POSTE DE SEÑALES QUE COMPRENDE MATERIAL COMPUESTO, Y MÉTODO PARA FABRICAR EL MISMO.

Soporte tubular que comprende una capa de material compuesto de resina y primeras fibras dispuestas longitudinalmente (66),

comprendiendo además dicho soporte tubular, segundas fibras (68) dispuestas longitudinalmente, que están concentradas en zonas determinadas a lo largo de la circunferencia del soporte tubular, teniendo dichas segundas fibras (68) un módulo de tracción superior al módulo de tracción de dichas primeras fibras y una deformación antes de la rotura, que es menor que la deformación antes de la rotura de las primeras fibras, de manera que el soporte tubular puede funcionar cediendo al recibir un impacto.

Poste de señales que comprende material compuesto, y método para fabricar el mismo Campo de la invención La presente invención se refiere a un soporte tubular, que está basado en un material compuesto (“composite”) . En particular, la invención se refiere a postes de soporte tubular que pueden ser colocados a los lados de una calle o vía de circulación, por ejemplo, para soportar señales, incluyendo señales de tráfico, de iluminación, y señales comerciales.

Antecedentes de la invención La gran mayoría de postes de soporte tubular, tales como postes de señales, utilizados a lo largo de calles, carreteras y autopistas, consisten en tubos de acero. Los postes de acero son utilizados en diferentes tamaños, dependiendo de la carga de la señal y de las condiciones de aplicación. De manera típica, existen postes de acero en tamaños y formas normalizados y, por lo tanto, los elementos auxiliares de instalación a utilizar con estos tamaños estándar, están también normalizados. Los postes de acero resisten la intemperie hasta unos 15 años antes de requerir su sustitución.

Un problema de los postes de señales de acero es que en una colisión de un vehículo, el poste de acero, de manera general, no cede en el impacto. Dado que el poste permanece rígido en las proximidades del nivel del suelo, puede penetrar dentro del vehículo. En muchos casos, el vehículo se encuentra ya fuera de control cuando choca con el poste, de manera que puede chochar en cualquier ángulo. Este tipo de choque puede tener un resultado mortal y lesiones graves para los ocupantes del vehículo, particularmente si el impacto es lateral. Por lo tanto, existe el deseo de encontrar de postes alternativos que tengan un menor potencial para provocar daños en los vehículos y menor potencial para provocar lesiones. Los gobiernos y autoridades de los países están intentando, continuamente, mejorar la seguridad de la circulación y aumentar la seguridad de las infraestructuras de las carreteras. En particular, algunas autoridades han desarrollado exigencias de seguridad pasiva para postes de señales utilizados en los laterales de las calles. Un ejemplo de ello es, la Norma Europea EN 12767 que clasifica los postes de señales en categorías, dependiendo de la energía en el impacto a una determinada velocidad del vehículo. La norma EN 12767 especifica exigencias para la seguridad pasiva y define niveles en términos de seguridad pasiva, en un intento de reducir la gravedad de las lesiones en los ocupantes de vehículos, en un impacto con estructuras de las carreteras. Los niveles de seguridad pasiva de esta norma son definidos en términos de Alta Energía (HE) , Baja Energía (LE) , y Sin Energía (NE) , que son determinados por la medición de la velocidad del vehículo en un punto más allá del impacto y comparándolo con la velocidad de impacto definida. La diferencia de estas velocidades se relaciona con la energía de impacto. Las estructuras de soporte para la absorción de energía pueden ralentizar el vehículo considerablemente y, por lo tanto, reducir el riesgo de accidentes secundarios con estructuras, árboles, peatones y otros usuarios de la carretera. Las estructuras de soporte que no absorben energía pueden proporcionar un riesgo primario de lesiones más bajo, provocado por el impacto inicial con dicha estructura de soporte, que las estructuras de soporte que absorben energía. Los niveles de riesgo de los ocupantes se definen también en una escala de 1 a 4, según un orden de seguridad creciente. Los niveles 1 a 3 para una clase de velocidad específica, requieren una prueba a 35 km/hora y una a 50, 70 o 100 km/hora, y el nivel 4 requiere solamente una comprobación a la velocidad de la clase.

Sería deseable, en la actualidad, desarrollar un soporte tubular y, en particular, un poste de señales de tráfico y en el que el soporte tubular cumpla diferentes normas nacionales en cuanto a seguridad pasiva. Por ejemplo, debe tener una clasificación de Sin Energía (NE) o de Baja Energía (LE) , según EN 12767, a una velocidad de impacto de 50, 70 o 100 km/hora. Un elemento, para conseguir esta clasificación es la energía absorbida por el soporte cuando recibe el impacto la que se debe minimizar, es decir, el soporte debe ser diseñado para ceder cuando ocurre el impacto. Desde luego, sería deseable desarrollar un soporte tubular de manera tal que también se puedan cumplir otras exigencias de comportamiento impuestas de manera típica en los postes de señales. En particular, el soporte se desea que tenga una rigidez y resistencia apropiadas para soportar la señal bajo las expectativas de diseño esperables que resultan de la presión y rachas del viento sobre la señal. Sería deseable desarrollar postes que cumplan las exigencias de la Norma EN 12899 y normas correspondientes de otros países. Es interesante observar que, de manera típica, el deseo de disponer la clasificación NE o LE, según la Norma EN 12767 y las exigencias de resistencia y rigidez, según la Norma EN 12899, son características que entran en competencia.

Por ejemplo, en el documento US 4.939.037 se describe un poste de señales compuesto para sustituir los postes de acero. El poste de señales que se da a conocer comprende fibras longitudinales y/o transversales dispuestas en una matriz de resina. Las fibras típicamente utilizadas y que se dan a conocer son las fibras de vidrio. No obstante, el problema de los postes de señales del tipo compuesto, basadas en fibras de vidrio, tal como se dan a conocer en esta patente US es que el comportamiento de rigidez de dicho poste se encontrará en el límite inferior de lo que se requiere. Si bien, esto se podría resolver incrementando el grosor de la pared del poste, ello implica también que las características de seguridad pasiva se reducen, siendo ello ilustrativo de la oposición entre resistencia y seguridad pasiva. De manera alternativa, se podría preveer incrementar el diámetro del poste, pero ello significaría probablemente que las dimensiones no se encontrarían dentro de los rangos normalizados para los postes de acero, con la consecuencia de que no se podría utilizar los equipos de instalación adaptados a su uso con postes de acero. De manera adicional, las dimensiones del poste podrían contribuir a peligros en el tráfico al obstruir indebidamente la visión de los usuarios y resultarían poco agradables estéticamente. Esto conduciría probablemente a su rechazo por las autoridades de tráfico.

La publicación de patente internacional WO 94/26501 describe un poste de material plástico reforzado con fibras para líneas eléctricas que tiene una estructura de poste troncocónica con un diámetro que varía de forma creciente desde el extremo inferior al extremo superior. La estructura está formada por tres capas separadas, todas las cuales pueden variar de espesor, incluyendo una capa interna de filamentos arrollados, y una capa intermedia de fibras longitudinales directamente y una capa externa de filamentos arrollados. Las fibras longitudinales se extienden desde el extremo inferior, y terminan en ciertas posiciones a lo largo del poste, para reducir gradualmente el número de fibras, de manera que solamente algunas de ellas se extiende a toda la longitud del poste.

Un artículo titulado “pultrusión”; Joseph E. Sumerak y Jeffrey D. Martin; que apareció en ASM Handbook, Material compuestos, Materials Park, Ohio: ASM International, Vol 21, 1 Diciembre 2001, páginas 550-563, XP002489916 describe técnicas para fabricar materiales compuestos o “material compuesto” utilizando la pultrusión y algunas aplicaciones de la pultrusión.

Resumen de la invención De acuerdo con lo anterior, sería deseable encontrar un poste para señales de material material compuesto alternativo, que combine la alta resistencia y una satisfactoria seguridad pasiva, preferentemente, en los rangos de dimensiones estándar de los postes de acero, los cuales, por ejemplo, para postes de sección transversal circular, en el Reino Unido, son de 88, 9 mm, 114, 3 mm y 139, 7 mm. En particular, sería deseable obtener un poste de señales de material compuesto, clasificado con NE o LE, que cumpliera las exigencias de resistencia similares o superiores a las de un poste de acero de las mismas dimensiones, o un poste de acero de un tamaño menor (normalizada) . Por lo tanto, los equipos de instalación existentes sería utilizables con el poste de señales material compuesto. Además, sería una característica deseable que el poste de material compuesto pudiera ser fabricado de forma fácil y cómoda, a un coste mínimo.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se da a conocer un soporte tubular... [Seguir leyendo]

1. Soporte tubular que comprende una capa de material compuesto de resina y primeras fibras dispuestas longitudinalmente (66) , comprendiendo además dicho soporte tubular, segundas fibras (68) dispuestas longitudinalmente, que están concentradas en zonas determinadas a lo largo de la circunferencia del soporte tubular, teniendo dichas segundas fibras (68) un módulo de tracción superior al módulo de tracción de dichas primeras fibras y una deformación antes de la rotura, que es menor que la deformación antes de la rotura de las primeras fibras, de manera que el soporte tubular puede funcionar cediendo al recibir un impacto.

2. Soporte tubular, según la reivindicación 1, en el que dichas segundas fibras (68) están dispuestas en dicha capa de material compuesto o están dispuestas de forma contigua a dicha capa de material compuesto sobre, como mínimo, el lado radialmente más externo de dicha capa de material compuesto.

3. Soporte tubular, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dichas primeras fibras (66) están distribuidas de manera general uniformemente dentro de dicha capa de material compuesto a lo largo de la circunferencia de dicho soporte tubular.

4. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de tracción de dichas primeras fibras (66) está comprendido entre 50 y 100 GPa, y el módulo de tracción de dichas segundas fibras (68) 20 está comprendido entre 150 y 800 GPa.

5. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la deformación antes de la rotura de las primera fibras (66) es, como mínimo, 1, 5 veces el valor de la deformación antes de la rotura de las segundas fibras (68) .

6. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la deformación antes de la rotura de las primeras fibras (66) está comprendido entre 3 y 6%, y la deformación antes de la rotura de las segundas fibras (68) está comprendida entre 1 y 2, 5%.

7. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas primeras fibras (66) comprenden fibras de vidrio, y dichas segundas fibras (68) comprenden fibras de carbono.

8. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad total de primeras y segundas fibras (66, 68) está comprendida entre 50 y 90% en peso, basado en el peso total del soporte tubular. 35

9. Soporte tubular, según la reivindicación 8, en el que la cantidad de segundas fibras (68) está comprendida entre 3 y 45% de la cantidad de las primeras y segundas fibras (66, 68) .

10. Soporte tubular, según la reivindicación 9, en el que la cantidad de segundas fibras (68) está comprendida 40 entre 10 y 30% de la cantidad de las primeras y segundas fibras (66, 68) .

11. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, sobre las caras principales opuestas de dicha capa de material compuesto se disponen otras dos capas de material compuesto, comprendiendo cada una de dichas capas adicionales de material compuesto, resina, fibras transversales en un 45 ángulo entre 30 y 60º con respecto al eje longitudinal de dicho soporte tubular, y fibras transversales en un ángulo comprendido entre -30 y -60º con respecto al eje longitudinal de dicho soporte tubular.

12. Soporte tubular, según la reivindicación 11, en el que se dispone entre dicha capa de material compuesto y las otras dos capas de material compuesto, una capa de resina y fibras cortadas orientadas al azar. 50

13. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha resina de dicha capa de material compuesto comprende una resina reticulada.

14. Soporte tubular, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que soporta una señal. 55

15. Método de fabricación de un soporte tubular, según la reivindicación 1, que comprende:

(i) impregnación de una serie de primeras y segundas fibras (66, 68) con resina, teniendo dichas segundas fibras (68) un módulo de tracción superior al módulo de tracción de dichas primeras fibras (66) , y una 60 deformación antes de la rotura menor que la deformación antes de la rotura de las primeras fibras (66) y (ii) someter a tracción una serie de dichas primeras y segundas fibras (66, 68) a través de una matriz, para conseguir la forma deseada del soporte tubular;

en el que la serie de primeras y segundas fibras están dispuestas y son sometidas a tracción en la matriz, de manera tal que en el soporte tubular resultante, las segundas fibras (68) estarán concentradas en zonas separadas a lo largo de la circunferencia del soporte tubular.