Un cable tensor , una cuerda tensora , un tensor de bajada o un tirante , también llamado simplemente un tensor , es un cable tensado diseñado para agregar estabilidad a una estructura independiente. Se utilizan comúnmente para mástiles de barcos , mástiles de radio , turbinas eólicas , postes de servicios públicos y tiendas de campaña . Un mástil vertical delgado sostenido por cables tensores se llama mástil arriostrado . Las estructuras que sostienen antenas son frecuentemente de una construcción de celosía y se llaman " torres ". Un extremo del tensor está unido a la estructura y el otro está anclado al suelo a cierta distancia del mástil o la base de la torre. La tensión en el cable tensor diagonal, combinada con la resistencia a la compresión y al pandeo de la estructura, permite que la estructura resista cargas laterales como el viento o el peso de las estructuras en voladizo . Se instalan radialmente , generalmente en ángulos iguales sobre la estructura, en tríos y cuádruples. A medida que la torre se inclina un poco debido a la fuerza del viento, la mayor tensión de los tirantes se convierte en una fuerza de compresión en la torre o mástil y una fuerza lateral que resiste la carga del viento. Por ejemplo, los mástiles de antena suelen estar sostenidos por tres tirantes en ángulos de 120°. Las estructuras con cargas laterales predecibles, como los postes de servicios públicos eléctricos, pueden requerir solo un único tirante para compensar la tracción lateral de los cables eléctricos en un punto donde los cables cambian de dirección.
Los cables conductores de los mástiles de antenas de radio pueden captar y desviar la radiación en direcciones no deseadas, por lo que sus características eléctricas deben incluirse en el diseño. A menudo, el cable de sujeción se divide mediante aisladores de tensión en secciones aisladas cuyas longitudes no son resonantes con las frecuencias de transmisión.
Los tirantes que sostienen el mástil de un velero se denominan "aparejo fijo" y en los barcos modernos son cables de acero inoxidable. Los tirantes se aparejan a la proa y a la popa, generalmente como un solo tirante. Los tirantes laterales se sujetan a "placas de cadena" a babor y estribor unidas al casco. Por lo general, se instalan varios tirantes con separadores para ayudar a mantener el mástil recto ("en columna").
También se utilizan tirantes temporales. Un tirante de proa es una cuerda que tira del extremo libre de un mástil . En un velero moderno con aparejo de balandra y spinnaker simétrico , el tangón del spinnaker es el mástil que normalmente está controlado por uno o más tirantes.
Los postes de servicios públicos se entierran en el suelo y tienen la fuerza suficiente para sostenerse por sí solos; en algunos postes se necesitan tirantes solo para soportar cargas laterales desequilibradas de los cables de servicios públicos conectados a ellos o para resistir el movimiento del suelo. Los tirantes son particularmente necesarios en postes de extremo muerto ( de anclaje ), donde termina una sección larga y recta de cable o se inclina en otra dirección. Para proteger al público contra fallas que podrían permitir que los cables de los tirantes de servicios públicos se electrifiquen, generalmente tienen un aislador de tensión de cerámica ("Johnny ball") o un aislador de tensión de fibra de vidrio insertado cerca de la parte superior, para mantener los voltajes peligrosos alejados del extremo inferior. La longitud cerca del suelo a menudo está revestida con un reflector de plástico amarillo para hacerlo más visible, de modo que las personas o los vehículos no choquen con él.
En las zonas urbanas con tráfico peatonal alrededor del poste, se suele utilizar una variante llamada tensor de acera : el tensor se extiende en diagonal desde la parte superior del poste hasta un tirante que se extiende desde el centro del poste y luego continúa verticalmente hasta el suelo. De este modo, la longitud inferior del tensor es vertical y no obstruye el espacio libre, por lo que puede pasar una acera entre el poste y el tensor.
Una alternativa a los cables tirantes que a veces se usan en los postes de servicios públicos sin salida es un poste de refuerzo , un poste diagonal con un extremo colocado en el suelo y el otro apoyado contra el poste vertical, opuesto a donde se fijaría un cable tirantes.
Los campos electromagnéticos de las antenas complican el diseño de los tirantes que sostienen las antenas de mástil . Los tirantes metálicos conductores cuyas longitudes son casi múltiplos de un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia transmitida pueden distorsionar el patrón de radiación de la antena. Esto también se aplica a los tirantes de los mástiles vecinos o las estructuras metálicas cercanas. Para evitarlo, cada tirante se divide mediante aisladores de tensión en múltiples secciones, cada segmento no resonante en la longitud de onda transmitida. Por lo general, se utilizan aisladores de porcelana cilíndricos o en forma de huevo "Johnny ball" (también llamados "aislantes de huevo"). Con frecuencia se utilizan tirantes no conductores de fibra de Kevlar (Phillystran) o varillas de fibra de vidrio extruidas para no alterar el patrón de radiación de las antenas. La resistencia y las propiedades de baja elasticidad de la fibra de Kevlar se acercan a las del acero. Sin embargo, el Kevlar es muy susceptible a la degradación ultravioleta, por lo que se encierra en una funda de plástico resistente a los rayos UV.
Las secciones individuales de los tirantes conductores pueden desarrollar grandes cargas de electricidad estática , especialmente en mástiles muy altos. La tensión causada por esta electricidad estática puede ser varias veces mayor que la generada por el transmisor. Para evitar descargas peligrosas e impredecibles, los aisladores deben estar diseñados para soportar esta alta tensión, que en mástiles altos da como resultado aisladores de bastidor sobredimensionados. En cada aislador de bastidor se requiere un pararrayos en forma de arco de separación con el fin de proteger contra sobretensiones en caso de impacto de rayos . Los aisladores y los pararrayos deben mantenerse con cuidado, porque un fallo del aislador puede provocar un colapso del mástil. Los aisladores de huevo tienen la porcelana en compresión y si falla, los bucles de los extremos de los cables de los tirantes aún están entrelazados.
Las torres de transmisión de radio AM suelen estar equipadas con aisladores en la base del mástil y la energía de RF se suministra en ese punto. Algunas también están aisladas en el centro para suministrar la energía de RF en ese punto. Con frecuencia se utilizan cables de acero con aisladores en varios puntos. Se requiere una amplia protección contra rayos para las torres aisladas.
En las antenas para ondas largas y VLF, las tensoras pueden cumplir una función eléctrica, ya sea para alargar el mástil capacitivamente o para alimentar el mástil con la energía de radiación. En estos casos, las tensoras se fijan sin un aislante en el mástil, pero hay al menos un aislante en la tensora si es necesario. Si se utilizan tensoras para alimentar el mástil con energía de alta frecuencia, a menudo es posible utilizar un mástil conectado a tierra. La energía a las tensoras se suministra a través de cables que van desde una unidad de sintonización hasta el punto de alimentación en las tensoras.
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Al operar una grúa , se pueden conectar cables tensores, conocidos como líneas de retención, a cargas útiles difíciles de manejar, lo que permite al personal de tierra controlar la rotación y el balanceo mientras mantiene una distancia segura.
Se pueden utilizar tirantes para levantar una escalera extensible mediante una técnica llamada elevación de iglesia. [1]
En los tirantes anclados al suelo, la estructura que fija el cable al suelo se denomina ancla . [ 2] El ancla debe ser adecuada para resistir la carga de tracción máxima de los tirantes; tanto la carga muerta de la tensión del cable como la carga viva máxima posible debida al viento. Dado que el cable ejerce su fuerza en un ángulo, el ancla tiene fuerzas tanto verticales como laterales (horizontales) sobre él. El ancla depende de la resistencia cortante lateral del suelo para resistir las fuerzas de todos los tirantes unidos a él. Se utilizan varios tipos de ancla:
En este tipo, se excava un hoyo y se coloca en él un objeto de gran superficie con el cable tensor unido, y el hoyo se rellena con tierra u hormigón. [2] En la forma histórica del anclaje muerto, se entierra un tronco horizontalmente en una zanja con el cable tensor unido perpendicularmente a su centro. Las formas modernas son el anclaje de placa, en el que el cable tensor está unido a una varilla con un ojal que se extiende desde el centro de una placa de acero enterrada en diagonal, perpendicular al ángulo del cable tensor. En el anclaje de hormigón, una varilla diagonal con un ojal que se extiende en la dirección del cable tensor se cementa en un agujero lleno de hormigón reforzado con acero. Un bloque de hormigón suficientemente masivo en la superficie del suelo también se puede utilizar como hombre muerto.
Este tipo consta de una varilla con hojas de tornillo anchas en el extremo y un ojal en el otro para el cable tensor. Se atornilla profundamente en el suelo, en el mismo ángulo que el cable tensor, mediante una máquina perforadora montada en un camión. Estos se utilizan comúnmente como anclajes tensores para postes de servicios públicos, ya que se instalan rápidamente con un sinfín hidráulico montado en un camión.
Se introduce en la tierra una varilla con una cuchilla pivotante en el extremo. [2] Cuando se fija y se tensa el cable tensor, su fuerza abre la cuchilla y la "fija" en el suelo. Los militares suelen utilizarlos para instalaciones rápidas de mástiles.
Se utilizan tanto en tierra como en roca. [2] Se perfora un agujero en el ángulo del tirante. Se inserta una varilla de anclaje de acero con un ojo y el agujero que la rodea se llena con una lechada líquida que consiste en hormigón y un agente de expansión o un epoxi estructural. Cuando la lechada se endurece o se expande, el anclaje queda seguro.
Históricamente, las estructuras arriostradas han sido algunas de las estructuras más altas construidas por el hombre en el mundo . También hay muchas estructuras que constan de una base independiente y una parte superior arriostrada. Se trata de torres parcialmente arriostradas o torres arriostradas adicionalmente , estas últimas pueden utilizarse temporalmente para sostener edificios altos durante su construcción.
