ES2950151T3 - Cuerda sintética, cable de fibra óptica y método para ensayos no destructivos de los mismos - Google Patents

Abstract

Un método de prueba no destructivo para evaluar una cuerda sintética hecha de elementos de refuerzo incluye: tratar al menos un elemento de refuerzo para que sea detectable mediante un dispositivo magnético de END, incorporar al menos un elemento de refuerzo tratado en la cuerda, escanear el material sintético cuerda con el dispositivo de END magnético, y obtener datos de salida de fuga de flujo magnético o corrientes parásitas del dispositivo de END magnético, en donde los datos de salida se relacionan con una condición de la cuerda sintética. De este modo se fabrica una cuerda o cable sintético para que pueda ser inspeccionado mediante un método de prueba no destructiva (NDT) de fuga de flujo magnético o corrientes parásitas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cuerda sintética, cable de fibra óptica y método para ensayos no destructivos de los mismos

ANTECEDENTES

La cuerda de alambres, por ejemplo, compuesta por elementos de acero, se usa ampliamente en aplicaciones críticas, tales como en grúas o montacargas de minas. Como resultado del uso, las propiedades de resistencia de la cuerda de alambres pueden deteriorarse. En algunas aplicaciones, por ejemplo, cuando se usa cuerda de alambres como línea de amarre, la cuerda puede experimentar fatiga por tensión-tensión. Es decir, la cuerda está sujeta a un aumento y una disminución cíclicos de tensión, lo que afecta negativamente a sus propiedades. En otras aplicaciones, por ejemplo, cuando se usa cuerda de alambres sobre poleas, la cuerda de alambres puede experimentar fatiga por flexión mientras está en uso. Es decir, las propiedades de la cuerda de alambres se deterioran cuando la cuerda de alambres se somete repetidamente a flexión.

Una de las principales preocupaciones de un usuario de cuerda de alambres es determinar cuándo se debe reemplazar la cuerda de alambres. Reemplazar una cuerda de alambres implica costes y esfuerzos sustanciales. Estos incluyen no solamente el coste de la nueva cuerda de alambres y la mano de obra asociada a su reemplazo, sino también los costes asociados al tiempo de inactividad de la unidad en la que se usa la cuerda de alambres. Por lo tanto, no es deseable reemplazar una cuerda de alambres demasiado pronto, es decir, sustancialmente antes del final de su vida útil. Por otro lado, la situación en la que una cuerda de alambres se rompe o falla de otro modo es inaceptable y debe evitarse.

Por lo tanto, dentro del campo de las cuerdas de alambres se han desarrollado métodos para someter a ensayo las propiedades de la cuerda de alambres mientras está en uso para permitir que el usuario de la cuerda de alambres determine cuándo retirar un segmento dado o un conjunto de cuerdas de alambres. Los ensayos de las propiedades de una cuerda de alambres mientras está en uso pueden lograrse mediante métodos de ensayo no destructivos (END).

Un primer método de ensayo no destructivo que puede usarse para la evaluación de la cuerda de alambres es el ensayo de campo magnético, en donde la cuerda de alambres que ha de someterse a ensayo se coloca en un campo magnético y la presencia de defectos en la cuerda de alambres se detecta a través de áreas de fuga de flujo. Un método adicional es el ensayo de corriente de Foucault, en donde se hace pasar una corriente eléctrica alterna a través de una bobina que produce un campo magnético. Cuando la bobina se coloca cerca de un material conductor, el campo magnético cambiante induce un flujo de corriente en el material. Estas corrientes viajan en bucles cerrados y se conocen como corrientes de Foucault. Las corrientes de Foucault producen su propio campo magnético que puede medirse y usarse para determinar la presencia de fallos en la cuerda de alambres. En general, los métodos de END controlan los cambios en la forma y la geometría de las cuerdas de alambres a lo largo del tiempo, así como las roturas localizadas dentro de los elementos de la cuerda de alambres, todo lo cual es indicativo de desgaste y daños en la cuerda de alambres. Los métodos de END pueden indicar cuándo se superan los umbrales de daño predeterminados de manera que es necesario reemplazar la cuerda de alambres.

Además de lo anterior, las cuerdas de alambres también se controlan a través de inspecciones visuales de las hebras exteriores para identificar el número y la densidad de alambres rotos dentro de la cuerda.

En el documento JP 2001 302135 A se describe una cuerda utilizada en ascensores. Además, se sugiere un método para determinar el estado de deterioro de la cuerda. La cuerda incluye un soporte compuesto por fibras sintéticas y fibras ópticas.

En el documento DE 202010013519 U1 se describe una cuerda que tiene un módulo sensor para determinar la carga tensional. El módulo sensor tiene un filamento conductor de electricidad.

En el documento US 2003/0062225 A1 se describe una correa reforzada con cordón de polímero. Dicha correa incluye un elemento de un material diferente que tiene una característica que lo distingue de las fibras de polímero que componen los soportes del cordón.

En el documento US 2001/030608 A1 se describe un cable de fibra sintética que consiste en un haz de fibras de material sintético que soportan carga. Se proporciona un elemento sensor de temperatura que se extiende a lo largo del cable.

SUMARIO

Las cuerdas sintéticas son, en principio, muy atractivas para reemplazar las cuerdas de alambres en numerosas aplicaciones porque tienen una serie de ventajas sobre las cuerdas de alambres, que incluyen: mayores relaciones resistencia/peso, una resistencia a la corrosión aumentada, una mejor resistencia a la fatiga y menores requisitos de mantenimiento. Sin embargo, para que la cuerda sintética se use en aplicaciones de alto riesgo, se requiere la disponibilidad de métodos precisos y fiables para someter a ensayo las propiedades y el estado de la cuerda durante el uso. Aunque los métodos especificados anteriormente tienen valor en la evaluación de las cuerdas de alambres, actualmente no son aplicables a las cuerdas sintéticas, porque los métodos se basan en las propiedades magnéticas y eléctricamente conductoras de la cuerda de alambres, y las cuerdas sintéticas no tienen propiedades magnéticas ni conductoras.

La evolución a lo largo del tiempo de la forma y geometría generales de una cuerda sintética durante el uso es difícil de controlar por varias razones, lo que hace que sea muy difícil controlar el estado de las cuerdas sintéticas. Los materiales sintéticos tales como aramida, PBO, HMPE, LCP, nailon, vidrio, poliéster y polipropileno no son metálicos ni conductores y, por lo tanto, no pueden controlarse con dispositivos de END magnéticos que se usan normalmente para controlar cuerdas de alambres. El problema de la evaluación de cuerdas sintéticas con frecuencia se exacerba adicionalmente porque con frecuencia se aplica una cubierta que no soporta carga a la estructura de la cuerda para proteger las fibras del miembro de resistencia de la cuerda sintética contra daños y/o exposición a los rayos ultravioleta. Esta cubierta oscurece las fibras del miembro de resistencia de la inspección visual.

Por otra parte, incluso si las fibras del miembro de resistencia están expuestas para una inspección visible, las fibras son con frecuencia tan pequeñas que es difícil y poco práctico cuantificar con precisión una cantidad y/o densidad de fibras rotas o degradadas de otro modo.

Lo que todavía se desea es un método útil y fiable que permita controlar las cuerdas sintéticas durante el uso para determinar la extensión del daño a la cuerda sintética debido al uso.

Con el fin de superar los problemas existentes, se describen una cuerda sintética y un método correspondiente para formar una cuerda sintética, como se define por las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es una vista de una cuerda sintética con un elemento de miembro de resistencia de material sintético tratado incluido en la misma de acuerdo con una realización.

La FIG. 2 es una vista de un elemento de miembro de resistencia tratado para su incorporación en una cuerda sintética de acuerdo con un ejemplo, que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones.

La FIG. 3 es un ejemplo representativo de datos de salida de END de acuerdo con una realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En la presente memoria descriptiva, el término "cuerda" se usa para indicar un producto de cuerda final. El término "filamento" se usa para referirse a pequeños elementos individuales en la cuerda, por ejemplo, las fibras de polímero que componen la cuerda. El término "fibra" es una pluralidad de filamentos. El término "hilo" se utiliza para referirse a una asociación longitudinal de una o más fibras, asociadas entre sí por cualquier medio adecuado, por ejemplo, por pliegue o torsión. El término "hebra" se usa para referirse a uno o más hilos que, junto con otras hebras, se combinan para formar una cuerda estructurada. Un "elemento de miembro de resistencia" de la cuerda como se usa en el presente documento se refiere a uno o más de un filamento, una fibra, una hebra o un hilo que ha de incorporarse en una cuerda.

Una cuerda sintética es, por ejemplo, una cuerda compuesta por elementos de miembro de resistencia sintéticos que soportan carga en lugar de elementos de alambre, tal como en las cuerdas de acero. Los elementos de miembro de resistencia sintéticos están compuestos por materiales sintéticos o no metálicos tales como, por ejemplo, aramida, meta-aramida (Nomex), polibenzoxazol (PBO), polímero de cristal líquido (LCP, por ejemplo conocido comercialmente como Vectran), politetrafluoroetileno (PTFE), polietileno de módulo alto (HMPE), poliamida (tal como, por ejemplo, nailon), poliéster, polietileno, vidrio y polipropileno. Normalmente, los materiales utilizados para los elementos de miembro de resistencia se conforman en haces de hilos que después se conforman en hebras para su uso en la cuerda. Con frecuencia se aplica una camisa protectora sintética alrededor de las hebras individuales o de toda la estructura de la cuerda. Los elementos de miembro de resistencia y los materiales de encamisado de la cuerda sintética derivada de dichos materiales no son detectables mediante métodos de END, tales como métodos de fuga de flujo magnético o corrientes de Foucault. Las camisas se aplican normalmente trenzando una cualquiera o una combinación de los materiales sintéticos enumerados anteriormente o mediante extrusión.

Aunque las realizaciones del presente documento se refieren a los elementos sintéticos que se conforman en una cuerda sintética, un experto normal apreciará que los elementos sintéticos también pueden incorporarse para formar cables, correas, cuerdas, líneas y similares.

En una realización, se usan fibras de aramida, tales como fibras de para-aramida. Para-aramida es la abreviatura de poliamidas aromáticas para-orientadas, que son polímeros de condensación de una diamina aromática para-orientada y un haluro de ácido dicarboxílico aromático para-orientado. Las aramidas cuyas estructuras tienen una forma polipara-orientada o una forma cercana a la misma incluyen aramidas tales como poli(parafenilentereftalamida), poli(4,4'benzanilida tereftalamida), poli(amida del ácido parafenilen-4,4'-bifenilendicarboxílico) y poli(amida del ácido parafenilen-2,6-naftalenodicarboxíl¡co o copoli(para-fenilen-3,4'-dioxidifenilen tereftalamida). La para-aramida está disponible en el mercado, por ejemplo, con nombres comerciales tales como Twaron®, Tecnora® y Kevlar®.

Con el fin de hacer que la cuerda sintética sea detectable por un dispositivo de END magnético o electromagnético (es decir, un dispositivo que funciona basándose en la retroalimentación electromagnética de un material), uno o más de los elementos de resistencia de la cuerda se tratan de manera que sean detectables por un dispositivo de END magnético. Esto se puede hacer de varias maneras adecuadas, como se analiza a continuación. Se excluye la simple incorporación de alambres metálicos en la cuerda; cuando se usan alambres metálicos como la porción detectable de la cuerda, las fibras metálicas se usan para tratar los elementos de miembro de resistencia, por ejemplo, mediante recubrimiento o revestimiento, como se explica adicionalmente en el presente documento.

En todas las realizaciones, uno o más elementos de miembro de resistencia se tratan incluyendo un recubrimiento o revestimiento exterior en los elementos de miembro de resistencia, cuyo recubrimiento o revestimiento es detectable mediante un dispositivo de END magnético (es decir, detectable mediante métodos de END tales como métodos de fuga de flujo magnético o corrientes de Foucault). La fibra sintética tratada después se usa para fabricar la cuerda sintética. La cuerda sintética incluye elementos de miembro de resistencia tratados y elementos de miembro de resistencia sin tratar.

Los elementos de miembro de resistencia tratados son fibras sintéticas o fibras no metálicas que están recubiertas con un material detectable mediante métodos de END, por ejemplo, las fibras sintéticas tratadas tienen un material detectable por END aplicado como recubrimiento o revestimiento a las fibras sintéticas. El material detectable por END deriva de un material metálico tal como níquel, hierro, cobalto o acero. Otro ejemplo de un material metálico es el cobre, que no está cubierto por las reivindicaciones adjuntas. Las fibras sintéticas pueden tratarse añadiendo a las fibras sintéticas el material de recubrimiento o revestimiento mediante cualquier método o métodos adecuados. También pueden obtenerse fibras sintéticas tratadas en el mercado, por ejemplo, tal como Aracon® (una fibra de aramida revestida con níquel) de Micro-Coax.

La fibra sintética tratada en esta realización está compuesta, por lo tanto, por un material que permite que sea detectable por un dispositivo de END magnético o electromagnético. En otros ejemplos, no cubiertos por las reivindicaciones, la fibra sintética tratada también puede ser cualquier material detectable magnéticamente tal como, pero sin limitación, textiles electroconductores, donde una fibra sintética se trata mediante métodos tales como recubrimiento, inclusión o revestimiento con un material que responde al electromagnetismo.

En una realización alternativa, los elementos pueden comprender elementos de transmisión óptica derivados, por ejemplo, de fibras de vidrio, tal como en un cable de fibra óptica. Los elementos de transmisión óptica generalmente no son detectables mediante métodos de END magnéticos. Se puede incorporar una fibra sintética tratada o una fibra de vidrio tratada como se ha descrito anteriormente con los elementos de transmisión óptica, lo que permite que el cable de fibra óptica sea detectable mediante métodos de END magnéticos.

En la FIG. 1 se muestra una cuerda sintética 1 de ejemplo de acuerdo con una realización. Aunque la FIG. 1 muestra la cuerda sintética 1 que es una cuerda sintética de 3 hebras, la cuerda sintética puede ser cualquiera de una diversidad de estructuras de cuerda sintética que incluyen, pero sin limitación, cuerdas trenzadas tales como trenzas de 8 partes o 12 partes, trenzas dobles, cuerdas de hebras, tales como construcciones multicapa de tendido de alambre y de tendido cruzado de 3 hebras, 4 hebras, 6 hebras, 8 hebras y estructuras de cuerda retorcida. Los elementos de miembro de resistencia podrían estar expuestos o cubiertos con camisas de hebras individuales o una camisa global.

La cuerda sintética 1 se compone de tres hebras 11 separadas que juntas se combinan para formar la cuerda sintética 1. Cada hebra 11 incorpora uno o más hilos compuestos por una pluralidad de elementos de miembro de resistencia. En la cuerda sintética 1 de 3 hebras de ejemplo, una de las tres hebras 11 de la cuerda 1 incluye un elemento 12 de miembro de resistencia tratado incluido en la hebra. Por supuesto, esto es simplemente un ejemplo con fines ilustrativos, y la cuerda puede incluir más de un elemento de miembro de resistencia tratado en una hebra, o puede incluir elementos de miembro de resistencia tratados en más de una hebra.

El elemento 12 de miembro de resistencia tratado se forma integralmente con una hebra 11 de la cuerda sintética 1 y, deseablemente, discurre por toda la longitud de la hebra 11 de la cuerda sintética 1.

Cuando la cuerda sintética incluirá elementos de miembro de resistencia tratados y sin tratar, el elemento de miembro de resistencia tratado se selecciona deseablemente basándose en sus propiedades materiales en comparación con las propiedades materiales de los otros elementos de miembro de resistencia sin tratar utilizados en la cuerda sintética. Con el fin de modelar de manera precisa y conservadora el estado de la cuerda sintética, los elementos de miembro de resistencia tratados pueden tener una rigidez menor, mayor o igual que la rigidez de los elementos de miembro de resistencia sin tratar de la cuerda sintética. Los elementos de miembro de resistencia tratados pueden componer desde una fibra sintética tratada en la cuerda hasta el 100 % del peso de la cuerda.

Por ejemplo, los elementos de miembro de resistencia tratados de la cuerda pueden estar compuestos por un material base que tenga las mismas o sustancialmente las mismas características de esfuerzo-deformación, o módulo de elasticidad, que los elementos de miembro de resistencia sin tratar. Por ejemplo, cuando los elementos de miembro de resistencia sin tratar comprenden fibras de aramida, los elementos de miembro de resistencia tratados pueden comprender fibras de aramida con revestimiento metálico. En este ejemplo, debido a que los elementos de miembro de resistencia tratados son del mismo material que los elementos de miembro de resistencia, un dispositivo de END puede detectar una representación precisa del estado de los elementos de miembro de resistencia.

Como otro ejemplo, los elementos de miembro de resistencia tratados pueden tener una rigidez mayor que los elementos de miembro de resistencia sin tratar. En este ejemplo, debido a que la rigidez de los elementos de miembro de resistencia tratados es mayor que la de los elementos de miembro de resistencia sin tratar, los elementos de miembro de resistencia tratados fallarán antes que los elementos de miembro de resistencia sin tratar. En consecuencia, el daño o las roturas en los elementos de miembro de resistencia tratados pueden detectarse mediante un dispositivo de END.

Como otro ejemplo, los elementos de miembro de resistencia tratados pueden tener una rigidez menor que los elementos de miembro de resistencia sin tratar. En este ejemplo, debido a que la rigidez de los elementos de miembro de resistencia tratados es menor que la de los elementos de miembro de resistencia sin tratar, los elementos de miembro de resistencia tratados retendrán suficiente elasticidad para modelar con precisión una geometría de la cuerda sintética sin sufrir daños ni roturas.

También se apreciará que si se usan múltiples elementos de miembro de resistencia tratados en una cuerda sintética, pueden elegirse elementos de miembro de resistencia tratados que tengan propiedades de materiales diferentes. De esta manera, los elementos de miembro de resistencia tratados que tienen una rigidez menor, mayor o igual que los elementos de miembro de resistencia sin tratar pueden incorporarse simultáneamente en la cuerda sintética.

El elemento de miembro de resistencia tratado puede ser una fibra sintética tratada. El elemento de miembro de resistencia tratado también puede comprender una pluralidad de fibras sintéticas tratadas enrolladas en un hilo. Como alternativa, los elementos de resistencia tratados pueden comprender una pluralidad de fibras enrolladas en un hilo, y el hilo se trata como se ha descrito anteriormente. Por supuesto, las fibras sintéticas tratadas pueden enrollarse en un hilo con fibras de miembro de resistencia sin tratar, o las fibras de miembro de resistencia tratadas solas pueden enrollarse en un hilo. Después, se incorporan uno o más elementos de miembro de resistencia en al menos una hebra de la cuerda sintética. Cuando el elemento o elementos de miembro de resistencia tratados descritos anteriormente se usan en una cuerda de aramida, el elemento o elementos de resistencia tratados tendrán sustancialmente las mismas propiedades de rendimiento que los elementos de miembro de resistencia sin tratar de la cuerda sintética. Esto es ventajoso porque los cambios detectados en el elemento o elementos de miembro de resistencia tratados durante el uso corresponderán directamente a cambios que también han experimentado los elementos de miembro de resistencia sin tratar, de manera que se puede obtener una imagen precisa del estado global de la cuerda a partir de Inspección de los elementos de miembro de resistencia tratados.

En la FIG. 1, se muestra que la cuerda sintética 1 tiene un único elemento 12 de miembro de resistencia tratado en una hebra 11 de una cuerda sintética 1 de 3 hebras. Sin embargo, es posible incorporar múltiples elementos de miembro de resistencia tratados en la hebra 11 e incorporar elementos de miembro de resistencia tratados en otras o en todas las hebras 11 de la cuerda 1 de 3 hebras. Además, todas y cada una de las fibras de la cuerda sintética 1 podrían recubrirse o revestirse con un material metálico o de otro modo magnético que permita que todas las fibras de la cuerda sintética 1 sean detectables por un dispositivo de END magnético. Al aumentar el número de elementos 12 de miembro de resistencia tratados, aumenta el número de elementos detectables por un dispositivo de END magnético. Sin embargo, aumentar el número de elementos 12 de miembro de resistencia tratados también puede aumentar el coste global de la cuerda sintética 1.

Con el fin de garantizar que la estructura de la cuerda sintética se represente adecuadamente, los elementos de los elementos de miembro de resistencia tratados pueden al menos dispersarse por toda la estructura de la cuerda en las diversas capas, posiciones y direcciones. Es decir, si la cuerda sintética tiene múltiples capas, direcciones y patrones, al menos un elemento de miembro de resistencia tratado se incluye deseablemente al menos en cada capa, dirección y patrón para que cada una de las secciones/porciones separadas de la cuerda pueda evaluarse mediante el método de END.

En realizaciones en las que el elemento de miembro de resistencia tratado es una fibra de miembro de resistencia recubierta o revestida, el recubrimiento o revestimiento puede cubrir de forma continua toda la longitud de la fibra.

Se apreciará que el elemento de miembro de resistencia tratado no se limita a incorporarse en las hebras de la cuerda sintética. Por ejemplo, en otra realización, cuando la cuerda sintética comprende una camisa exterior protectora, se incorpora un elemento de miembro de resistencia tratado en la camisa exterior. En otra realización, cuando la cuerda sintética comprende camisas protectoras de hebras alrededor de hebras separadas en la cuerda sintética, se incorpora un elemento de miembro de resistencia tratado en una o más de las camisas protectoras de hebras. La fibra de miembro de resistencia tratado, incorporada en una camisa exterior o en una cubierta de hebras, puede ser del mismo material base que la camisa o de uno diferente.

Otro ejemplo de una fibra de miembro de resistencia tratado, no cubierta por las reivindicaciones adjuntas, se muestra en la FIG. 2. En esta realización, una pluralidad de elementos 15 de miembro de resistencia, tales como hilos o fibras sintéticas, se tratan para que sean detectables por un dispositivo de END electromagnético envolviendo un elemento detectable magnéticamente 16 alrededor de los elementos 15 de miembro de resistencia para formar un elemento de miembro de resistencia tratado. El elemento detectable magnéticamente 16 envuelto alrededor de los elementos 15 de miembro de resistencia puede ser, por ejemplo, un alambre de cualquier material magnético adecuado que incluye un material metálico tal como níquel, hierro, cobalto o acero. De acuerdo con una realización, el elemento detectable magnéticamente 16 es una o más fibras sintéticas tratadas para formar una capa o revestidas con un material magnético como se ha descrito anteriormente. En el ejemplo de la FIG. 2, los elementos 15 de miembro de resistencia pueden ser una pluralidad de fibras, y el elemento 16 se envuelve allí para ayudar en la formación de la pluralidad de fibras en un hilo de miembro de resistencia tratado.

El elemento detectable magnéticamente 16 puede tener propiedades de resistencia que sean iguales o sustancialmente iguales a las de la pluralidad de elementos 15 de miembro de resistencia que rodea. El elemento detectable magnéticamente 16 también puede tener una rigidez igual o menor que los elementos 15 de miembro de resistencia. Por ejemplo, cuando el elemento detectable magnéticamente 16 es una o más fibras sintéticas tratadas con un material magnético, las fibras sintéticas del elemento detectable 16 y las fibras sintéticas de los elementos 15 de miembro de resistencia pueden derivar de los mismos materiales. En consecuencia, el elemento detectable 16 tendría las mismas o sustancialmente las mismas propiedades de resistencia que los elementos 15 de miembro de resistencia.

Como otro ejemplo, cuando el elemento detectable 16 es un alambre, el alambre puede elegirse de manera que la rigidez del alambre sea menor que la rigidez de los elementos 15 de miembro de resistencia. Por ejemplo, el alambre puede ser un alambre metálico o una estructura de tipo alambre metálico con material magnético.

En realizaciones, es posible, además, tratar varios elementos de miembro de resistencia con diversos materiales distinguibles por separado para un análisis más refinado. Por ejemplo, los elementos de miembro de resistencia con un tipo de tratamiento pueden estar en una capa de la estructura de cuerda y los elementos de miembro de resistencia con un tratamiento diferente pueden estar ubicados en otra capa. Al analizar la respuesta única de los diferentes tratamientos, la ubicación exacta y el modo de fallo pueden determinarse con mayor precisión.

En las realizaciones, es posible, además, proporcionar elementos de miembro de resistencia tratados con diversos grados de torsión. Por ejemplo, niveles bajos de torsión proporcionarían al elemento de miembro de resistencia tratado una rigidez relativamente alta y una propensión a romperse primero o prematuramente como indicador de alerta precoz. Como otro ejemplo, niveles más altos de torsión proporcionarían al elemento de miembro de resistencia una rigidez relativamente baja y una propensión a permanecer intacto más tiempo que el resto de los elementos de miembro de resistencia. El elemento de rigidez baja garantizaría que la longitud del tendido siguiera siendo detectable con precisión a medida que la cuerda se deteriora.

Al incluir un elemento de miembro de resistencia tratado en una cuerda sintética como se ha descrito anteriormente, es posible controlar la forma y la geometría generales de una cuerda sintética 1 usando dispositivos de END magnéticos típicos.

En un método de detección de ejemplo, la cuerda sintética con un elemento o elementos de miembro de resistencia tratados incorporados en ella se explora mediante un dispositivo de END magnético. Por ejemplo, se usa un dispositivo de fuga de flujo magnético (FFM) para explorar la cuerda sintética. Los elementos de miembro de resistencia sin tratar de la cuerda sintética son indetectables por el dispositivo de FFM. Por lo tanto, el dispositivo de FFM detecta solamente el elemento o elementos de miembro de resistencia tratados.

En la FIG. 3 se muestra un ejemplo de datos de salida del dispositivo de FFM utilizado para controlar la cuerda sintética con un elemento o elementos de resistencia tratados. Los datos de salida obtenidos mediante la detección del elemento o elementos de miembro de resistencia tratados incorporados en la cuerda sintética incluyen una amplitud 21 y un período 22. La amplitud 21 de los datos de salida corresponde a un diámetro de la cuerda sintética en una posición dada a lo largo de la cuerda sintética. El período 22 de los datos de salida corresponde a una longitud de tendido de la cuerda sintética en una posición dada a lo largo de la cuerda sintética.

A medida que se usa la cuerda sintética, su diámetro normalmente disminuye y su longitud de tendido normalmente aumenta debido a los esfuerzos constantes y/o repetidos a los que se somete la cuerda sintética durante el uso. Esta disminución del diámetro y el aumento de la longitud de tendido de la cuerda corresponden al deterioro de las propiedades de resistencia de la cuerda sintética. El conocimiento de estos atributos medibles permite comprender cuándo la cuerda ha experimentado demasiado deterioro de las propiedades de resistencia de la cuerda sintética. En otras palabras, se puede entender cuándo la cuerda sintética ha sufrido demasiado desgaste y/o daño para ser utilizada con seguridad. En consecuencia, también se puede saber cuándo puede ser necesario reparar o reemplazar la cuerda sintética 1, o un segmento de la misma.

Por ejemplo, la cuerda sintética puede someterse a demasiado desgaste o daño provocando que el diámetro de la cuerda sintética disminuya. El dispositivo de FFM puede emitir una amplitud 21 correspondiente al diámetro de la cuerda sintética basándose en la detección de elementos de miembro de resistencia tratados. Cuando la amplitud 21 correspondiente al diámetro de la cuerda sintética 1 cae por debajo de un valor umbral que indica que la cuerda se ha sometido a demasiado daño, puede determinarse que la cuerda sintética 1, o un segmento de la misma, debe repararse o reemplazarse.

De manera similar, la cuerda sintética puede someterse a demasiado desgaste o daño, lo que hace que aumente la longitud de tendido de la cuerda sintética. El dispositivo de FFM puede generar un período 22 correspondiente a la longitud de tendido de la cuerda sintética basándose en la detección de elementos de miembro de resistencia tratados. Cuando el período 22 correspondiente a la longitud de tendido de la cuerda sintética 1 supera un valor umbral que indica que la cuerda se ha sometido a demasiado daño, puede determinarse que la cuerda sintética 1, o un segmento de la misma, debe repararse o reemplazarse.

Los valores umbral para determinar cuándo debe repararse o reemplazarse la cuerda sintética, o un segmento de la misma, son valores que puede establecer un usuario con antelación. Estos valores pueden basarse en el comportamiento conocido de los elementos de miembro de resistencia tratados y/o sin tratar en la aplicación en la que se usa la cuerda sintética 1. Además, los valores umbral pueden basarse en un diámetro y una longitud de tendido localizados, o en un diámetro y una longitud de tendido promedio globales de la cuerda sintética.

Por ejemplo, en caso de daño externo a una porción de la cuerda sintética, se produciría un alargamiento localizado de la longitud de tendido de la cuerda sintética. Además, también habría una reducción localizada en el diámetro de la cuerda sintética. Un dispositivo de FFM detectaría el elemento o elementos de miembro de resistencia tratados dentro de la cuerda sintética y emitiría una salida de amplitud 21 y un período 22 correspondientes al alargamiento de la longitud de tendido y la reducción del diámetro localizados. En consecuencia, un usuario podría determinar que la cuerda sintética, o el segmento dañado de la cuerda sintética, debería repararse o reemplazarse.

En otro ejemplo, en el caso de esfuerzos repetidos o constantes en la cuerda sintética, las propiedades de resistencia de la cuerda sintética disminuyen con el tiempo. La disminución de las propiedades de resistencia corresponde a un diámetro reducido y a una mayor longitud de tendido en toda la cuerda sintética. Un dispositivo de FFM detectaría el elemento o elementos de miembro de resistencia tratados dentro de la cuerda sintética y emitiría una amplitud 21 y un período 22 correspondientes al alargamiento de la longitud del tendido y la reducción del diámetro en toda la cuerda sintética. En consecuencia, un usuario podría determinar que la cuerda sintética debe repararse o reemplazarse.

Además, a medida que la cuerda sintética se usa y/o se daña, el estado del elemento o elementos de miembro de resistencia tratados pueden degradarse. En consecuencia, la respuesta detectada por el dispositivo de FFM puede dar como resultado más ruido o fluctuaciones en los conjuntos de datos, incluyendo la existencia de fallos en los datos. En este caso, se puede usar un dispositivo de FFM para detectar elementos de miembro de resistencia tratados degradados o rotos a lo largo de la longitud de la cuerda sintética. El número y la densidad de las roturas en los elementos de miembro de resistencia tratados pueden correlacionarse estadísticamente con el número de roturas de los elementos de miembro de resistencia y, por lo tanto, pueden correlacionarse con la resistencia conservada de la cuerda sintética. Cuando la resistencia conservada de la cuerda sintética o un segmento de la cuerda sintética cae por debajo de un umbral basado en el número de elementos de miembro de resistencia rotos, un usuario puede determinar que la cuerda sintética, o un segmento de la misma, debe repararse o reemplazarse.

Como se puede apreciar de lo anterior, el uso de los elementos de miembro de resistencia tratados en una cuerda como se describe en el presente documento permite controlar múltiples propiedades de la cuerda, incluyendo cambios en la longitud y el diámetro, así como roturas, como se ha analizado anteriormente.

Además, se puede apreciar que el uso de elementos tratados como se ha descrito anteriormente también puede usarse para permitir el control mediante métodos de END en cordones, cables, correas, líneas y similares. Por ejemplo, en un ejemplo, no cubierto por las reivindicaciones adjuntas, se puede incorporar un elemento tratado en un cable de fibra óptica compuesto por uno o más elementos de transmisión óptica, por ejemplo, fibras ópticas basadas en vidrio, para permitir el control del cable de fibra óptica mediante métodos de END. Por ejemplo, puede incorporarse un elemento tratado en un cable de fibra óptica de la misma manera que se detalló anteriormente para la cuerda sintética, por ejemplo, incluyendo al menos un elemento tratado, tal como un elemento de transmisión óptica tratado u otro elemento tratado detectable por un dispositivo de END, en el cable de fibra óptica junto con los otros elementos de transmisión óptica del cable de fibra óptica, o un material detectable por END puede enrollarse alrededor de un haz de elementos de transmisión óptica del cable de fibra óptica. Por lo demás, los aspectos de este ejemplo son los mismos que los analizados anteriormente para la cuerda sintética y, por lo tanto, los detalles de los elementos tratados adecuados para este ejemplo se incorporan de lo anterior.

También se apreciará que cualquier combinación de los atributos medibles descritos anteriormente o los cambios en los atributos medibles pueden correlacionarse para determinar la resistencia conservada de la cuerda sintética.

Aunque el método de evaluación anterior se ha descrito con referencia a un dispositivo de FFM, puede apreciarse que también pueden usarse otros métodos de END. Por ejemplo, un dispositivo de END de corriente de Foucault puede usarse de manera similar para detectar atributos medibles del elemento o elementos de miembro de resistencia tratados incorporados en la cuerda sintética para evaluar el estado de la cuerda sintética.

Deseablemente, la evaluación de la cuerda sintética mediante un método como los métodos de END descritos anteriormente se realiza mientras la cuerda sintética todavía está en uso. Por ejemplo, la cuerda sintética se inspecciona haciendo pasar la cuerda por el dispositivo de evaluación y/o haciendo pasar el dispositivo de evaluación a lo largo de la cuerda sintética sin dejar de usar la cuerda sintética. Esto es ventajoso porque permite evaluar la cuerda sintética sin el tiempo, el trabajo y los gastos asociados a retirar la cuerda sintética para su evaluación, y sin costes similares asociados al tiempo de inactividad de la aplicación en la que se usa la cuerda sintética.

La cuerda sintética descrita anteriormente y el método para evaluar una cuerda sintética pueden permitir que se aplique una cuerda sintética en una serie de aplicaciones críticas en las que normalmente pueden usarse cuerdas de alambre. Dichas aplicaciones incluyen operaciones de minería, operaciones de perforación, uso como líneas de amarre, líneas de remolque o líneas de cabrestante y otras aplicaciones de elevación e instalación.

La cuerda sintética también puede estar rodeada, además, por una cubierta tal como, por ejemplo, una manta, camisa, sobre, envoltura, cinta adhesiva o cubierta de polímero para proteger la cuerda de las condiciones ambientales o para proporcionar protección mecánica a la cuerda.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1.Una cuerda sintética (1) que comprende:

elementos de miembro de resistencia de material sintético,

que comprenden al menos un elemento (12) de miembro de resistencia tratado que comprende al menos una fibra sintética o fibra no metálica con un tratamiento metálico;

y elementos de miembro de resistencia sin tratar que comprenden fibras sintéticas o no metálicas,

en donde el al menos un elemento (12) de miembro de resistencia tratado es una fibra de miembro de resistencia recubierta o revestida con un material detectable magnéticamente;

en donde la al menos una fibra sintética o no metálica del al menos un

elemento (12) de miembro de resistencia tratado y las fibras sintéticas o no metálicas de los elementos de miembro de resistencia sin tratar son de un material elegido del grupo que consiste en: aramida, HMPE, PBO, LCP, poliamida, poliéster, polietileno, vidrio y polipropileno,

en donde el material del tratamiento metálico del al menos un

elemento (12) de miembro de resistencia tratado se elige de níquel, hierro, cobalto o acero de manera que el al menos un elemento de miembro de resistencia tratado hace que la cuerda sintética pueda inspeccionarse mediante un método de ensayo no destructivo (END) magnético o electromagnético.

2. La cuerda sintética de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recubrimiento o revestimiento del elemento de miembro de resistencia cubre de forma continua una longitud completa del elemento de miembro de resistencia.

3. La cuerda sintética de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el elemento de miembro de resistencia se incorpora en la cuerda sintética de manera que discurre de forma continua a lo largo de la longitud completa de la cuerda.

4. La cuerda sintética de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el al menos un elemento de miembro de resistencia tratado comprende un primer elemento de miembro de resistencia tratado, o población de elementos; y un segundo elemento de miembro de resistencia tratado, o población de elementos, en donde el primer elemento de miembro de resistencia tratado tiene una rigidez menor que los elementos de miembro de resistencia sin tratar y el segundo elemento de miembro de resistencia tratado tiene una rigidez igual o mayor que los elementos de miembro de resistencia sin tratar.

5. Un método que comprende:

formar una cuerda sintética de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el método comprende, además:

explorar la cuerda sintética con un dispositivo de END magnético; y

obtener datos de salida de fuga de flujo magnético o corrientes de Foucault del dispositivo de END magnético; en donde los datos de salida se refieren a un estado de la cuerda sintética.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la exploración se realiza en la cuerda sintética mientras la cuerda sintética está en uso.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el método incluye la etapa de obtener datos de salida de fuga de flujo magnético del dispositivo de END magnético.