5.5 Decision Stage 1
5.5.3 Example: Deciding between Stop&Go,
Recordamos que los principales objetivos de la realización de los diversos ensayos mecánicos distintos a los hechos con la máquina de impactos son:
§ Determinar las propiedades físicas individuales de las distintas capas para corroborar las hipótesis de partida sobre las propiedades físicas de los materiales usadas para desarrollar la T.C.M.C.
§ Verificar que se cumplen las leyes deducidas en dicha teoría, y que ambas ecuaciones son compatibles entre sí y con los valores obtenidos en los ensayos, al tiempo que se pudieran utilizar los valores de los mismos en el modelo analítico desarrollado o en los futuros modelos de elementos finitos.
§ Comprobar el funcionamiento de la mencionada máquina en cuanto a su apoyo y sobre la inferencia de la contaminación de un tubo con condiciones de contorno diferentes.
Todos estos ensayos se han realizado en aparatos de ensayo homologados sobre testigos no normalizados, especialmente diseñados para este estudio.
Los experimentos estaban principalmente centrados en las averías de los años 2009 y 2010 en una de las tuberías construidas por la Confederación Hidrográfica del Segura de la tipología de filament winding continuo27. Independientemente de
la facilidad que suponía la abundancia de muestras a ensayar de este tipo de tubo del que se disponía de todos los metros que fueran necesarios en la tubería averiada, desde el punto de vista técnico-‐científico consideramos mucho más interesante el comportamiento mecánico del filament winding continuo por disponer de características propias, aparte de las comunes a las de los otros tipos, debido al comportamiento ortótropo dado por el enrollamiento perpendicular del
rovin28.
Por otro lado al tratar las averías con un enfoque de “ingeniería inversa”, había que comprobar lo que suponía en el comportamiento mecánico la aparente diferencia
27 De la cual no hay datos publicados de las propiedades físicas individuales de las
distintas capas, no como en el caso de los tubos de filament winding cruzado o
centrifugal casting, cuyos trabajos y autores vimos en el epígrafe 2.3.1. Por ello fue necesario obtener los datos de esta tipología en concreto.
28 De hecho estos tubos poseen un “efecto zuncho” del rovin, y se parecen, en
cuanto a rotura por presión interna, a los tubos de hormigón armado con camisa de chapa, que están diseñados a fisuración aunque su capacidad mecánica a presión interna es muchísimo mayor para llegar al colapso.
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3.2. Investigación Fase I
de cantidades de rovin al parecer menores en el inner layer que en outer layer de las muestras analizadas.
Dentro de los experimentos realizados, el primordial era el que nos permitiría conocer las propiedades físicas individuales de las distintas capas en el eje Z normal al tubo (Fig. 51), del que no aparecen casi datos de otros autores ni para ésta ni para otras tipologías, y sobre todo la determinación de la tensión de rotura
τr entre el inner layer y la capa de arena a tracción, dato fundamental de las hipótesis la Teoría de la Capa Mecánicamente Contaminada.
Fig. 51 Definición de ejes de coordenadas
En definitiva, los ensayos realizados fueron:
§ Determinación de la tensión de rotura τr entre el inner layer y la capa de arena, mediante pruebas de tracción sobre probetas fijadas mediante resina epoxi a sufrideras de acero. Basado en la norma ASTM D 638 sobre la determinación de las propiedades de tracción en plásticos.
§ Determinación de los módulos de Young y restantes propiedades a tracción en las direcciones longitudinal y circunferencial de cada capa individual del tubo, basándose en las normas ASTM D 2105 y ASTM D 2290 diseñadas para la determinación de los mismos, pero para la secciones completas del tubo, así como en la norma ISO 8513 con probetas tipo A que ya no se limitan a secciones enteras como en el caso de probetas tipo B.
§ Pruebas de tracción del rovin extraído directamente de los tubos averiados.
§ Determinación de los módulos y propiedades de compresión de cada capa individual del tubo en su dirección normal, basado en la norma de
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Parte A: Análisis del Comportamiento de las Tuberías PRFV con capa de arena 3.2. Investigación Fase I
determinación de la tensión de rotura a compresión en los plásticos ASTM D 6950.
§ Corroboración de las hipótesis de apoyo de la máquina de impactos.
§ Reproducción de los resultados dinámicos de la máquina de impactos en condiciones cuasiestáticas.
No obstante y según las experiencias previas de otros autores en otras tipologías distintas del filament winding continuo, era de esperar tener que superar una serie de problemas a priori en la ejecución de estos ensayos29.
En algunos casos se han utilizado las capas desprendidas obtenidas de ensayos previos con impacto. Los datos de la capa de arena se han obtenido del cálculo a partir de los resultados de tubos enteros con las tres capas y de los de la capa de poliéster aislada dada la imposibilidad física de obtener muestras de la capa de arena solamente.
29 En primer lugar debido a la falta de colaboración de los fabricantes que no han
accedido a fabricarnos tubos de dimensiones especiales o de una sola capa, teniéndonos que conformar con los tubos de serie puestos a la venta del público. Y en segundo lugar que las probetas utilizadas normalmente son las del tipo A especificadas en la ISO 8513, huyendo de las de tipo C por la influencia perturbadora que pudieran suponer las entallas en probetas de poco espesor, y desechando las de tipo B de tubo entero, sólo útiles si se hubieran fabricado tubos especiales con una sola capa. Estas probetas, que son de difícil talla dan a veces roturas no limpias.
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3.3. Investigación Fase II