ES2247309T3 - Amortiguador de caida. - Google Patents
Amortiguador de caida.Info
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Abstract
Amortiguador de caída para amortiguar la caída o el impacto de un cuerpo, que en un extremo presenta un primer elemento de unión (1) para la colocación del amortiguador de caída (10) en el punto de tope, presentando el primer elemento de unión (1) unos primeros medios de sujeción (1¿), a los que está fijado un elemento de amortiguación de caída (3) compuesto por un haz de fibras de un polímero termoplástico, y en el otro extremo del amortiguador de caída (10) está previsto un segundo elemento de unión (2) con unos segundos medios de sujeción (2¿), a los que está fijado asimismo el elemento de amortiguación de caída (3), estando previsto el segundo elemento de unión (2) para la colocación del cuerpo, caracterizado porque el elemento de amortiguación de caída (3) está envuelto por 3 fundas protectoras (4, 4¿, 4¿) y la funda protectora central (4) está cosida a las fundas protectoras superior e inferior (4¿, 4¿) y porque por lo menos una de las costuras (15, 15¿) se rompe en caso de una carga de por lo menos 2,0 kN y de 6,0 kN como máximo.
Description
Amortiguador de caída.
La presente invención se refiere a un
amortiguador de caída según la reivindicación 1.
Los amortiguadores de caída conocidos utilizan
para la absorción de las fuerzas de choque que se originan con
ocasión de una caída diferentes soluciones, a saber:
- \bullet
- cintas tejidas entre sí, que se rompen en caso de producirse una caída,
- \bullet
- una cinta doblada cosida, cuyos puntos de costura se rompen en caso de solicitación y frenan así la caída,
- \bullet
- un cable, que en el caso de producirse una caída queda sometido a la tracción ejercida por un mosquetón produciendo el frenado gracias al rozamiento que se origina.
El inconveniente de que adolecen estas soluciones
radica en que necesitan un largo recorrido de freno para amortiguar
la masa colgante en su caída.
Por tanto son conocidos sistemas de
amortiguación, que en la zona de amortiguación presentan una cinta
varias veces doblada, aproximadamente según la patente US nº
5.207.363. En esta zona, los bordes de la cinta están cosidos entre
sí, de modo que bajo la carga debida a la caída, las capas
individuales de la cinta se arrancan una tras otra, con lo cual se
consigue un efecto de amortiguación.
El documento GB nº 2.111.012 A da a conocer otro
amortiguador de caída provisto de un haz de fibras de un polímero
termoplástico y una funda protectora.
Las exigencias a los amortiguadores de caída
están determinadas, por ejemplo, en la Norma Europea EN 355 (1992).
Según ésta, con ocasión de la comprobación de la potencia dinámica
mediante una masa rígida de acero de 100 kg o un bloque de pruebas
de 100 kg de masa, la fuerza de frenado de F_{máx} 6,0 kN y el
recorrido de captura de H 5,75 m no deben sobrepasarse.
El amortiguador de caída que se propone en la
presente invención permite frenar con el recorrido más corto una
masa de 100 kg requerida según la Norma Europea EN 355 (1992). Para
cumplir esta norma, el amortiguador de caída según la presente
invención se confecciona con un hilado de filamentos continuos, cuya
extensión bajo los efectos de la fuerza corresponde a las
exigencias de un amortiguador de caída óptimo.
El objetivo de la presente invención consiste en
proponer un amortiguador de caída, en el que el trayecto de frenado
tenga lugar con el mínimo recorrido y con ello se mitiguen los
conocidos inconvenientes. Se mostrarán diversas aplicaciones.
Otro objetivo consiste en la descripción de un
procedimiento para el funcionamiento del amortiguador de caída.
Según la presente invención dicho objetivo se
alcanza según la reivindicación 1.
A continuación se describe con mayor detalle la
presente invención a partir de los dibujos, en los que:
la Fig. 1 es una estructura de principio del
amortiguador de caída
la Fig. 2 es una representación esquemática de un
amortiguador de caída bajo carga
la Fig. 3 ilustra el comportamiento frente a la
extensión bajo los efectos de la fuerza de un hilado de filamentos
continuos;
la Fig. 4 es un diagrama de extensión bajo los
efectos de la fuerza como base de cálculo para un elemento de
amortiguación de caída (idealizado);
la Fig. 5 es un diagrama de extensión bajo los
efectos de la fuerza del polipropileno 948f272;
la Fig. 6A es un primer ejemplo de un
amortiguador de caída provisto de eslinga de hilado de filamentos
continuos;
la Fig. 6B es un primer ejemplo según la figura
6A bajo carga;
la Fig. 7A es un conocido amortiguador de caída
provisto de medios de unión según EN 363;
la Fig. 7B es un segundo ejemplo de un
amortiguador de caída sin otro elemento de unión;
la Fig. 8 es un tercer ejemplo de un amortiguador
de caída con un número de eslinga de longitud diversa;
la Fig. 9 es un primer ejemplo de forma de
realización de un amortiguador de caída provisto de una funda
protectora como elemento portante;
la Fig. 10 es un segundo ejemplo de forma de
realización de un amortiguador de caída provisto de una eslinga de
hilo adicional para aumentar la resistencia a la rotura; y
la Fig. 11 es un tercer ejemplo de forma de
realización de un amortiguador de caída que presenta el elemento
amortiguador de caída plegado.
La figura 1 ilustra la estructura de principio de
un amortiguador de caída.
El amortiguador de caída 10 presenta en un
extremo un primer elemento de unión 1, que está previsto para
aplicar, respectivamente colgar, el amortiguador de caída en el
punto de anclaje. El elemento de unión 1 coge en la parte inferior
un elemento de amortiguación de caída 3 mediante el medio de
sujeción 1'. En el extremo inferior del elemento de amortiguación de
caída 3 está unos segundos medios de suspensión 2', que están
unidos con el elemento de amortiguación de caída 3. Un segundo
elemento de unión 2 está acoplado a los medios de suspensión 2' y
está previsto para la fijación del cuerpo que cae. El elemento de
amortiguación de caída 3, que tiene una longitud L, está
constituido por lo general, por un gran número de hebras de un
hilado de filamentos continuos, especialmente desarrollado para el
amortiguador de caída 10.
Para la protección del hilo, o del elemento de
amortiguación de caída 3, respectivamente, de la abrasión y de los
rayos ultravioleta, se le envuelve dentro de una funda protectora
4. El empleo de esta funda es opcional.
El elemento de amortiguación de caída 3 está
constituido generalmente por polímeros termoplásticos. Para los
elementos de unión 1, 2 se han previsto unas piezas similares a un
mosquetón, de material sintético, materias textiles o metales. Se
pueden fabricar de materiales, como por ejemplo: materiales
sintéticos e hilos de alta resistencia o de aleaciones
metálicas.
Los medios de suspensión 1' y 2' sirven para la
fijación del elemento amortiguador de caída con el elemento de
unión. Pueden estar integrados en el elemento de unión o estar
fijados como elementos separados al elemento de unión, de los que
pueden haber varios (por ejemplo, 2 anillos).
Los medios de suspensión 1', 2' no deben
presentar ninguna arista viva (solamente redondeadas). Están
realizados de metal, aleaciones metálicas, materiales sintéticos o
fibras de alta resistencia.
El hilado de filamentos continuos presenta la
propiedad de estirarse en el amortiguador de caída en el caso de
una caída, y reducir de manera continua la fuerza que se origina.
Las propiedades del hilado se describirán posterior-
mente.
mente.
En caso de una caída, la funda protectora
opcional 4, no absorbe ninguna fuerza o sólo un mínimo de la misma,
de modo que permite que el hilado de filamentos continuos se estire
libremente.
Mediante la funda protectora 4 todas las partes
del amortiguador de caída quedan prácticamente envueltas del todo o
por lo menos en parte, de modo que desde el exterior sólo se pueden
reconocer las partes de los dos elementos de unión 1, 2. De manera
ventajosa se utilizan también varias fundas protectoras, y la
repartición entre las diversas funciones del amortiguador de caída
está convenida, como se explicará en los ejemplos.
La figura 2 ilustra una representación
esquemática de un amortiguador de caída 10' bajo carga. Los
elementos de unión 1, 2 y los medios de sujeción 1'. 2' corresponden
a los de la figura 1. La funda protectora opcional 4 se ha abierto,
para que el hilado de filamentos continuos 3 se pueda estirar sin
impedimentos. Las propiedades del elemento de amortiguación de caída
3, por ejemplo de un haz de hilados de filamentos continuos, están
proyectadas de tal modo, que la norma de ensayo según la Norma
Europea EN 355 (1992) se cumple de la mejor manera posible. En
consecuencia, el haz de hilados de filamentos continuos soporta,
bajo carga, hasta la detención de la masa a ensayar (100 kg), una
fuerza aproximadamente constante (\leq 6,0 kN). Después del
frenado de la masa, el amortiguador de caída se ha estirado en una
longitud \DeltaL y permanece en este estado. Después de una
solicitación de esta especie, el amortiguador de caída debe
reemplazarse.
El elemento de amortiguación de caída 3 puede
configurarse de las más diversas maneras. Para sus propiedades
resultan determinantes: el material, el comportamiento al
alargamiento, el número de fibras, y la longitud. Si una combinación
de eslingas de distinta longitud encuentra aplicación como elemento
del amortiguador de caída, las propiedades del amortiguador de
caída resultan de la superposición de las características de sus
elementos componentes a medida que estos entran en acción.
Como materiales para los hilados de filamentos
continuos están previstos preferentemente materiales sintéticos como
haz de fibras. Así, por ejemplo, los propilenos con diferentes
comportamientos al alargamiento resultan particularmente apropiados
para la amortiguación de las fuerzas dinámicas.
El elemento de amortiguación de caída 3 está
configurado como haz de fibras individuales (fibras sueltas que
discurren paralelas), como una o más eslingas, como cinta tejida,
de género de punto o trenzada, o como cable de género de punto,
trenzado, retorcido o cableado.
El material empleado presenta longitudes y/o
espesores diversos, y así el elemento amortiguador de caída puede
presentarse también como un alma de cable rodeado por una cubierta
trenzada o tejida.
La figura 3 ilustra un comportamiento frente a la
extensión bajo los efectos de la fuerza de un hilado de filamentos
continuos.
Como material para el elemento de amortiguación
de caída se utiliza un hilado de filamentos continuos, no orientado
o sólo parcialmente orientado (LOY, Low o POY, Partially Oriented
Yarn) (Chemie Faser Lexikon = Diccionario de fibras sintéticas, Hans
J. Koslowski, Deutscher Fachverlag, 11ª edición, páginas 95 y 137
(1997)).
En un primer campo de extensión (0,
\varepsilon_{1}), de la curva característica de extensión bajo
los efectos de la fuerza, la absorción de fuerza aumenta
rápidamente. A continuación, en un segundo campo de extensión
(\varepsilon_{1}, \varepsilon_{2}), que se adjunta al
primero, el hilo se caracteriza por una absorción constante de
fuerza hasta un valor F_{kFibra} a través de un campo de
extensión lo más largo posible. Este campo se aprovecha por completo
para la absorción uniforme de fuerza del amortiguador de caída. El
siguiente incremento hasta un múltiplo de la fuerza junto a una
siguiente extensión del hilo en un tercer campo de extensión
(\varepsilon_{2}, \varepsilon_{3}), que se adjunta al
segundo, impide la rotura del amortiguador de caída ante una alta
solicitación. Con ello se asegura un descenso con moderación de la
velocidad de caída sin consecuencias negativas para el cuerpo que
cae, y en caso de sobrecarga, se absorben las fuerzas restantes del
impacto de retención hasta la detención del cuerpo cayente.
Como opción, y como reserva de seguridad
adicional, se puede integrar en el amortiguador de caída un
material, o una eslinga, respectivamente, con un hilo más
resistente a la rotura (por ejemplo, DYNEEMA) con la longitud mínima
L + \DeltaL (longitud del elemento amortiguador de caída más
longitud de extensión del amortiguador de caída). Esto impide la
rotura del amortiguador de caída incluso en el caso de fuerte
sobrecarga.
Si en un elemento de amortiguación de caída se
hallan presentes una cantidad de fibras de hilo, o de hebras de
hilo, respectivamente, unidas sueltas y del mismo tipo, mediante
una superposición de los diagramas individuales de extensión bajo
los efectos de la fuerza, resulta un nuevo diagrama de extensión
bajo los efectos de la fuerza que puede considerarse como el
correspondiente al elemento amortiguador de la caída.
Los tres campos de extensión descritos resultan
también válidos para el comportamiento frente a la extensión bajo
los efectos de la fuerza del elemento amortiguador de caída y en lo
sucesivo se emplearán también para ello con las mismas
designaciones. Obviamente, en este caso el valor para F_{kFibra}
asciende a un múltiplo del de la fibra individual.
La figura 4 ilustra un diagrama de extensión bajo
los efectos de la fuerza como base de cálculo para un elemento
amortiguador de caída (idealizado).
El número de fibras necesarias del hilado de
filamentos continuos para el frenado óptimo de la masa es distinto
según el tipo de elaboración (tejer, trenzar, torcer, etc.). Si el
hilo del elemento amortiguador de caída no se elabora más, es decir,
lo que existe es un haz de fibras unidas sueltas, entonces el
número de fibras y la longitud de extensión del elemento
amortiguador de caída se puede determinar basándose en las fórmulas
(I), (II) y (III) de la manera
siguiente:
siguiente:
(I)n =
F_{const} /
F_{kFibra}
(II)\Delta L =
mgh / [(1 - \varepsilon _{1}/2\varepsilon _{2}) \cdot n \cdot
F_{kFibra} -
mg]
Además, la longitud de hilados de filamento
continuo se calculará según la fórmula (III):
(III)L =
\Delta L \cdot 100% /
\varepsilon2
en las
que:
- \Delta L [m] =
- longitud de la extensión del amortiguador de caída
- L[m] =
- longitud del hilado de filamentos continuos para el elemento de amortiguación de caída
- m [kg] =
- masa que se va a interceptar
- g [m/s^{2}] =
- aceleración de la gravedad
- h [m] =
- altura de caída de la masa que se va a interceptar
- \varepsilon_{1}[%] =
- recorrido de extensión en % hasta la trayectoria constante de la fuerza (Fig. 4)
- \varepsilon_{2}[%] =
- recorrido de extensión en % hasta el sucesivo incremento de fuerza (Fig. 4)
Las fórmulas II y III se han desarrollado
basándose en el diagrama de extensión bajo los efectos de la fuerza
de la figura 4. La trayectoria del diagrama real de extensión bajo
los efectos de la fuerza 6 de la figura 3 se idealizó para
simplificación del cálculo mediante unas líneas rectas
O-A, A-B, B-C y
C-D. Sin embargo, los valores calculados sobre esta
base son mayores que los estrictamente necesarios, por lo que
ofrecen un margen de seguridad, ya que la característica del
incremento de fuerza idealizado es de pendiente superior a la real
en el campo de extensión (0, \varepsilon_{1}).
La figura 5 ilustra un diagrama de extensión bajo
los efectos de la fuerza del polipropileno 948f272, que se utilizó
para el primer ejemplo.
El hilo de polipropileno utilizado, con el título
948f272, presenta las siguientes propiedades de extensión bajo los
efectos de la fuerza (Chemie Faser Lexikon = Diccionario de fibras
sintéticas, Hans J. Koslowski, Deutscher Fachverlag, 11ª edición,
páginas 171-172 (1997)):
El hilado de filamentos continuos desarrolla en
el primer 8,5% del recorrido de extensión, o en el primer campo de
extensión (0, \varepsilon_{1}), respectivamente, una reacción
elástica constante de 3,59 N. Esta fuerza permanece constante a
través de la posterior extensión - en el segundo campo de extensión
(\varepsilon_{1}, \varepsilon_{2}) - de 80,8%, que
corresponde a una extensión total del 89,3% del hilado. Después de
esto, en el tercer campo de extensión (\varepsilon_{2},
\varepsilon_{3}) la fuerza asciende a 11,36 N con un 353% de
extensión. La trayectoria constante de la fuerza se utiliza para el
elemento de amortiguación de caída, y el incremento posterior de
fuerza sirve como reserva de seguridad para una eventual sobrecarga
del amortiguador de caída.
Las figuras 6A y 6B ilustran un primer ejemplo de
un amortiguador de caída provisto de una eslinga de hilado de
filamentos continuos, sin carga y bajo carga, respectivamente.
El elemento de amortiguación de caída 3 está
constituido por una eslinga de hilo de polipropileno 948f272
provisto de 836 bucles de un perímetro de 1.856 m, y L = 0,928 m
cada uno.
Una funda protectora superior y otra inferior 4',
4'', sirven para la protección del hilado de filamentos continuos
contra la abrasión en los puntos de unión a los mosquetones
superior e inferior 1, 1'. Las fundas protectoras 4', 4'' son de un
tubo flexible Duplix 1t (Empresa: Mammut Tec AG,
CH-5703 Seon). Se introducen sueltas en una funda
protectora central 4, para que en caso de una caída, en el
amortiguador de caída la eslinga de hilado de filamentos continuos
se pueda extender libremente (Figura 6B). La funda protectora
central 4 es del mismo material que las fundas protectoras 4', 4'',
pero esto no es obligatorio. Los mosquetones 1, 1', están
fabricados de una aleación de aluminio.
El cálculo del elemento amortiguador de caída 3
se realizó mediante las fórmulas (I) - (III) y dio por
resultado:
De la fórmula (I): n = 1.672 fibras con un título
de 948f272
De la fórmula (II): \DeltaL = 0,829 m
De la fórmula (III): L = 0,928 m
Para cumplir la norma de ensayo para
amortiguadores de caída según la Norma Europea EN 355 (1992), frenar
una masa de 100 kg que cae desde 4 m de altura, con 6.000 N como
máximo, el elemento amortiguador de caída aquí especificado debe
estar confeccionado con un haz de 1.672 fibras del tipo PP 948f272.
La longitud de fibra necesaria asciende a 0,928 m Mediante este
elemento amortiguador de caída se frenará la masa dentro de un
recorrido de 0,829 metros.
Este cálculo es únicamente válido para fibras de
hilado de filamentos continuos o eslingas sueltas ensambladas. Si
el hilo está tejido, trenzado o torcido, etc. el número de fibras y
la longitud necesaria del elemento amortiguador de caída deben
calcularse de otra manera.
La figura 7A ilustra un amortiguador de caída
conocido provisto de unos elementos de unión según EN 363.
Se utilizan amortiguadores de caída para el
equipo de protección personal (PSA) contra caída, en sistemas de
captura que corresponden a la Norma Industrial Alemana (DIN) EN
363. El amortiguador de caída 3 (Norma Europea EN 355) se une por un
lado con un cinturón de captación (Norma Europea EN 361), y por el
otro lado está colgado de un elemento de unión, o cable de unión 8,
respectivamente (Norma Europea EN 354), de modo que queda sujeto en
una posición fija. La longitud del amortiguador de caída, incluidos
los elementos de unión, no debe sobrepasar los 2 metros.
La figura 7B ilustra un segundo ejemplo de
amortiguador de caída sin otros elementos de unión.
Los dos elementos: elemento de unión, o cable de
unión (EN 354), respectivamente, y amortiguador de caída (EN 355)
están unificados en un único elemento, formando el elemento
amortiguador de caída 3'.
En el caso de esta variante, para el hilado de
filamentos continuos del amortiguador de caída es suficiente
mantener constante la fuerza a lo largo de una extensión de
aproximadamente un 50%. En virtud de ello, es suficiente disponer de
un amortiguador de caída de 1,50 m de longitud para frenar un peso
de 100 kg que caiga desde una altura de 4 m Este amortiguador de
caída no se cuelga de un elemento de unión, sino que se fija
directamente a un punto fijo, o al punto de anclaje,
respectivamente.
La figura 8 ilustra un tercer ejemplo de un
amortiguador de caída provisto de una cantidad de eslingas de
diversa longitud.
Se reconocen aquí los elementos de unión 1, 1' y
la funda protectora 4. El elemento amortiguador de caída 3 está
configurado en este caso mediante cuatro eslingas de hilo 11 a 14,
que presentan una longitud ligeramente ascendente. Mientras que cada
una de estas eslingas de hilo presenta un comportamiento frente a
la extensión bajo los efectos de la fuerza según la figura 3, el
comportamiento frente a la extensión bajo los efectos de la fuerza
del elemento amortiguador de caída 3 presenta un decurso
"escalonado" del segundo campo de extensión, que sí sirve para
la absorción de fuerza esencialmente constante.
En caso de carga, las eslingas de hilo se
extienden una a continuación de otra, no obstante sin romperse.
La figura 9 ilustra un primer ejemplo de forma de
realización de un amortiguador de caída según la presente invención
provisto de una funda protectora como elemento portante, en una
vista parcial.
Para que en el caso de una carga previa de 2,0 kN
no se presente ningún alargamiento permanente en el amortiguador de
caída (Norma de ensayo para carga previa estática, EN 355), la
funda protectora central 4 se cose con las fundas protectoras
superior e inferior 4', 4'' mediante las costuras 15, 15'. La
costura debe dimensionarse de tal forma, que hasta una carga
estática de 2,0 kN no se rompa, y no obstante en caso de un impacto
de retención dinámico por debajo de una fuerza de 6,0 kN, ceda o se
rompa, respectivamente.
Como fundas de protección superior e inferior se
puede utilizar por ejemplo un tubo flexible del tipo Duplix 2t
(Empresa: Mammut Tec AG). Para la funda protectora central se
utiliza por ejemplo un tubo flexible del tipo Duplix 3t (Empresa:
Mammut Tec AG). La costura es de hilo de poliéster. La restante
estructuración del amortiguador de caída corresponde a la de la
figura 1.
Las fundas protectoras están recíprocamente
deslizadas y cosidas una sobre otra, con lo cual a la funda
protectora, o a las fundas protectoras, respectivamente, le
corresponde, por lo menos parcialmente, una función portante. Bajo
carga dinámica esto origina la separación de las fundas
protectoras, mientras que en el caso de carga estática las fuerzas
de las fundas protectoras se absorben, sin que se produzca una
separación.
En el caso de una caída, la funda protectora
superior y/o la inferior, 4' y 4'' del amortiguador de caída se
arrancan de la funda protectora central 4. El haz de hilados de
filamentos continuos plegado 3 es extraído de la funda protectora 4
y se despliega hasta alcanzar la longitud total. Seguidamente el
amortiguador de caída empieza a amortiguar progresivamente el
impacto de la caída. Las fundas protectoras pueden también
fabricarse de materiales elásticos o parcialmente elásticos. Con
ello las fundas protectoras devienen un elemento portante, lo cual
caracteriza este ejemplo.
La figura 10 ilustra un segundo ejemplo de forma
de realización de un amortiguador de caída, provisto de una eslinga
de hilo adicional para aumentar la resistencia a la rotura.
Para proporcionar una seguridad adicional contra
un desgarre del amortiguador de caída se integra un segundo hilo 3'
de una mayor resistencia a la rotura en el elemento amortiguador de
caída 3. Por ejemplo se puede utilizar un hilo DYNEEMA o una fibra
KEVLAR o una fibra de poliaramida (Chemie Faser Lexikon =
Diccionario de fibras sintéticas, Hans J. Koslowski, Deutscher
Fachverlag, 11ª edición, página 88 (1997)). 70 hilos o 35 espiras
con este hilo sólo se rompen en caso de una fuerza de aprox. 25 kN.
Para que el frenado continuo del cuerpo mediante la eslinga de
hilado de filamentos continuos 3 no resulte impedida por las
eslingas adicionales 3' antes de la completa retención del cuerpo,
la eslinga de hilo más fuerte 3' requiere las siguientes longitudes
mínimas: L(Gmin) = L + \DeltaL (= longitud del elemento
amortiguador de caída + longitud de la extensión del amortiguador
de caída).
La proporción del material de fibra de alta
resistencia elegido puede ascender hasta el 50%. Por lo demás, se
utilizan preferentemente: poliamida, poliéster y poliaramida, si
bien estos materiales presentan un alargamiento de rotura
distinto.
La figura 11 ilustra un tercer ejemplo de forma
de realización de un amortiguador de caída estando plegado el
elemento amortiguador de caída.
Para que la longitud del amortiguador de caída 10
no tenga que corresponder a la longitud que se necesita del hilado
de filamentos continuos para el frenado óptimo de un cuerpo, el
elemento amortiguador de caída 3 se puede plegar dentro de la funda
protectora 4. De este modo se consigue un acortamiento ventajoso y
un paquete compacto del elemento amortiguador de caída. Se pueden
reconocer - como ya se ha descrito - los mosquetones 1, 1' como
elementos de unión, los medios de sujeción 2, 2', las fundas
protectoras superior e inferior 4', 4'' y la funda protectora
central 4.
A continuación se describe un procedimiento para
el funcionamiento de un amortiguador de caída haciendo referencia a
la figura 3. En el caso de carga normal, el elemento de
amortiguación de caída 3 absorbe esencialmente el impacto de la
caída en la primera y segunda fases de alargamientos (0,
\varepsilon_{1}; \varepsilon_{1}, \varepsilon_{2}).
"Normal" significa que la carga corresponde a los valores
especificados en normas relevantes. En el caso de sobrecarga, las
fuerzas, en todo caso todavía restantes, del impacto de retención
se absorben o frenan, respectivamente, en el tercer campo de
extensión (\varepsilon_{2}, \varepsilon_{3}) del cuerpo
cayente. "Caso de sobrecarga" significa que la carga está
dispuesta por encima de los valores especificados en normas
relevantes. En el caso de extrema sobrecarga, después del tercer
campo de extensión (\varepsilon_{2}, \varepsilon_{3}), las
fuerzas restantes serán absorbidas hasta la detención, por la
proporción del material de fibra de alta resistencia adicionado, o
conjuntamente mezclado, respectivamente. "Caso de extrema
sobrecarga" significa que se trata aquí de una sobrecarga
extrema, ampliamente fuera de las normas, para la cual está
prevista todavía una reserva de seguridad.
Si ahora el que está presente es un elemento
amortiguador de caída que presenta propiedades elásticas o, por lo
menos, parcialmente elásticas, entonces en caso de carga, el
elemento amortiguador de caída, después de la extensión ocasionada
por la carga, volverá de nuevo total o parcialmente a su forma
anterior.
Se encuentran aplicaciones de amortiguadores de
caída de este tipo como cinturón de seguridad en vehículos, en
tanto que la fuerza de impacto de un cuerpo humano está previsto
amortiguarla por medio de un cinturón, cinta u otro elemento de
retención unidos al amortiguador de caída.
Un elemento amortiguador de caída del tipo
descrito anteriormente absorbe, por ejemplo, en el caso de un
sistema de retención mediante cinturón en vehículos, la masa
corporal impactante hacia delante con una fuerza previamente
definida. Por ello resulta apropiado para la amortiguación de las
fuerzas de impacto en un cinturón de seguridad o un airbag.
Otras aplicaciones en combinación con cinturones
de seguridad se presentan en aviones, trenes de alta velocidad,
autobuses y motocicletas, así como en combinación con sistemas de
retención de emergencia; asimismo como elementos adicionales de
amortiguación de la fuerza de caída en redes de captura, así como en
los deportes de montañismo en combinación con el cable como
elemento de amortiguación adicional para la escalada deportiva y el
escalamiento de heleros.
Para la amortiguación de fuerzas que se presentan
de golpe, como este es el caso en la escalada deportiva y en el
escalamiento de heleros, sólo se necesita una corta parte del
recorrido de extensión, o del elemento de extensión,
respectivamente. Por tanto, el elemento de amortiguación de caída
puede preverse para una solicitación repetida de corta
duración.
Claims (5)
1. Amortiguador de caída para amortiguar la caída
o el impacto de un cuerpo, que en un extremo presenta un primer
elemento de unión (1) para la colocación del amortiguador de caída
(10) en el punto de tope, presentando el primer elemento de unión
(1) unos primeros medios de sujeción (1'), a los que está fijado un
elemento de amortiguación de caída (3) compuesto por un haz de
fibras de un polímero termoplástico, y en el otro extremo del
amortiguador de caída (10) está previsto un segundo elemento de
unión (2) con unos segundos medios de sujeción (2'), a los que está
fijado asimismo el elemento de amortiguación de caída (3), estando
previsto el segundo elemento de unión (2) para la colocación del
cuerpo, caracterizado porque el elemento de amortiguación de
caída (3) está envuelto por 3 fundas protectoras (4, 4', 4'') y la
funda protectora central (4) está cosida a las fundas protectoras
superior e inferior (4', 4'') y porque por lo menos una de las
costuras (15, 15') se rompe en caso de una carga de por lo menos 2,0
kN y de 6,0 kN como máximo.
2. Amortiguador de caída según la reivindicación
1, caracterizado porque el haz de fibras presenta una
extensión que, en estado cargado, es proporcionada por la relación
según las fórmulas (I), (II) y (III)
(I)n =
F_{const} /
F_{kFibra}
(II)\Delta L =
mgh / [(1 - \varepsilon_{1}/2\varepsilon_{2}) \cdot n \cdot
F_{kFibra} -
mg]
(III)L_{0} =
\Delta L \cdot 100% /
\varepsilon_{2}
en las
que:
- \DeltaL [m] =
- cambio de la longitud del elemento de amortiguación de caída
- L_{0} [m] =
- longitud del hilado de filamentos continuos, o longitud del elemento de amortiguación de caída, respectivamente, en estado no cargado
- m [kg] =
- masa que se va a interceptar
- g [m/s^{2}] =
- aceleración de la gravedad
- h [m] =
- altura de caída de la masa que se va a interceptar
- \varepsilon_{1}[%] =
- recorrido de extensión en % hasta la trayectoria constante de la fuerza
- \varepsilon_{2}[%] =
- recorrido de extensión en % hasta el siguiente incremento de fuerza
3. Amortiguador de caída según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque el polímero termoplástico está
constituido por un poliéster o una poliamida monohilos, que
presenta propiedades elásticas, o por lo menos parcialmente
elásticas.
4. Amortiguador de caída según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque el polímero termoplástico está
constituido por un haz de hilados de filamentos continuos con una
proporción de hasta un 50% de un material fibroso de alta
resistencia, preferentemente un poliéster o una poliamida.
5. Amortiguador de caída según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de
amortiguación de caída (3), se presenta en una longitud
predeterminada mediante un material de alta resistencia,
preferentemente fibras metálicas o de alta resistencia, en la
longitud de extensión previamente seleccionada.
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