Una junta de expansión , o junta de movimiento , es un conjunto diseñado para mantener juntas las piezas mientras absorbe de manera segura la expansión y contracción de los materiales de construcción inducida por la temperatura . Se encuentran comúnmente entre secciones de edificios , puentes , aceras , vías de ferrocarril , sistemas de tuberías , barcos y otras estructuras.
Los muros de los edificios, las losas de concreto y las tuberías se expanden y contraen debido al calentamiento y enfriamiento debido a la variación estacional o debido a otras fuentes de calor. Antes de que se construyeran espacios para juntas de expansión en estas estructuras, se agrietarían bajo la tensión inducida.
Las juntas de expansión de puentes están diseñadas para permitir el tráfico continuo entre estructuras y al mismo tiempo adaptarse al movimiento, la contracción y las variaciones de temperatura en estructuras de acero, compuestas y de hormigón armado y pretensado. Evitan que el puente se doble fuera de su lugar en condiciones extremas y también permiten suficiente movimiento vertical para permitir el reemplazo del rodamiento [1] sin la necesidad de desmontar la junta de dilatación del puente. Hay varios tipos, que pueden acomodar movimientos de 30 a 1000 milímetros (1,2 a 39,4 pulgadas), incluidas juntas para movimientos pequeños (EMSEAL BEJS, XJS, JEP, WR, WOSd y Granor AC-AR), movimientos medios (ETIC EJ , Wd), y gran movimiento (WP, ETIC EJF/Granor SFEJ).
Las juntas de expansión modulares se utilizan cuando los movimientos de un puente exceden la capacidad de una junta de un solo espacio o una junta tipo dedo. Las juntas de expansión modulares de múltiples espacios pueden acomodar movimientos en todas las direcciones y rotaciones alrededor de cada eje. Se pueden utilizar para movimientos longitudinales de tan sólo 160 mm, o para movimientos muy grandes de más de 3000 mm. El movimiento total del tablero del puente se divide entre una serie de espacios individuales que se crean mediante vigas de superficie horizontal. Los espacios individuales se sellan mediante perfiles elastoméricos estancos y los movimientos de la viga superficial se regulan mediante un sistema de control elástico. El drenaje de la junta se realiza a través del sistema de drenaje del tablero del puente. Algunas juntas presentan en su superficie las llamadas “placas sinusales”, que reducen el ruido del tráfico hasta en un 80%. [2]
Las juntas de control de mampostería también se utilizan a veces en losas de puentes.
Los ladrillos de arcilla se expanden a medida que absorben calor y humedad. Esto ejerce una tensión de compresión sobre los ladrillos y el mortero, lo que fomenta el abombamiento o el descascarillado. [3] Un mortero que reemplace juntas con sellador elastomérico absorberá las fuerzas de compresión sin dañarlas. [4] Las plataformas de concreto (más típicamente en las aceras ) pueden sufrir problemas horizontales similares, lo que generalmente se soluciona agregando un espaciador de madera entre las losas. La junta de dilatación de madera se comprime a medida que el hormigón se expande. Por lo general, se usa cedro seco y resistente a la putrefacción, con una hilera de clavos que sobresalen y se incrustan en el concreto y mantienen el espaciador en su lugar. [5]
Las juntas de control, o juntas de contracción, a veces se confunden con las juntas de expansión, pero tienen un propósito y función diferentes. El hormigón y el asfalto tienen una resistencia a la tracción relativamente débil y normalmente forman grietas aleatorias a medida que envejecen, se encogen y se exponen a tensiones ambientales (incluidas tensiones de expansión y contracción térmica). Las juntas de control intentan atenuar el agrietamiento designando líneas para aliviar la tensión. Se cortan en el pavimento a intervalos regulares. Las grietas tienden a formarse a lo largo de los cortes, en lugar de forma aleatoria en otros lugares. Se trata principalmente de una cuestión estética; A menudo se prefiere la apariencia de grietas uniformes y regulares, que pueden estar ocultas en la grieta de la junta, a las grietas aleatorias. [6]
Así, las juntas de dilatación reducen las grietas , incluso en la estructura general, mientras que las juntas de control gestionan las grietas, principalmente a lo largo de la superficie visual.
Las juntas de control de carreteras se pueden sellar con alquitrán caliente, sellador en frío (como silicona) o sellador de compresión (como caucho o espumas reticuladas a base de polímeros). [7] Se puede utilizar mortero con una unión desprendible para rellenar algunas juntas de control.
Las juntas de control deben tener la profundidad adecuada y no exceder el espacio máximo para que sean efectivas. Las especificaciones típicas para una losa de cuatro pulgadas de espesor son: [8]
Las juntas de movimiento están diseñadas para absorber el movimiento del contrapiso y de las propias losas debido a la expansión y contracción térmica, las variaciones de humedad y los cambios estructurales. Estas juntas son esencialmente espacios, generalmente rellenos con un material flexible como silicona o caucho, que separan las losas y permiten el movimiento sin causar que las losas se agrieten, se doblen o se desunen. [9] [10]
Si una vía de ferrocarril pasa sobre un puente que tiene juntas de dilatación que se mueven más de unos pocos milímetros, la vía debe poder compensar esta dilatación o contracción más larga. Por otro lado, la vía debe proporcionar siempre una superficie continua para que las ruedas pasen por ella. Estos requisitos contradictorios se satisfacen mediante juntas de dilatación especiales, en las que dos carriles se deslizan entre sí formando un ángulo muy agudo durante la dilatación o la contracción. Por lo general, se ven cerca de uno o ambos extremos de grandes puentes de acero. Una junta de dilatación de este tipo se parece un poco a la lengüeta de una palanca de ferrocarril , pero con un propósito y funcionamiento diferentes.
Se requieren juntas de expansión en grandes sistemas de aire por conductos para permitir que las piezas fijas de tubería estén en gran medida libres de tensión a medida que se produce la expansión térmica. Las curvas de los codos también pueden adaptarse a esto. Las juntas de expansión también aíslan piezas de equipo como ventiladores de los conductos rígidos, reduciendo así la vibración en los conductos y permitiendo que el ventilador "crezca" a medida que alcanza la temperatura del sistema de aire operativo sin ejercer tensión sobre el ventilador o el sistema fijo. porciones de conductos.
Una junta de expansión está diseñada para permitir la deflexión en las deflexiones axiales (compresión), laterales (cortante) o angulares (flexión). Las juntas de expansión pueden ser metálicas o no metálicas (a menudo llamadas tipo fuelle). El no metálico puede ser una sola capa de material engomado o un compuesto hecho de múltiples capas de material flexible resistente al calor y a la erosión. Las capas típicas son: cubierta exterior para actuar como sello de gas, un material resistente a la corrosión como el teflón, una capa de fibra de vidrio para actuar como aislante y agregar durabilidad, varias capas de aislamiento para garantizar que la transferencia de calor desde los gases de combustión sea reducido a la temperatura requerida y una capa interior.
Un fuelle se compone de una serie de una o más circunvoluciones de metal para permitir la deflexión axial, lateral o angular.
.jpg/1280px-Kompensator_(Rohr).jpg)
Las juntas de dilatación de tuberías son necesarias en sistemas que transportan sustancias a altas temperaturas, como vapor o gases de escape, o para absorber movimientos y vibraciones. Una junta típica es un fuelle de metal (más comúnmente acero inoxidable ), plástico (como PTFE ), tela (como fibra de vidrio) o un elastómero como caucho . Un fuelle se compone de una serie de convoluciones, cuya forma está diseñada para soportar las presiones internas de la tubería, pero lo suficientemente flexible como para aceptar deflexiones axiales, laterales y angulares. Las juntas de dilatación también se diseñan teniendo en cuenta otros criterios, como la absorción de ruido, la antivibración, el movimiento sísmico y el asentamiento del edificio. Los compensadores de dilatación metálicos deben diseñarse según las normas establecidas por EJMA, para los compensadores de dilatación de tejido existen directrices y una descripción actualizada de la Asociación de Calidad para Compensadores de dilatación de tejido. Las juntas de dilatación de tuberías también se conocen como "compensadores", ya que compensan el movimiento térmico.
Las juntas de expansión a menudo se incluyen en los sistemas de tuberías industriales para adaptarse al movimiento debido a cambios térmicos y mecánicos en el sistema. Cuando el proceso requiere grandes cambios de temperatura, los componentes metálicos cambian de tamaño. Las juntas de expansión con fuelles metálicos están diseñadas para adaptarse a ciertos movimientos y al mismo tiempo minimizar la transferencia de fuerzas a componentes sensibles del sistema.
La presión creada por bombas o gravedad se utiliza para mover fluidos a través del sistema de tuberías. Los fluidos bajo presión ocupan el volumen de su recipiente. El concepto único de las juntas de expansión con presión equilibrada es que están diseñadas para mantener un volumen constante al hacer que los fuelles de equilibrio compensen los cambios de volumen en los fuelles (fuelles de línea) que mueve la tubería. Uno de los primeros nombres de estos dispositivos fue "compensador de presión-volumen". [11]
Las juntas de expansión de caucho se fabrican principalmente envolviendo manualmente láminas de caucho y láminas de caucho reforzadas con tela alrededor de un mandril de producto en forma de fuelle. Además del caucho y la tela, se añaden caucho reforzado y/o alambres de acero o anillos de metal para un refuerzo adicional. [12] Después de que todo el producto se acumula en el mandril, se cubre con una bobina de capa despegable (nylon) para presurizar todas las capas juntas. Debido al proceso de producción intensivo en mano de obra, una gran parte de la producción se ha trasladado a Europa del este y países asiáticos.
Algunos tipos de juntas de dilatación de caucho se fabrican mediante un proceso de moldeo. Las juntas típicas que se moldean son juntas de dilatación de tamaño mediano con anillos de talón, que se producen en grandes cantidades. Estas juntas de expansión de caucho se fabrican sobre un mandril cilíndrico, que está envuelto con una capa de tela cortada al bies. Al final se colocan los anillos de cuentas y las secciones extremas se pliegan hacia dentro sobre los anillos de cuentas. Esta pieza finalmente se coloca en un molde y se le da forma y se vulcaniza. Se trata de una solución altamente automatizada para grandes cantidades del mismo tipo de porro.
Se ha desarrollado una nueva tecnología para enrollar automáticamente capas de caucho y refuerzo en el mandril (cilíndrico o con forma de fuelle) utilizando robots industriales en lugar de enrollarlos manualmente. Esto es rápido y preciso y proporciona una alta calidad repetible. Otro aspecto del uso de robots industriales para la producción de juntas de dilatación de caucho es la posibilidad de aplicar una capa de refuerzo individual en lugar de utilizar tela pre tejida. El refuerzo de tela está pretejido y cortado en el ángulo al bies preferido. Con refuerzo individual es posible agregar más o menos material de fibra en diferentes secciones del producto cambiando los ángulos de las fibras a lo largo del producto. [13]
Se pueden utilizar revestimientos internos para proteger los fuelles metálicos de la erosión o reducir la turbulencia a través de los fuelles. Deben usarse cuando se incluyen conectores de purga en el diseño. Para proporcionar suficiente espacio libre en el diseño del revestimiento, el diseñador debe especificar los movimientos laterales y angulares apropiados. Al diseñar una junta de expansión con extremos combinados, también se debe especificar la dirección del flujo. [14]
Se deben utilizar cubiertas o protectores externos para proteger los fuelles internos contra daños. También sirven como aislamiento del fuelle. Las cubiertas pueden diseñarse como accesorios removibles o permanentes. [15]
En sistemas que tienen un medio con un contenido significativo de partículas (es decir, flash o catalizador), se puede utilizar una barrera de fibra cerámica para evitar la corrosión y la flexibilidad restringida del fuelle resultante de la acumulación de partículas. También se pueden utilizar conectores de purga para realizar esta misma función. También se deben incluir revestimientos internos en el diseño si la junta de expansión incluye conectores de purga o barreras contra partículas. [dieciséis]
Se pueden usar varillas de límite en un diseño de junta de expansión para limitar la compresión o expansión axial. Permiten que la junta de expansión se mueva en un rango según dónde se colocan los topes de tuerca a lo largo de las varillas. Las varillas de límite se utilizan para evitar la sobreextensión del fuelle y al mismo tiempo restringir el empuje de presión total del sistema.
Las fallas de las juntas de expansión pueden ocurrir por varias razones, pero la experiencia muestra que las fallas se dividen en varias categorías distintas. Esta lista incluye, entre otros: daños durante el envío y manipulación, instalación inadecuada/protección insuficiente, durante/después de la instalación, anclaje, guía y soporte inadecuados del sistema, falla del anclaje en servicio, corrosión, sobrepresión del sistema, exceso de deflexión del fuelle, torsión, erosión del fuelle y partículas en las circunvoluciones del fuelle que restringen el movimiento adecuado. [17]
Hay varias acciones que se pueden tomar para prevenir y minimizar las fallas de las juntas de expansión. Durante la instalación, evite cualquier daño a los fuelles siguiendo cuidadosamente las instrucciones proporcionadas por el fabricante. [18] Después de la instalación, inspeccione cuidadosamente todo el sistema de tuberías para ver si se produjo algún daño durante la instalación, si la junta de expansión está en la ubicación adecuada y si la dirección y el posicionamiento del flujo de la junta de expansión son correctos. [19] Además, inspeccione periódicamente la junta de expansión durante la vida útil del sistema para verificar si hay corrosión externa, aflojamiento de sujetadores roscados y deterioro de anclajes, guías y otros herrajes. [20]
Otros tipos de juntas de expansión pueden incluir: junta de expansión de tela, junta de expansión de metal (las juntas de expansión de presión equilibrada son un tipo de juntas de expansión de metal), junta de expansión toroidal , junta de expansión de cardán, junta de expansión universal, junta de expansión en línea, junta de expansión con revestimiento refractario Junta , junta de dilatación con bisagras , junta de dilatación reforzada y más.
Las juntas de dilatación de cobre son materiales excelentes diseñados para el movimiento de componentes de construcción debido a la temperatura, las cargas y el asentamiento. El cobre es fácil de formar y dura mucho tiempo. Se encuentran disponibles detalles sobre las condiciones del techo, los bordes del techo y los pisos. [21]