y los materiales utilizados, la envuelta 1 o 60 presenta un peso máximo Wmáx. por unidad de longitud proporcionado por:
Wmáx.= K x D[kG] / [m2]
siendo D el diámetro interno mínimo de dicha envuelta 60 (en m), Wmáx. en kg/m y el factor K entre 20 y 30, preferentemente entre 22 y 27, y que puede ser 25. Cuando la envuelta 60 está formada en tres partes 61,62 y 63 tal como se describió anteriormente y la tercera parte 63 presenta el tercer diámetro que es el diámetro mínimo, D corresponde también sensiblemente al diámetro externo del cable 50 (véase la figura 6).
Para la envuelta 60, este valor para el peso máximo Wmáx. por unidad de longitud se refiere a la tercera parte 63 que, por tanto, presenta un peso pequeño (aproximadamente de 1 kg/m a 10 kg por m) que sigue siendo pequeño en comparación con el peso propio del cable 50 que ventajosamente no aumenta excesivamente la comba del cable y por tanto la tensión en el cable 50 (si está soportada por el cable).
Cualquier variación del alineamiento deformado o de la comba del cable 50 dará como resultado rotaciones en el punto de referencia P entre la longitud de recorrido del cable y elementos conectados de manera rígida a la estructura de ingeniería civil soportada o circundante tal como el tubo de guía 55 o el extremo del anclaje 52. El punto de referencia P corresponde, por ejemplo, al punto de fijación de la hebra del cable 50, que se considera que está ubicado en la cara de extremo terminal del anclaje 52 a la izquierda de la figura 4). Tales rotaciones angulares (ángulo a en la figura 4) pueden superar, por ejemplo, 10 mrad, o por ejemplo 25 mrad y pueden alcanzar hasta 50 mrad dependiendo de la longitud del cable y la flexibilidad de la estructura de ingeniería civil. Cualquier rotación angular a se traduce en un desplazamiento relativo transversal a la dirección longitudinal del cable entre la longitud de recorrido del cable 50 y la estructura de ingeniería civil soportada o circundante en puntos discretos tal como por ejemplo en la salida del tubo de guía 55 adyacente a la segunda parte 62 de la envuelta 60 que requiere dar cabida a grandes movimientos transversales proporcionando, por ejemplo, soltura geométrica en la forma de la segunda parte 62.
Con esa configuración, la envuelta 60 puede dar cabida a la flexión típica de la parte de recorrido del cable 50, así como movimientos transversales que resultan de rotaciones angulares típicas a cerca del anclaje 52 entre las partes móviles unidas al cable 50 y las partes fijas unidas a la estructura de ingeniería civil soportada o circundante. Además, tal flexibilidad es también ventajosa para la instalación del cable, porque permite movimientos suficientemente grandes del cable 50 equipado con la envuelta 60 para que presente una manipulación fácil. Preferentemente, esta flexibilidad es tal que dicha envuelta 60 (o envuelta 1) puede flexionarse para definir un arco de círculo que presenta un radio R de aproximadamente 2 m o de más manera notable, la flexibilidad de dicha envuelta 60 es tal que la tercera parte 63 puede flexionarse para definir un arco de círculo que presenta un radio R de aproximadamente 2 m o más (véase la figura 6).
Además, la flexibilidad de dicha envuelta 60 es tal, que cuando se fija el extremo de la segunda parte 62 cerca del anclaje 52, dicha parte de envuelta 62 puede dar cabida a un desplazamiento transversal a la dirección longitudinal del cable 50 equivalente a una rotación angular a de la parte de recorrido del cable en la salida del anclaje de por lo menos 50 mrad, siguiendo de ese modo el movimiento del cable 50 (véase la figura 4).
Preferentemente, dicha envuelta 60 (o envuelta 1) puede acomodar un movimiento transversal que es igual a D, siendo D el diámetro interno de la envuelta 60 (o de envuelta 1), o siendo D el diámetro interno mínimo de la envuelta.
Como se muestra en la figura 4, la envuelta 60 forma un dispositivo de protección térmica 90 que, en términos de flexibilidad, puede definirse como que presenta una parte fijada 91 (primera parte 61 de la envuelta), una parte flexible 92 para el movimiento transversal (segunda parte 62 de la envuelta 60) y una parte flexible 93 para la flexión.
La figura 4 muestra la parte de extremo del anclaje 52 del cable 50 ubicada en el lado del panel de hormigón 51 opuesto a la parte de recorrido del cable 50. La parte de extremo del anclaje 52 está ajustada con una caperuza de extremo 53 que proporciona protección mecánica y sellado. Esta caperuza de extremo 53 está comprendida en la parte fijada 91.
En una forma de realización, y como se muestra en la figura 4, una caperuza cilíndrica de protección térmica 5 se utiliza para proteger también la parte de extremo del anclaje 52 y su caperuza 53 frente al fuego u otros efectos térmicos. En presencia de una caperuza 5 de este tipo, la parte fijada 91 comprende además esta caperuza de protección térmica 5.
Como se muestra en la forma de realización de las figuras 7 a 11, la caperuza de protección térmica cilíndrica 5 forma una funda de circular sección, abierta en un extremo y cerrada en el otro extremo. Por tanto, la caperuza térmica cilíndrica 5 está formada por una pared cilíndrica 6 y una pared de extremo 7 que presentan ambas las mismas capas superpuestas que forman una pared de tipo sándwich. Estas capas apiladas forman un sistema de aislamiento compuesto. Por tanto, se forma una gran abertura circular 8 en el extremo de la caperuza de protección térmica cilíndrica 5, para permitir la introducción sobre el elemento que debe protegerse.
En la forma de realización mostrada de la caperuza de protección térmica cilíndrica 5, el sistema de aislamiento compuesto es equivalente al descrito para la envuelta 60 y se compone de cinco capas, mencionadas previamente como primera capa 10, segunda capa 12, tercera capa 16, cuarta capa 18 y quinta capa 20, desde la capa más externa hasta la capa más interna del sistema de aislamiento compuesto.
En una forma de realización, la quinta capa 20 forma la capa de superficie de contacto entre las capas de tejido que forman dicho sistema de aislamiento compuesto y una estructura de marco 24 con elementos 22. Preferentemente, dicha estructura de marco 24 es un marco metálico o un marco cerámico o una combinación de los mismos. Preferentemente, dicha estructura de marco 24 presenta anillos circulares situados a lo largo de la longitud de la caperuza de protección térmica 5 y que siguen la circunferencia interna de la caperuza de protección térmica 5. Como opción, dicha estructura de marco 24 comprende además secciones paralelas entre sí y que se extienden a lo largo de la longitud de la caperuza de protección térmica 5, como se ilustra en la figura 4.
La figura 8 muestra el alzado de sección transversal de un dispositivo de protección térmica completo para la parte de extremo de un elemento estructural alargado en la instalación, concretamente dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5 y una banda de cierre 28 capaz de atarse alrededor de la abertura de extremo 8 de dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5.
Preferentemente, en la caperuza de protección térmica 5, y para la eficiencia de instalación, el marco metálico 24 es más largo que la pared cilíndrica del sistema de aislamiento compuesto (capas 10, 12, 16, 18 y 20). De este modo, se proporciona acceso a las escuadras de ángulo llano 22 para las herramientas utilizadas para la unión del marco metálico 24. Por ejemplo, las escuadras de ángulo llano 22 se fabrican con orificios para permitir una fijación mecánica (por ejemplo, con pernos).
En una forma de realización, dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5 se utiliza con una banda de cierre 28 que puede atarse alrededor de la abertura 8 de dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5. La figura 9 ilustra una banda retirable 28 que llena el hueco en el extremo del dispositivo de protección térmica tras la instalación. De manera más precisa, el espacio formado entre el extremo abierto de la funda (formada por el sistema de composición térmico) y las extremidades del marco (elementos de conexión 22) se cierra tras la instalación con la banda de cierre 28. En una forma de realización, la tercera capa 16 y la quinta capa 20 forman la composición de la banda retirable 28. 26 es un medio de unión que forma un detalle de conexión de modo que la banda retirable 28 se mantiene en su sitio sobre la caperuza de protección térmica 5 tras la instalación a través del apriete alrededor del marco 24. En una forma de realización mostrada en la figura 3, dos secciones de cinta 29 se sitúan en los dos extremos de la banda retirable 28 que pueden conectarse entre sí mediante medios de fijación (bucles y ganchos, u otros medios tal como el sistema Velcro (marca comercial)). También hay una banda metálica 26 (figura 3) utilizada como mecanismo de apriete para mantener la banda retirable 28 alrededor de la caperuza de protección térmica 5 en su sitio, como banda de atado.
La retirada de la banda 28 permite facilidad de acceso para la fijación de la caperuza de protección térmica 5, ya que las escuadras de ángulo llano 22 no están cubiertas por el sistema de aislamiento compuesto ni ningún otro elemento.
Preferentemente se utilizan asas 30 en la superficie externa de la caperuza de protección térmica 5, sobre la primera capa 10, para facilitar la manipulación de la caperuza de protección térmica 5. Las asas se cosen entre capas en las capas 10 y 12 para su robustez.
Como se muestra en las figuras 10 y 11, el dispositivo de protección térmica para la parte de extremo de un elemento estructural alargado comprende dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5, y preferentemente comprende además un tablón de aislamiento 40 con un orificio mecanizado. Dicho tablón de aislamiento 40 puede situarse contra la abertura 8 de dicha caperuza de protección térmica cilíndrica 5, con el orificio dirigido hacia dicha abertura 8. En un caso de este tipo, el marco metálico 24 está unido al tablón de aislamiento 40. En realizaciones posibles, el tablón de aislamiento 40 es un tablón de silicato de calcio. Un tablón de aislamiento 40 de este tipo se mecaniza con precisión y se fija mecánicamente (por ejemplo, con pernos) a la estructura protegida, es decir, el panel de hormigón 51 desde el que el anclaje 52 se extiende hacia la derecha en las figuras 10 y 11.
Para la instalación, el marco metálico 24 con las capas 20, 18 y 16 ya fijadas forman un primer conjunto interno. Entonces, la cubierta de una sola pieza formada por la primera capa 10 y la segunda capa 12 se engancha alrededor del primer conjunto unido previamente: la cubierta (primera capa 10 y segunda capa 12) que forman una funda autónoma o conjunto externo que desliza sobre la tercera capa 16. Todo el conjunto que consiste en el marco metálico y las capas 20, 18, 16, 12 y 10 se instala entonces sobre el extremo del elemento estructural alargado que debe protegerse.
La caperuza de protección térmica 5 puede oscilar en tamaños, dependiendo de las dimensiones requeridas de la aplicación. Como ejemplo, el dispositivo de protección térmica presenta un diámetro externo de entre 200 milímetros y 1000 milímetros, de manera notable aproximadamente 500 milímetros, y una longitud de aproximadamente 500 milímetros a 2000 milímetros o más.
Además, la caperuza de protección térmica 5 puede presentar diferentes formas dependiendo de la forma del anclaje 40 y de su caperuza de extremo 52 que debe protegerse, el espacio disponible en la ubicación del anclaje y/o dependiendo de las capas específicas utilizadas en el sistema de aislamiento compuesto de la caperuza de protección térmica cilíndrica. En las figuras 1 y 2, las capas primera a quinta 10, 12, 14, 16, 18 y 20 presentan una pared cilíndrica con una sección circular, pero son posibles otras formas de sección, tal como ovalada, elíptica, rectangular, cuadrada, de otro cuadrilátero o más generalmente otras formas poligonales.
Una configuración de este tipo permite la utilización de la envuelta de protección térmica 60 y de la caperuza de protección térmica 5 en estructuras de ingeniería civil recién instaladas y ya existentes para el reajuste del equipamiento.
La envuelta de protección térmica 60 y la caperuza de protección térmica opcional 5 forman un dispositivo de protección térmica 90 que proporciona una solución para la protección térmica de alto nivel de una longitud (parte de recorrido y la parte de extremo) del cable tensionado 50 (o cualquier otro elemento alargado estructural) que se extiende desde el anclaje 52. Esta envuelta de protección térmica 60 puede protegerse eficientemente la parte del cable tensionado 50 alrededor de la que se envuelve al resistir temperaturas de 600°C o más (hasta 800°C, 1000°C y en algunos casos 1200°C) durante un periodo de tiempo de más de 30 min, concretamente hasta más de 90 min. Una protección térmica de alto nivel de este tipo se requiere para dar tiempo suficiente para la llegada de equipos de respuesta al fuego antes de que la resistencia mecánica del cable tensionado se reduzca hasta un punto crítico, por ejemplo, en un puente con tráfico, en el que un fuego condujo a un atasco de tráfico que retarda la llegada de los medios de extinción de incendios, y además, esta envuelta de protección térmica 60 proporciona una solución de bajo peso para un peso adicional reducido en el cable tensionado 50, lo que limita la carga adicional ejercida sobre el cable tensionado 50 y la construcción global, y también permite el mantenimiento de partes del cable tensionado 50 que requieren que se controlen dado que las partes de la envuelta de protección térmica 60 que es necesario quitar pueden manipularse manualmente, y además esta envuelta de protección térmica 60 no obstaculiza el movimiento libre del cable por su flexibilidad.
Por tanto, en el presente texto se presenta un dispositivo estructural alargado que comprende un elemento estructural alargado tal como un cable tensionado 50 con por lo menos una parte de anclaje 52 (que incluye posiblemente dos partes de anclaje) en el extremo/los extremos del cable 50, y por lo menos una envuelta de protección térmica 60, cubriendo dicha envuelta de protección térmica 60 cilíndrica una longitud del cable 50 que se extiende desde la parte de anclaje 52. En una posible forma de realización, hay también una caperuza cilíndrica de protección térmica 5 que cubre dicho anclaje 52.
Preferentemente, el elemento estructural alargado es un cable de postensionado externo o un cable de arriostrado.
Por tanto, en el presente texto se presenta la utilización de una envuelta de protección térmica 60 cilíndrica, tal como se describió previamente en una estructura de ingeniería civil con elementos estructurales alargados que presentan sus extremos fijados cerca de o a un anclaje 52, envolviendo dicha envuelta de protección térmica 60 una longitud de dichos elementos estructurales alargados cerca de por lo menos dicho anclaje 52. Con una envuelta de protección térmica 60 de este tipo se obtiene una estructura de ingeniería civil, siendo dicha envuelta de protección cilíndrica 60 capaz de acomodar movimientos transversales en el punto de transición entre la longitud de recorrido de dicho elemento estructural alargado (tal como el cable 50) y elementos conectados de manera rígida a la estructura de ingeniería civil soportada o circundante equivalentes a la rotación angular a en el anclaje 52 (punto de referencia P) de hasta por lo menos 50 mrad.
En una forma de realización alternativa de la caperuza de protección térmica cilíndrica 5, el sistema de aislamiento compuesto incluye por lo menos:
- una primera capa externa que presenta un lado externo protector,
- una segunda capa que cubre el lado interno de dicha primera capa externa, siendo dicha segunda capa un tejido realizado a partir de filamento e hilos reforzados, y
- una tercera capa que cubre el lado interno de la segunda capa y que comprende una capa de aislamiento térmico esencialmente realizada a partir de fibras,
estando por lo menos dos capas cosidas entre sí.
Preferentemente, por lo menos dichas capas primera y segunda están cosidas entre sí. Preferentemente las capas primera y segunda están cosidas entre sí como un par. En una forma de realización preferida, la costura entre las capas primera y segunda está intercosida biaxialmente para formar una envuelta externa robusta para la caperuza de protección térmica.
Como variante, las capas primera, segunda y tercera están todas intercosidas.
Según una forma de realización preferida de la caperuza de protección térmica cilíndrica 5, dicho sistema de aislamiento compuesto comprende además una cuarta capa que cubre el lado interno de la tercera capa y que comprende un material de aislamiento térmico microporoso.
Una cuarta capa de este tipo presenta una baja conductividad térmica, formando así una barrera de aislamiento térmico de alta temperatura, al tiempo que añade integridad estructural al sistema de aislamiento compuesto que forma la caperuza de protección térmica cilíndrica. Preferentemente, esta cuarta capa es una capa microporosa flexible. Preferentemente, esta cuarta capa comprende partículas.
Según una forma de realización preferida de la caperuza de protección térmica cilíndrica 5, dicho sistema de aislamiento compuesto comprende además una quinta capa que cubre el lado interno de la cuarta capa. Preferentemente, esta quinta capa está unida a la cuarta capa. Preferentemente, esta quinta capa comprende una capa estructural.
Una quinta capa de este tipo forma una capa de protección duradera, que proporciona una protección adicional a la cuarta capa, de manera notable protección mecánica durante la manipulación de la caperuza de protección térmica cilíndrica. Preferentemente, la quinta capa está cosida a la cuarta capa.
Según una forma de realización preferida, dicha caperuza de protección térmica cilíndrica puede comprender además un marco situado dentro de dicho sistema de aislamiento compuesto y unido a dicho sistema de aislamiento compuesto. Preferentemente, este marco es un marco metálico. Alternativamente, este marco está realizado a partir de material cerámico o de materiales compuestos. Un marco de este tipo se requiere de manera notable para estabilizar la integridad mecánica del sándwich que forma el sistema de aislamiento compuesto, en particular, para caperuzas de gran tamaño para las que la flexibilidad del sistema de aislamiento compuesto conduce a una forma inestable para la caperuza en aplicaciones de orientaciones particulares.
Con un marco, tal como un marco de acero, las capas compuestas térmicas del sistema de aislamiento compuesto están fijadas de manera permanente al marco rígido, proporcionando el ajuste estructural genérico una rigidez duradera. Un marco de este tipo también facilita la instalación y fijación de la caperuza de protección térmica cilíndrica sobre el elemento alargado o el extremo del elemento alargado que debe protegerse.
La invención se refiere también a la utilización de una caperuza de protección térmica de este tipo para la protección térmica de un elemento estructural alargado. Un elemento estructural alargado de este tipo sirve, por ejemplo, como elemento que proporciona la resistencia y la resistencia a carga mecánica a una estructura de ingeniería civil. Una caperuza de protección térmica de este tipo según la invención puede servir para la protección térmica de la parte de extremo de cualquier estructura portadora de carga alargada o cilíndrica o cualquier elemento portante cilíndrico incluyendo cualquier elemento de tracción (incluyendo un tendón de postensionado y cable de arriostrado) y sus anclajes.
En particular, la invención se refiere a la utilización de una caperuza de protección térmica de este tipo para la protección térmica de la parte de extremo de un anclaje de cable de postensionado o de un anclaje de cable de arriostrado o de un anclaje al suelo.
Como aplicación posible (no mostrada), la caperuza de protección térmica 5 puede cubrir un elemento de anclaje de un cable tensionado, o más generalmente un elemento de tracción alargado, cuya parte de extremo está incrustada en una estructura de hormigón. Dicho elemento de tracción alargado puede ser, por ejemplo, un cable de preesfuerzo utilizado para aplicar una fuerza de precompresión a dicha estructura de hormigón con el fin de controlar esfuerzos de tracción no deseables que se producirían de otro modo en la estructura de hormigón bajo la aplicación de cargas externas o deformación. En una forma de realización, dicha estructura de hormigón puede ser, por ejemplo, una estructura de contención con una forma circular en una vista en planta utilizada para contener materia que ejerce una presión interna positiva a la estructura de contención y por tanto da como resultado esfuerzos circulares de tracción que se compensan a su vez aplicando una precompresión a la estructura de hormigón por medio de un cable de preesfuerzo incrustado. Una estructura de contención de este tipo es, por ejemplo, un tanque de almacenamiento para gas natural licuado o una parte del recipiente de contención en plantas de energía nuclear. Dada la importancia de los cables de preesfuerzo para la seguridad estructural global de tales estructuras de contención, se llevan a cabo a menudo inspecciones o mediciones de fuerza regulares que requieren la retirada de la caperuza de protección térmica. El acceso a la ubicación de los elementos de anclaje es a menudo difícil debido a su altura por encima del suelo o espacios confinados. Por tanto, es deseable que tales caperuzas de protección térmica 5 sean de peso ligero para permitir su manipulación manual. En tales casos, la caperuza de protección térmica se requiere, por ejemplo, para proteger los anclajes frente a fuegos provocados durante intervenciones de mantenimiento que implican equipamiento eléctrico, soldadura u otras fuentes de calor puede pueden desarrollar rápidamente temperaturas muy altas debido a las condiciones confinadas y la posible presencia de hidrocarburos en forma de combustible, grasas u otros productos utilizados durante intervenciones de mantenimiento.
En otra aplicación (no mostrada) de la caperuza de protección térmica 5, esta cubre un elemento de anclaje de un cable tensionado, o más generalmente un elemento de tracción alargado, cuya parte de extremo está incrustada en el suelo y en un elemento de hormigón que cubre una parte del suelo. Esta disposición forma un anclaje al suelo. El anclaje al suelo está en un extremo anclado en el suelo o la roca, por ejemplo, por medio de enclavamiento mecánico o unión a través de una inyección cementosa, y su elemento de anclaje en el extremo opuesto está descansando contra una estructura de hormigón. Esta disposición permite someter a preesfuerzo el anclaje al suelo contra la estructura y por tanto el movimiento de la estructura se restringe y controla mediante la fuerza de anclaje introducida. Debido a la consolidación o el movimiento del suelo, tales anclajes al suelo requieren intervenciones regulares en el elemento de anclaje con el propósito de la inspección o medición de la fuerza de anclaje restante. Por tanto, la caperuza de protección térmica 5 tiene que ser de peso ligero con el fin de permitir su manipulación manual durante estas intervenciones en ubicaciones que están expuestas normalmente y son de difícil acceso debido a su altura por encima del suelo. Se requieren normalmente caperuzas de protección térmica 5 cuando los elementos de anclaje están ubicados adyacentes a carreteras, vías férreas, canales de navegación u otras vías de tráfico utilizadas por vehículos, barcos o trenes que portan grandes cantidades de hidrocarburo en forma de combustible o carga útil con el fin de proteger los elementos de anclaje altamente cargados frente a los efectos de fuegos accidentales o provocados voluntariamente.
Además, una configuración de este tipo permite la utilización de la caperuza de protección térmica 5 según la invención en estructuras de ingeniería civil ya existentes para el reajuste del equipamiento.
Por tanto, en el presente texto se presenta la utilización de una caperuza cilíndrica de protección térmica 5 tal como se describió previamente en una estructura de ingeniería civil con elementos estructurales alargados que presentan sus extremos fijados a un anclaje, envolviendo dicha caperuza de protección térmica 5 el extremo de dichos elementos estructurales alargados, formando parte de dicho anclaje.
La caperuza de protección térmica cilíndrica 5, y más generalmente el sistema de aislamiento compuesto, sirve también para la protección frente a otra fuente térmica tal como impactos medioambientales: exposición a la luz del sol directa, cualquiera cambio en la temperatura ambiental de fuentes distintas del fuego.
Por tanto, en el presente texto se presenta una caperuza de aislamiento frente al fuego cilíndrica para la protección térmica de terminaciones de extremo de elementos estructurales, y de manera notable para anclajes de extremo de tendones de postensionado, cables de arriostrado o anclajes al suelo y similares. Una caperuza de este tipo forma una cubierta que debe instalarse sobre un anclaje/tubo, de manera notable un extremo de anclaje o un extremo de tubo. Esta caperuza puede servir en particular como protección térmica para el extremo de cualquier elemento alargado estructural realizado a partir de acero de alta tracción u otro material de alta tracción.
Números de referencia utilizados en las figuras
1 envuelta de protección térmica
2 pared
3 abertura
4 junta
41 primer escalón
42 segundo escalón
5 caperuza de protección térmica cilindrica
6 pared cilíndrica
7 pared de extremo
8 abertura
10 primera capa externa (cara externa metálica)
12 segunda capa (tejido realizado a partir de filamento e hilos de refuerzo) 14 costura
15 hiladura resistente térmica
16 tercera capa (capa de aislamiento térmico con fibras)
18 cuarta capa (material de aislamiento térmico microporoso)
20 quinta capa (capa estructural)
22 escuadras de ángulo llano
24 marco
26 medios de unión (banda metálica)
28 banda de cierre (atado)
29 medios de unión (secciones de cinta)
30 asa
40 tablón de aislamiento
50 cable tensionado
51 panel de hormigón
52 anclaje
53 caperuza de extremo
55 tubo de guía
55a pestaña
60 envuelta de protección térmica
61 primera parte
61a espacio cilíndrico
62 segunda parte
62a espacio anular
63 tercera parte
64 cubierta externa
65 tablón de soporte de aislamiento
66 pestaña hacia dentro
70 sistema de guiado
71 junta de empalme
72 amortiguador
73 carcasa externa
75 cubierta externa
76 junta
761 primer escalón
762 segundo escalón
80 tubo
90 dispositivo de protección térmica
91 parte fijada
92 parte flexible para el movimiento transversal
93 parte flexible para la flexión
100 tablero
P punto de referencia
a ángulo de rotación de la envuelta deformada
R radio de la envuelta deformada

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica para cubrir una longitud de un elemento estructural (50) alargado, que comprende un sistema de aislamiento compuesto (10, 12, 16, 18, 20) flexible de tipo sándwich que presenta una conductividad térmica menor que o igual a 0.11 W/m.°C a 800°C y un grosor menor que 50 milímetros, comprendiendo dicho sistema de aislamiento compuesto (10, 12, 16, 18, 20) de tipo sándwich por lo menos: - una primera capa externa (10) que presenta un lado externo protector,
- una segunda capa (12) que es un tejido realizado a partir de filamentos e hilos de refuerzo, cubriendo dicha segunda capa (12) el lado interno de dicha primera capa externa (10),
- una tercera capa (16) que cubre el lado interno de la segunda capa (12) y que comprende una capa de aislamiento térmico realizada esencialmente a partir de fibras, y
- una cuarta capa (18) que cubre el lado interno de la tercera capa y que es un material de aislamiento térmico microporoso flexible.
2. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según la reivindicación 1, en la que dicha envuelta (1, 60) presenta un peso máximo Wmáx. por unidad de longitud proporcionado por:
Wmáx — K X D
con K entre 20 y 30, siendo D el diámetro interno mínimo de dicha envuelta (1; 60) (en m), y estando Wmáx. en kg/m.
3. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que dicha envuelta (1; 60) puede acomodar un movimiento transversal que es igual a D, siendo D el diámetro interno de la envuelta (1; 60).
4. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la flexibilidad de dicha envuelta (1; 60) es tal, que dicha envuelta (1; 60) puede ser flexionada de manera que defina un arco de círculo con un radio de aproximadamente 2m o más.
5. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que por lo menos dos capas de entre la primera capa, la segunda capa y la tercera capa (10, 12, 16) están cosidas entre si.
6. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha tercera capa (16) presenta una conductividad térmica menor que 0.55 W/m.°C a 1000°C.
7. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dichas fibras de dicha tercera capa (16) están realizadas a partir de cualquiera de entre los siguientes materiales: composición cerámica, mineral o de vidrio.
8. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicha cuarta capa (18) presenta una conductividad térmica menor que 0.1 W/m.°C a 800°C.
9. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende unas particulas realizadas a partir de silice y/o silicato de calcio.
10. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende unas particulas realizadas a partir de silice y/o alúmina.
11. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que dicho material de aislamiento térmico microporoso comprende unas particulas realizadas a partir de silicato de calcio y/o alúmina.
12. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que dicho sistema de aislamiento compuesto comprende asimismo una quinta capa (20) que cubre el lado interno de la cuarta capa (18), unida a la cuarta capa (18) y comprendiendo una capa estructural.
13. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según la reivindicación 12, en la que dicho sistema comprende una quinta capa (20) que comprende un tejido de vidrio.
14. Envuelta de protección térmica (1; 60) cilindrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que dicha cuarta capa (18) es hidrófoba.
15. Estructura de ingeniería civil con elementos estructurales alargados que tienen sus extremos fijados a un anclaje, en la que una envuelta de protección térmica (1; 60) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 envuelve una longitud de dichos elementos estructurales alargados cerca de por lo menos uno de dichos anclajes (52).
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