Pruebas e inspecciones en teleféricos

LATIF realiza ensayos de tracción en cables de acero para determinar su fuerza máxima; para este tipo de ensayo, la norma de referencia es la UNI EN 12385-1.

Para ello, el laboratorio está equipado con dos máquinas de ensayo especializadas: una máquina horizontal con una capacidad de hasta 10000 kN, para una longitud máxima de muestra de 11 m y con una carrera máxima de 2 m; la otra máquina vertical con una capacidad de hasta 1200 kN, para muestras con una longitud máxima de unos 2 m. Ambas máquinas son muy precisas y de clase 0,5 según la norma ISO 7500-1.

Las probetas de cuerda se sujetan normalmente en las máquinas de ensayo mediante cabezas cónicas de fundición y orejetas metálicas cilíndricas o en forma de horquilla, que pueden ser fabricadas según la norma UNI EN 13411-4 por el laboratorio o por el propio cliente.

LATIF también está autorizada por el Ministerio de Transportes a comprobar la aceptabilidad de los cables metálicos destinados a los servicios de transporte público, de conformidad con el correspondiente Decreto Ministerial nº 1175 de 21/6/1986, mediante ensayos de tracción, flexión y torsión de los cables que componen los propios cables.

Otra prueba de caracterización de los cables metálicos en la que el laboratorio está especializado es la medición del módulo elástico según la norma ISO 12076 o según el procedimiento del cliente, para lo cual se utiliza un extensómetro de 2 m de longitud.

Una máquina de ensayos construida e instalada en 2000 por la empresa INSTRON U.S.A. permite realizar ensayos estáticos y semidinámicos en tracción y compresión con cargas de hasta 10 MN (1000 t).

La máquina se diseñó principalmente para ensayos de desgarro en cables de acero de gran diámetro, pero las dimensiones disponibles para la muestra y el equipo suministrado permiten un uso universal.

Características técnicas:

• longitud: 21,60 m
• anchura: 3,30 m
• altura: 2,0 m
• peso total: 105 t
• eje de la máquina desde el suelo: 1 m
• anchura para la muestra: 1 ,40 m
• longitud hasta la muestra: 11 m
• carrera del cilindro: 2 m
• fuerza máxima en tracción y compresión: 10 MN (1000 t)
• célula de carga en la cabeza del vástago cilindro de mando 80 l/min 50 kW + 160 l/min 90 kW
• sistema informatizado de mando y control
• equipo para ensayo de tracción de barras de acero (hasta 70 mm de diámetro)
• equipo para ensayo de tracción de cadenas de acero (hasta 2 MN)
• placas universales sobre carros para el montaje de muestras específicas
• carro fijo con traslación motorizada
• cubiertas protectoras de apertura/cierre hidráulico
• extensómetro base longitud 2 m CLASE 1

Dado que la máquina permanece cerrada durante el ensayo, la zona de muestras es vigilada por una cámara blindada orientable desde la sala de control, con equipo de visualización y grabación de vídeo. El equipo de vídeo realiza grabaciones analógicas (VHS) y digitales en un PC, con un software especial que permite editar la película y archivarla en CD.

El sistema de mando y control permite la ejecución de ensayos clásicos de tracción y compresión, así como la construcción de ensayos dedicados que pueden archivarse como perfiles de ensayo específicos.

Dado que los ensayos se realizan con la máquina cerrada, se ha instalado un sistema automatizado de medición del diámetro de la cuerda a diferentes niveles de carga, habilitado desde la sala de control. El sistema se aloja debajo de la máquina, se extiende hacia arriba durante las mediciones y se repliega en una caja blindada en el momento del desgarro.

El ensayo consiste en enrollar la cuerda sintética en las mordazas de la máquina de ensayo; hay que evitar en lo posible que se desenrolle en el momento del apriete, por lo que la probeta se enrolla y se centra mediante un anillo de centrado. La sujeción final se realiza mecánicamente mediante un tornillo. Una mordaza permanece sujeta mientras que la otra se acciona mediante un mecanismo eléctrico que provoca la rotura del alambre y, gracias a la célula de carga instalada en la máquina, se registran los datos de fuerza y alargamiento del travesaño.

La norma de referencia es UNI EN ISO 2307 Cuerdas de fibra

A lo largo de veinte años de funcionamiento, se han realizado más de 3000 controles de integridad mediante el método magneto-inductivo en cuerdas de remontes mecánicos, para la detección de hilos rotos tanto en el interior como en el exterior de la cuerda, así como de corrosión, lesiones mecánicas o atmosféricas. Se han construido equipos específicos.

Dada la presencia de empresas externas autorizadas a realizar verificaciones sistemáticas de las instalaciones, el Laboratorio asumió el papel de verificador de los equipos utilizados por éstas, realizando las pruebas de homologación indicadas por el sector competente del Ministerio de Transportes.

Para ello, se adaptó la instrumentación de verificación y se construyeron cables de prueba especiales, con defectos conocidos. Esto permite comparar la respuesta del equipo bajo ensayo con el equipo de referencia suministrado, con el fin de evaluar su idoneidad para su uso en el ámbito de los teleféricos para el transporte público de viajeros.

El equipo suministrado permite comprobar cables de hasta un diámetro máximo de 90 mm. Se puede realizar una grabación digital de los diagramas de ensayo, con adquisición en un PC, para su comparación con los equipos de escritura en papel.

Del examen de varias grabaciones a lo largo de la vida útil de la cuerda, junto con la inspección visual directa, pueden extraerse indicaciones sobre si la cuerda puede someterse a mantenimiento o si debe sustituirse.

Los detectores de imán permanente se fabrican para uso interno, centrándose en la ligereza y la eficacia, y utilizando los materiales magnéticos más modernos.

Esquema de un examen magnetoinductivo en un cable portador retirado de la obra, sometido a una investigación especial.
En correspondencia con cada pico marcado, hay 1 ó 2 hilos rotos internos: aunque no representan un peligro para la integridad global de la cuerda, denotan su deterioro progresivo, sin manifestaciones externas. Las roturas van acompañadas de una corrosión difusa, debida a la falta de lubricación en el momento de la construcción de la cuerda.

La prueba de fatiga consiste en la repetición, a lo largo de un gran número de ciclos, de esfuerzos elevados en las estructuras del vehículo, con el fin de reproducir de forma convencional la vida técnica del propio vehículo, es decir, el período máximo de utilización definido por el fabricante o la norma. De este modo, incluso en ausencia de efectos medioambientales, puede verificarse el comportamiento a largo plazo del vehículo.

Las tensiones de ensayo vienen fijadas por las normas o se derivan de las mediciones realizadas durante los ensayos dinámicos con galgas extensométricas.

Se ha construido una estructura especial ajustable en altura que permite instalar vehículos de hasta 6 m de altura. En el travesaño se instala un cilindro hidráulico (50 kN con ± 50 mm de carrera) que imparte oscilaciones verticales de amplitud, frecuencia y forma de onda ajustables (normalmente se utiliza la forma de onda sinusoidal, adoptada universalmente para este tipo de ensayos).

Se utiliza un equipo de grabación para adquirir los datos de los distintos puntos de medición, aplicados en las zonas sometidas a mayor tensión.

El vehículo puede ensayarse completo y suspendido, es decir, en las condiciones reales de trabajo, o, si es necesario, sujeto al suelo, sobre el piso provisto de raíles de anclaje.

También se realizan ensayos en los elementos individuales de la suspensión y el bastidor portante, una vez retirados los elementos amortiguadores. El elemento sometido a prueba se controla en varios puntos y el sistema hidráulico se calibra para reproducir los esfuerzos requeridos.

Se trata de una prueba larga y más severa que la situación operativa, pero de un valor real en términos de seguridad del transporte. De hecho, en algunas ocasiones ha provocado el fallo de algunas piezas, lo que ha permitido al diseñador y al constructor intervenir y volver a comprobar.

Una nueva estructura formada por un pórtico de 5 m de anchura y 3,4 m de altura está equipada con tres cilindros de 100 kN con ±100 mm de carrera, 50 y 25 kN ambos con ±50 mm de carrera, con posibilidad de funcionamiento simultáneo y totalmente independiente. Por tanto, pueden realizarse fuerzas multiaxiales en la misma muestra. Los distintos pistones pueden reproducir las tendencias adquiridas sobre el terreno mediante acelerómetros, galgas extensométricas u otros transductores.

Al final de cada ensayo de fatiga, como exigen la mayoría de las normas, se realizan controles no destruc tivos del componente en el laboratorio para verificar la presencia de grietas o roturas debidas a los ciclos. Los ensayos no destructivos realizados por el personal cualificado de nivel II del CICPND según las normas UNI EN 473 e ISO 9712 son: inspección visual VT, líquidos penetrantes PT, magnetoscopia MT y ultrasonidos UT.

Teniendo en cuenta la importancia de estos elementos, está previsto un procedimiento de prueba específico, preparado internamente y aprobado por el Ministerio, para verificar el rendimiento de las mordazas.

Este ciclo de pruebas proporciona a la Autoridad de Control los elementos para juzgar, además del cumplimiento de la normativa, la validez técnica de las soluciones propuestas y, en última instancia, laadmisibilidad para el uso de un nuevo modelo de mordaza.

Estas pruebas se realizan a veces en mordazas que llevan muchos años en funcionamiento, con el fin de verificar el mantenimiento de la eficacia.

Se llevan a cabo comprobaciones dimensionales, pruebas de muelles, pruebas de resistencia a la fluencia, medición de la fuerza de apriete, evaluación del rendimiento, alivio de tensiones.

Los procedimientos de prueba y los equipos utilizados se diseñan y aplican internamente, ya que no existen normas unificadas para este sector.

La prueba más significativa es la medición de la resistencia al deslizamiento de la mordaza sujeta al cable, en las condiciones establecidas por el fabricante.

Mediante un cilindro hidráulico, se realiza el tirón y la fuerza de sujeción en el momento del deslizamiento sobre la cuerda se registra mediante una célula de carga especial.

Para medir la fuerza de sujeción de abrazaderas y mordazas se fabrican clavijas de galgas extensométricas adecuadas.

Este es el campo al que se han dirigido los mayores esfuerzos en los últimos 10 años.

Con esta técnica, es posible controlar las tensiones en las estructuras de transporte por cable tanto en el laboratorio como en la instalación en funcionamiento, en diferentes situaciones de carga y velocidad.

El ensayo tiene por objeto comparar las tensiones previstas por el proyectista mediante modelos informáticos (F.E.M.) con las tensiones reales, a fin de verificar su admisibilidad y aceptación general. Las pruebas estáticas se realizan en laboratorio, midiendo los esfuerzos a cargas progresivas del vehículo, hasta el doble de la carga nominal. Esta serie de ensayos se realiza con los nuevos modelos de vehículos o cuando se introducen modificaciones importantes en los vehículos existentes.

Sobre la base de los resultados de estos ensayos preliminares, el diseñador puede proceder a cualquier cambio en el dimensionamiento, antes de iniciar la producción en serie.

Tras la construcción del sistema, se llevan a cabo los ensayos dinámicos, que consisten en mediciones directas de esfuerzos en los puntos más significativos de la estructura y el vicio del vehículo. Las mediciones se realizan, en distintas condiciones de carga y velocidad, y a lo largo de todo el recorrido, en el paso sobre los apoyos de la línea y en las entradas de las estaciones, donde se producen los efectos dinámicos más importantes. Estos ensayos están prescritos por la autoridad de control en todos los teleféricos desembragables de nueva construcción (telesillas de 4 y 6 plazas, telecabinas), así como en los teleféricos y funiculares clásicos.

Los equipos utilizados han evolucionado considerablemente, tanto en lo que se refiere al número creciente de sensores de medición disponibles como a su manejabilidad en situaciones ambientales y espaciales difíciles. Una unidad de control de laboratorio puede gestionar 48 canales dinámicos.

En la planta, los sistemas de adquisición de datos permiten almacenar simultáneamente las señales de 100 sensores en instrumentos autónomos, con posterior transferencia de la tarjeta de memoria al PC y tratamiento de los datos in situ.

Mediante el sistema de transmisión por radio, el operador puede permanecer en la estación para supervisar la prueba y adquirir datos en tiempo real. Si la configuración de la línea no lo permite, el operador con el equipo receptor se desplaza al vehículo siguiente.

La empuñadura está sujeta a un escrutinio particular, ya que es el elemento que entra en contacto con las estructuras de la estación cuando entra el vehículo.

A las tensiones estáticas debidas a la fuerza de sujeción del cable, se añaden las debidas a los impactos.

En caso de tensiones excesivas, el fabricante puede intervenir sobre las características constructivas o de ajuste de las guías de entrada, o modificando el vehículo con elementos amortiguadores. De este modo, además de la ventaja técnica, también se mejora el confort de viaje, factor especialmente apreciado por los usuarios.

El aparato de control proporciona gráficos continuos de las tensiones en distintos puntos de la estructura, lo que permite identificar los elementos sobre los que hay que intervenir y el efecto de las modificaciones. Las mediciones se realizan con el vehículo especialmente patinado al entrar en las estaciones.

El gran número de pruebas realizadas en los últimos años, utilizando procedimientos normalizados, ha permitido elaborar estadísticas, objeto de informes en conferencias internacionales.

También se han realizado pruebas con esta metodología en otros ámbitos del transporte y de las construcciones mecánicas en general (maquinaria de explotación, cisternas, grúas, estructuras civiles, etc.).

Los ensayos de galgas extensométricas son realizados por personal cualificado con licencia CICPND de nivel I y III según la norma ISO 9712.
Las pruebas de galgas extensométricas de los equipos a presión y de elevación sometidos a inspecciones por parte de organismos delegados para realizar controles de seguridad se realizan según la norma UNI 10659 Ensayos no destructivos - Pruebas con galgas extensométricas de resistencia eléctrica de equipos a presión y de elevación. Generalidades

A continuación se presentan algunos ejemplos de análisis de tensiones que el Laboratorio puede realizar:

• Análisis de tensiones en componentes de teleféricos;
• Análisis de tensiones en componentes ferroviarios;
• Análisis de tensiones en recipientes a presión;
• Análisis de tensiones en sistemas de elevación;
• análisis de tensiones en prensas.

Metodología para las pruebas de galgas extensométricas en vehículos de transporte por cable

Pruebas de extensometría en componentes

Además de los ensayos en vehículos de transporte por cable, el laboratorio realiza ensayos en componentes necesarios para vehículos de tracción o remolques. Los dispositivos de acoplamiento para vehículos de motor son todas las piezas y dispositivos montados en la estructura, el chasis y la carrocería de los vehículos que permiten conectar los vehículos remolcadores y remolcados. También incluyen las piezas fijas o desmontables para fijar, ajustar o accionar estos dispositivos de acoplamiento.

Los dispositivos de remolque deberán cumplir los siguientes requisitos

• garantizar la compatibilidad en el acoplamiento entre vehículos de motor y diversos tipos de remolques
• garantizar un acoplamiento seguro de los vehículos en todas las condiciones de uso
• garantizar un acoplamiento y desacoplamiento seguros.

Las normas establecen las características de construcción y los métodos de ensayo del enganche, las barras de remolque y las argollas. Los ensayos se realizan según las normas CUNA o las Directivas 89/173/CEE, 97/24 CEE y, según la elección del fabricante, el ensayo puede realizarse en régimen estático o dinámico. En el régimen estático, las máquinas de ensayo permiten ensayar elementos de hasta 10 MN, mientras que en el régimen dinámico las fuerzas pulsantes máximas aplicables son de hasta 100 kN. También se pueden realizar ensayos dinámicos multiaxiales sincronizando los distintos pistones hidráulicos de 25, 50 y 100 kN.

Dibujos de algunos dispositivos de remolque

Aplicando los métodos indicados, también pueden realizarse ensayos mecánicos en otros ámbitos, como ganchos de remolque, vehículos de transporte de materiales, sujetacables, máquinas operadoras, cadenas y aplicaciones marinas.

Resistencia a la tracción de una junta de plástico

Una junta formada por dos piezas de tubo de plástico de alta densidad, unidas por un collarín, se somete a un ensayo de tracción. El collarín se fija a los tubos mediante electrosoldadura (fusión local del plástico mediante una resistencia eléctrica incrustada en el propio collarín). Los extremos de los tubos se sellan y el conjunto se somete a presión interna. En la fase de tracción, se verifica tanto la resistencia mecánica de la conexión como el mantenimiento de la presión interna durante la prueba. A carga máxima, el material plástico comienza a deformarse permanentemente, con un alargamiento elevado a carga constante.

Resistencia al deslizamiento de las abrazaderas de cable

Los sujetacables se instalan en la máquina, cerrados sobre un trozo del cable para el que están previstos.
Las tuercas se aprietan con un par de apriete controlado y, a continuación, se aplica un esfuerzo de tracción progresivo en el extremo de la abrazadera, hasta que se produce la fluencia. En función de los valores encontrados, el fabricante determina los límites de utilización del equipo.

Ensayo de compresión

Las balas de residuos sólidos urbanos secos, envueltas en una lámina de polietileno, se sometieron a una prueba de compresión.
A partir de los resultados de las pruebas, se pudo determinar el número máximo de planos de apilamiento de las balas.

Pruebas estáticas y dinámicas según el CUNA y la Directiva europea

Se realizan ensayos estáticos y dinámicos en las barras de remolque para verificar las características de construcción y la resistencia de los acoplamientos mecánicos.

Mediciones dinámicas en el vehículo

Las aceleraciones producidas en un vehículo al pasar por encima de dispositivos de pacificación del tráfico y al circular por rotondas se determinaron experimentalmente en un entorno urbano. Se colocaron diversos sensores para detectar las aceleraciones verticales y laterales mientras se circulaba a velocidades crecientes en un intervalo comprendido entre 20 y 60 km/h. Este gráfico muestra un ejemplo de espectro de aceleración detectado al pasar el vehículo por badenes:

Medición del tiempo de aplicación del freno en un cable portador o carril

El ensayo consiste en medir el tiempo transcurrido entre la orden de cierre del freno y el apriete real de las pinzas sobre el cable portante o el carril en el caso de un funicular.

Pruebas de rotura de barandillas de madera para carriles bici

Tras aplicar un soporte especial en el pasamanos superior y en el montante central, éste, ortogonalmente al parapeto, se conectó a un pistón hidráulico mediante una cadena con una célula de carga en medio. Haciendo retroceder lentamente el pistón mediante un grupo hidráulico especial, se aplicaba una fuerza al parapeto y se registraban simultáneamente los valores, en función del tiempo, de la fuerza aplicada proporcionada por el dinamómetro y del desplazamiento proporcionado por el potenciómetro de alambre.

Prueba de la carga máxima de trabajo de una eslinga de bucle continuo

Si la eslinga de bucle continuo soporta una fuerza equivalente a 7 veces la carga máxima de trabajo (WLL) y si, durante la prueba, la funda no se rompe con una fuerza equivalente a menos de 2 veces la carga máxima de trabajo (WLL), la muestra ha superado la prueba. No es necesario realizar un ensayo más allá de esta fuerza.

Ensayos de los componentes de los ferrocarriles

Pruebas de componentes utilizados en la construcción de vías ferratas. Pruebas de laboratorio e in situ de clavos, conectores, cables y disipadores según las normas UNI o las especificaciones del cliente.

Determinación de la masa areica del zinc

Pruebas para determinar la masa del revestimiento de zinc y de las aleaciones de zinc en alambres de acero y productos de acero trefilado con sección transversal circular o de otro tipo. La masa del revestimiento se determina por el método gravimétrico (UNI EN 10244-2).

Ensayo de fluencia en abrazaderas para estructuras tensadas o cubiertas de estadios

Para determinar la fuerza de fluencia de las abrazaderas en cuerdas cerradas, el laboratorio está equipado con un sistema de empuje de hasta 1000 kN que acepta cuerdas de Ø 120 mm. El par máximo que puede aplicarse al tornillo es de 2000 Nm.