ES2215867T7 - Cable de acero protegido individualmente, su utilizacion en la construccion y procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Description

Cable de acero protegido individualmente, su utilización en la construcción y procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a cables de acero trenzados protegidos individualmente, utilizados en obras de ingeniería civil, especialmente para pretensado o suspensión de partes de obra.

Estos cables trenzados comprenden un conjunto de hilos metálicos trenzados entre sí, que frecuentemente adoptan número de siete. Los hilos metálicos están sometidos frecuentemente a un tratamiento electroquímico (galvanización, galfanización, ...) que produce una cierta resistencia a la corrosión.

Se utilizan corrientemente cables trenzados sin revestimiento, procurando que no queden situados en un ambiente corrosivo. Estos cables trenzados son montados directamente en hormigón, o en fundas colectivas rellenadas de pasta de cemento o de grasas o ceras procedentes del petróleo. La pasividad del cemento o no corrosividad de los productos del petróleo aumenta la protección contra la corrosión.

Se conocen igualmente cables trenzados protegidos individualmente por una funda de material plástico, habitualmente polietileno de alta densidad (PEHD) o una resina epoxi, que crea una barrera estanca alrededor de los hilos metálicos. Un producto de llenado, que puede ser de diferentes tipos (cera, grasa, polímero ...), rellenan los intervalos existentes entre los hilos metálicos y la funda individual transportando la protección del cable trenzado contra la corrosión.

El producto de llenado permite o bien un deslizamiento de los hilos metálicos trenzados con respecto a su funda individual (cable trenzado-engrasado o enfundado-encerado), o bien por el contrario una adherencia para transmitir esfuerzos de cizallamiento entre la funda y el cable trenzado (cable trenzado coherente).

En el cable trenzado coherente, el producto llenado es típicamente un polímero adherido sobre los hilos y en el interior de la funda. El cable trenzado coherente es utilizable especialmente cuando es necesario transmitir esfuerzos tangenciales de la funda a los hilos metálicos, lo que es el caso, por ejemplo, en cables portadores de puentes colgantes en los que la carga transmitida por cada elemento suspendido provoca un esfuerzo tangencial sobre el cable al nivel del collar de fijación del elemento suspendido (ver Patente EP-A-0 855 471).

En el cable trenzado enfundado-engrasado o enfundado-encerado, el producto de llenado es un lubrificante, lo que presenta varias ventajas:

(a)

mejorar el comportamiento a la fatiga del cable trenzado lubrificando los contactos entre los hilos metálicos;

(b)

evitar que la tensión a la que está sometido el cable trenzado genere, teniendo en cuenta la forma del cable trenzado, concentraciones de tensiones de cizalladura y/o tracción en ciertas partes del cable trenzado, lo que representaría el riesgo de provocar fisuras en la funda y por lo tanto una pérdida de estanqueidad exponiendo el metal a los agentes corrosivos;

(c)

en ciertas configuraciones, permitir la sustitución de los cables trenzados uno a uno, permaneciendo la funda en su lugar en la estructura.

En condiciones de servicio, el cable que comprende uno o varios cables trenzados enfundados-engrasados o enfundados-encerados es sometido a variaciones de tensado y a variaciones de temperatura. Estas variaciones provocan alargamientos distintos de la funda y de los hilos trenzados puesto que el material plástico y el metal no tienen en general los mismos coeficientes de elasticidad y de dilatación térmica.

En particular, la funda tiene habitualmente un coeficiente de dilatación térmica mucho más elevado que los hilos. Si se considera el caso del acero y del PEHD corrientemente utilizados en este tipo de cable trenzado, existe una relación del orden de 20 entre los dos coeficientes de dilatación térmica. De ello pueden resultar averías en la funda que se alarga demasiado en situación de calor, o inversamente con una pérdida de estanqueidad en las partes extremas del cable cuando hace frío, por una excesiva retracción de la funda.

La Patente USA 4.623.504 describe un cable de acero trenzado de este tipo compuesto por una agrupación de hilos metálicos trenzados y rodeado por una funda de material plástico. Un producto anticorrosivo rellena intersticios internos situados entre los hilos trenzados. No obstante, este producto recubre superficialmente los hilos, sin extenderse hasta la cara interior de la funda, si bien dicho cable trenzado no escapa a los efectos antes citados relacionados con la diferencia de coeficiente de elasticidad y de dilatación térmica entre la funda y los hilos.

La presente invención tiene por finalidad en especial evitar estos inconvenientes conservando simultáneamente por lo menos algunas de las ventajas del cable de acero trenzado enfundado-engrasado o enfundado-encerado.

Un cable trenzado según la invención es conforme a la reivindicación 1.

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Gracias a estas disposiciones, es posible obtener cables trenzados "semiadherentes", en los cuales la cantidad regulada de producto flexible de llenado permite conservar las ventajas (a) y (b) del cable trenzado enfundado-engrasado asegurando simultáneamente que la funda individual se adapta a las deformaciones macroscópicas de los hilos metálicos.

Los nervios helicoidales que presenta la cara interior de la funda penetran en las gargantas formadas entre los hilos periféricos adyacentes. La cooperación entre estos nervios y las gargantas permite la adaptación de deformaciones macroscópicas. La cantidad de producto de llenado se ajusta de manera que esta penetración no sea demasiado importante, lo que representaría el riesgo de bloquear la funda sobre los hilos por adherencia de forma y por lo tanto podría engendrar en la funda esfuerzos, especialmente de cizalladura, susceptibles de producir su rotura.

En una forma de realización preferente de la invención, la funda del cable trenzado tiene un espesor mínimo de \phi/5, en la que \phi es el diámetro de los hilos situados en la periferia de la agrupación de hilos trenzados.

Otro aspecto de la invención se refiere a la utilización de un cable trenzado tal como se ha definido anteriormente como elemento de estructura que trabaja por tracción en una obra de construcción. El cable trenzado puede formar parte en especial de un tirante de un sistema de suspensión de una obra o de un cable de pretensado de la misma.

Un tercer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un cable trenzado según la reivindicación 6.

La etapa de enjuagado es llevada a cabo ventajosamente por medio de un elemento o plantilla de rotación libre, a través del cual se hace pasar la agrupación de cables dotada de recubrimiento.

Otras características y ventajas de la invención aparecerán en el curso de la siguiente descripción de una de las formas de realización, a título de ejemplo no limitativo, con respecto al dibujo adjunto, en el cual:

- la figura 1 es una vista en sección transversal de un cable trenzado según la invención;

- la figura 2 es una vista en sección transversal de la agrupación de hilos metálicos de dicho cable;

- la figura 3 es un esquema de una instalación adaptada para la puesta en práctica de un procedimiento según la invención; y

- la figura 4 es un esquema de los medios de enjuagado de la instalación de la figura 3.

El cable trenzado (1) representado en la figura 1 está constituido por varios hilos (2) de acero trenzados entre sí, que en este caso son en número de siete, es decir, un hilo central y seis hilos periféricos.

La agrupación de hilos trenzados (2) está contenida dentro de la funda exterior (4) de material plástico flexible que puede ser una poliolefina, especialmente PEHD, o también un poliamida.

Un producto flexible de llenado (3), por ejemplo, un polímero amorfo, una cera o grasa de petróleo, rellena los intersticios definidos por los hilos (2) en el interior de la funda. Este producto (3) presenta ventajosamente características de lubrificación. Los intersticios antes indicados comprenden:

-

intersticios internos (5) de sección transversal en forma de triángulo curvilíneo cuyos lados están constituidos por partes de circunferencia de tres hilos adyacentes;

-

un intersticio periférico (6) situado entre los hilos periféricos del cable trenzado y la cara interior de su funda (4).

Haciendo referencia a la figura 2, se ha indicado con S1 al área acumulada de los triángulos curvilíneos antes citados que corresponden a los intersticios internos (5), en número de seis en el ejemplo considerado. Por otra parte, se ha indicado S2 al área acumulada, en una sección transversal del cable trenzado, de los intervalos (7) comprendidos entre la periferia del grupo de hilo de acero (2) y el círculo más pequeño (C) en el que se inscribe esta agrupación de hilos. Estos intervalos (7) están dispuestos también en número de seis en el ejemplo considerado, siendo el círculo (C) tangente a los seis hilos periféricos del cable trenzado. Se ha indicado finalmente P el perímetro exterior de la agrupación de hilos y \phi el diámetro de los hilos periféricos. Un valor típico es \phi = 5 mm, teniendo el hilo central un diámetro ligeramente superior, por ejemplo, de 5,7 mm.

El intersticio periférico (6) presenta, en la sección transversal del cable, un área comprendida entre P x e_{min} y 0,6 x S2, en la que e_{min} representa un espesor mínimo de producto (3), que es igual a 0,05 mm. El espesor mínimo e de la funda exterior (4) es preferentemente \phi/5 o más.

Para realizar un cable de trenzado de este tipo, se parte de una agrupación de hilos trenzados obtenida por procedimientos clásicos de trefilado. Estos hilos (2) pueden haber sido sometidos, de manera conocida, al tratamiento electroquímico tal como galvanización o galfanización, que tiene por objetivo mejorar su resistencia a la corrosión.

Haciendo referencia a la figura 3, se destrenza un trozo del cable antes de pasar en la hilera (10) de extrusión del material plástico de la funda (4), con la finalidad de separar los hilos (2). Esto se puede efectuar fijando los extremos de los tramos en dos mordazas (11) sometidas a un par relativo de torsión en el sentido inverso del paso de trenzado. El producto flexible de llenado es introducido por proyección o inyección en el tramo destrenzado. Después de liberación de las mordazas (11), los hilos se vuelven a cerrar aprisionando el producto (3) en los intersticios internos (5) y haciendo sobrepasar este producto a la periferia del grupo de hilos. A continuación se hace circular el tramo tratado de esta manera en una plantilla o elemento de enjuagado (12) que sirve para dejar la cantidad adecuada de producto (3) sobre la agrupación de hilos trenzados. Más abajo de la plantilla (12) se encuentra el sistema (16) de inyección del material plástico de la funda (4) y después la hilera de extrusión (10) a través de la cual se hace pasar el cable trenzado para definir su forma exterior así como el espesor e de la funda.

La cantidad de producto (3) que queda después del elemento de plantilla de enjuagado (12) representa, por unidad de longitud del cable trenzado, un volumen comprendido entre S_{min} = S1 + (P x e_{min}) y S_{max} = S1 + (0,6 x S2) con la finalidad de satisfacer la condición antes citada con respecto a la dimensión del intersticio periférico (6).

La plantilla de enjuagado (12) se ha mostrado en la figura 4. Está montada sobre la anilla interna de un rodamiento de bolas (13) con la finalidad de tener libertad de rotación. El hilo trenzado recubierto por el producto (3) pasa por una abertura (14) de la plantilla (12), cuya área está comprendida entre S+S_{min} y S+S_{max}, siendo S el área acumulada de las secciones de los siete hilos (2). La forma de esta abertura (14) se adapta a la del grupo de hilos asociado al intersticio periférico (6). Su contorno presenta seis dientes (15) que se alojan en las gargantas existentes entre los hilos periféricos del cable trenzado. La rotación libre del elemento de plantilla (12) cuando el cable trenzado es objeto de tracción permite que estos dientes (15) puedan seguir la trayectoria helicoidal de las gargantas manteniendo la cantidad deseada de producto (3).

El cable trenzado realizado de esta forma está adaptado para formar un elemento de estructura que trabaja por tracción en una obra de construcción, que responde a las exigencias expuestas en la introducción. Se utilizará ventajosamente en tirantes (ver, por ejemplo, la Patente EP-A-0 323 285) o en cables de pretensado.

Claims (8)

1. Cable de acero trenzado que presenta una agrupación de hilos metálicos trenzados (2), una funda de material plástico (4) que contiene dicho grupo, y un producto flexible de llenado (3) que presenta propiedades de lubrificación y que rellena los intersticios internos (5) situados entre los hilos trenzados de la agrupación de hilos y un intersticio periférico (6) situado entre la periferia de la agrupación y la cara interior de la funda, caracterizado porque dicho intersticio periférico presenta, en una sección transversal del cable trenzado, un área comprendida entre P x e_{min} y 0,6 x S2, de modo que la funda se adapta a las deformaciones macroscópicas de los cables metálicos, en la que P es el perímetro exterior de la agrupación de hilos, e_{min} = 0,05 mm y S2 es el área acumulada de los intervalos (7) comprendidos ente la periferia de la agrupación y el círculo más reducido (C) en el que se inscribe dicha agrupación.

2. Cable, según la reivindicación 1, en el que la funda (4) tiene un espesor (e) con un valor mínimo \phi/5, en el que \phi es el diámetro de los hilos situados en la periferia del grupo de hilos.

3. Utilización de un cable trenzado, según la reivindicación 1 ó 2, como elemento de estructura que trabaja en tracción en una obra de construcción.

4. Utilización, según la reivindicación 3, en la que el cable trenzado (1) forma parte de un tirante de un sistema de suspensión de la obra.

5. Utilización, según la reivindicación 3, en la que el cable trenzado (1) forma parte de un cable de pretensado de la obra.

6. Procedimiento de fabricación de un cable trenzado (1), que comprende las siguientes etapas:

-

recubrir un grupo de hilos metálicos trenzados (2) con un producto flexible de llenado (3) que presenta propiedades de lubrificación de manera que dicho producto rellene los intersticios internos (5) situados entre los hilos trenzados de la agrupación de hilos y sobrepase la periferia de dicha agrupación de hilos;

-

enjuagar la periferia del grupo dotado de recubrimiento de manera que deje una cantidad regulada de producto de llenado por unidad de longitud de dicha agrupación, representando la mencionada cantidad un volumen por unidad de longitud comprendido entre S1 + (P x e_{min}) y S1 + (0,6 x S2), de modo que la funda se adapta a las deformaciones macroscópicas de los cables metálicos, en la que S1 es el área acumulativa de dichos intersticios internos en una sección transversal del cable trenzado, P es el perímetro exterior del grupo de cables trenzados, e_{min} = 0,05 mm y S2 es el área acumulada de los intervalos (7) comprendidos entre la periferia de la agrupación y el círculo más pequeño (C) en el que se inscribe dicha agrupación;

-

extrusionar una funda de material plástico (4) alrededor del grupo de cables recubierto por dicha cantidad de producto de llenado, de manera que el producto de llenado rellene un intersticio periférico (6) situado entre la periferia del grupo y la cara interior de la funda.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que la etapa de enjuagado se consigue por medio de una plantilla libre en rotación (12), a través de la cual se hace pasar la agrupación de hilos con su recubrimiento.

8. Procedimiento, según la reivindicación 6 ó 7, en el que se proporciona a la funda (4) un espesor (e) que es como mínimo \phi/5, siendo \phi el diámetro de hilos o cables situados en la periferia de dicha agrupación de hilos.