
Un cable de sujeción , también llamado simplemente cable tensor , es un cable de tensión diseñado para proporcionar estabilidad a una estructura independiente. Se utilizan comúnmente en mástiles de barcos, antenas de radio , aerogeneradores , postes de servicios públicos y carpas . Un mástil vertical delgado sostenido por cables de sujeción se denomina mástil arriostrado . Las estructuras que soportan antenas suelen tener una construcción reticular y se denominan " torres ". Un extremo del cable de sujeción se fija a la estructura y el otro se ancla al suelo a cierta distancia de la base del mástil o la torre. La tensión en el cable de sujeción diagonal, combinada con la resistencia a la compresión y al pandeo de la estructura, permite que esta soporte cargas laterales como el viento o el peso de estructuras en voladizo . Se instalan radialmente , generalmente en ángulos iguales alrededor de la estructura, en grupos de tres y cuatro. A medida que la torre se inclina ligeramente debido a la fuerza del viento, la mayor tensión de los tirantes se traduce 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 antenas suelen estar sostenidos por tres tirantes con ángulos de 120°. Las estructuras con cargas laterales predecibles, como los postes de servicios eléctricos, pueden requerir solo un tirante para contrarrestar la fuerza lateral de los cables eléctricos en el punto donde estos cambian de dirección. [ 1 ]
Los cables de sujeción conductores para mástiles de antenas de radio pueden captar y desviar la radiación en direcciones no deseadas, por lo que sus características eléctricas deben tenerse en cuenta en el diseño. A menudo, el cable de sujeción se divide mediante aisladores de tensión en secciones aisladas cuyas longitudes no resuenan con las frecuencias de transmisión.
Usos
Aparejo de velero

Los elementos que sostienen el mástil de un velero se denominan aparejos fijos y, en los barcos modernos, están hechos de cable de acero inoxidable, varilla de acero inoxidable o hilo sintético como la fibra de polietileno de ultra alto peso molecular ( UHMWPE ). Los aparejos se fijan a la proa y a la popa, generalmente de forma individual. Los aparejos laterales se sujetan a las placas de anclaje, a babor y estribor, fijadas al casco. Normalmente se instalan varios aparejos con crucetas para mantener el mástil recto.
También se utilizan obenques temporales. Un obenque 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 es el mástil que suele controlarse con uno o más obenques. Los obenques de popa corredizos también pueden emplearse en veleros que navegan contra el viento para reforzar aún más el mástil con vientos fuertes.
cables de sujeción para postes de servicios públicos
Los postes de servicios públicos están enterrados y tienen la resistencia suficiente para mantenerse en pie por sí solos; en algunos postes se necesitan tirantes únicamente para soportar cargas laterales desequilibradas de los cables de servicios públicos conectados a ellos, o para resistir el movimiento del terreno. Los tirantes son especialmente necesarios en postes de anclaje , donde termina una larga sección recta de cable o donde se desvía en otra dirección. Para proteger al público contra fallas que podrían electrificar los cables de los tirantes, estos suelen tener un aislante de tensión cerámico ("Johnny ball") o un aislante de tensión de fibra de vidrio insertado cerca de la parte superior, para mantener los voltajes peligrosos alejados del extremo inferior. La sección cercana al suelo suele estar recubierta con un reflector de plástico amarillo para hacerla más visible y evitar que personas o vehículos la golpeen.

En zonas urbanas con tránsito peatonal alrededor del poste, se suele utilizar una variante llamada tensor de acera : el cable tensor se extiende diagonalmente desde la parte superior del poste hasta un puntal que sobresale del centro del mismo, y luego continúa verticalmente hasta el suelo. De esta forma, la parte inferior del tensor queda vertical y no obstruye la altura libre, permitiendo el paso de peatones entre el poste y el tensor.
Una alternativa a los cables de sujeción que a veces se utilizan en postes de servicios públicos sin salida es un poste de refuerzo a presión , un poste diagonal con un extremo clavado en el suelo y el otro apoyado contra el poste vertical, en el lado opuesto al lugar donde se sujetaría un cable de sujeción.
cables de sujeción del mástil de la antena

Los campos electromagnéticos de las antenas complican el diseño de los tirantes que soportan las antenas de mástil . Los tirantes metálicos conductores cuyas longitudes son cercanas a múltiplos de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia transmitida pueden distorsionar el patrón de radiación de la antena. Esto también se aplica a los tirantes de mástiles vecinos o estructuras metálicas cercanas. Para evitarlo, cada tirante se divide mediante aisladores de tensión en múltiples secciones, cada segmento no resonante a la longitud de onda transmitida. Generalmente se utilizan aisladores cilíndricos o ovalados de porcelana tipo "Johnny ball" (también llamados "aisladores de huevo"). Los tirantes no conductores de fibra de Kevlar (Phillystran) o varilla de fibra de vidrio extruida se utilizan con frecuencia para no alterar el patrón de radiación de las antenas. La resistencia y la baja elasticidad de la fibra de Kevlar se aproximan a las del acero. Sin embargo, el Kevlar es muy susceptible a la degradación por rayos ultravioleta, por lo que se recubre con una funda de plástico resistente a los rayos UV.
Las secciones individuales de los tirantes conductores pueden generar grandes cargas de electricidad estática , especialmente en mástiles muy altos. El voltaje causado por esta electricidad estática puede ser varias veces mayor que el generado por el transmisor. Para evitar descargas peligrosas e impredecibles, los aisladores deben diseñarse para soportar este alto voltaje, lo que en mástiles altos resulta en aisladores de soporte sobredimensionados. En cada aislador de soporte, se requiere un pararrayos en forma de descarga de arco para la protección contra sobretensiones en caso de descargas atmosféricas . Los aisladores y pararrayos deben recibir un mantenimiento cuidadoso, ya que una falla en un aislador puede provocar el colapso del mástil. Los aisladores tipo huevo tienen la porcelana a compresión y, si falla, los extremos de los cables de sujeción permanecen entrelazados.
Las torres de transmisión de radio AM suelen estar equipadas con aisladores en la base del mástil, y la energía de radiofrecuencia se suministra en ese punto. Algunas también están aisladas en el centro para suministrar la energía de radiofrecuencia en ese punto. Se utilizan frecuentemente tirantes de cable de acero, segmentados con aisladores en varios puntos. Las torres aisladas requieren una amplia protección contra rayos.
En antenas para onda larga y VLF, los tirantes pueden cumplir una función eléctrica, ya sea para alargar capacitivamente el mástil o para alimentarlo con la potencia de radiación. En estos casos, los tirantes se fijan al mástil sin aislante, pero se incluye al menos uno si es necesario. Si se utilizan para alimentar el mástil con potencia de alta frecuencia, suele ser posible usar un mástil conectado a tierra. La alimentación de los tirantes se realiza mediante cables que van desde una unidad de sintonización hasta el punto de alimentación en los tirantes.
Eslóganes de grúa
Al operar una grúa , se pueden conectar cables de sujeción, conocidos como líneas guía, a cargas voluminosas, lo que permite al personal de tierra controlar la rotación y el balanceo manteniendo una distancia segura.

Lucha contra incendios
Pueden estabilizar equipos aéreos de extinción de incendios, como tanques de agua portátiles o torres de observación, asegurando su estabilidad durante las operaciones. [ 2 ] Además, los cables de sujeción pueden sostener estructuras temporales, como tiendas de campaña o centros de mando, instaladas cerca del lugar del incendio, y asegurar el equipo de comunicaciones necesario para coordinar las labores de extinción. En situaciones donde las estructuras corren riesgo de derrumbarse debido a los daños causados por el fuego, los cables de sujeción también pueden ayudar a estabilizarlas temporalmente mientras los bomberos trabajan para controlar el incendio. Los cables de sujeción también se pueden usar para elevar una escalera extensible en una técnica llamada elevación de iglesia. [ 3 ]
Anclas
En los tirantes anclados al suelo, la estructura que une el cable de sujeción al suelo se denomina anclaje . [ 4 ] El anclaje debe ser adecuado para resistir la carga de tracción máxima de los cables de sujeción; tanto la carga muerta de la tensión del cable como la carga viva máxima posible debida al viento. Dado que el cable de sujeción ejerce su fuerza en ángulo, el anclaje está sometido a fuerzas tanto verticales como laterales (horizontales). El anclaje depende de la resistencia al corte lateral del suelo para resistir las fuerzas de todos los tirantes conectados a él. Se utilizan varios tipos de anclaje:
anclas de hombre muerto
In this type, a hole is excavated and an object with a large surface area is placed in it with the guy wire attached, and the hole is backfilled with earth or concrete.[4] In the historical form of dead man anchor, a log is buried horizontally in a trench with the guy attached perpendicularly to its center. Modern forms are the plate anchor, in which the guy is attached to a rod with an eyelet extending from the center of a steel plate buried diagonally, perpendicular to the angle of the guy. In the concrete anchor, a diagonal rod with an eyelet extending in the guy direction is cemented into a hole filled with steel reinforced concrete. A sufficiently massive concrete block on the surface of the ground can also be used as a dead man.
Screw anchors
This type consists of a rod with wide screw blades on the end and an eyelet on the other for the guy wire. It is screwed deep into the ground, at the same angle as the guy, by a truck-mounted drill machine. These are commonly used as guy anchors for utility poles since they are quick to install with a truck mounted hydraulic powered auger drive.
Expanding anchors
A rod with a pivoted blade on the end is driven into the earth.[4] When the guy wire is attached and tensioned, its force pulls the blade open, "setting" it into the soil. These are often used by the military for rapid mast installations.
Grouted anchors
These are used in both soil and rock.[4] A hole is drilled at the angle of the guy. A steel anchor rod with an eye is inserted, and the hole around it is filled with a liquid grout consisting of concrete and an expansion agent or a structural epoxy. When the grout hardens or expands, the anchor is secure.
Design
Guidance for the design of guys on guyed structures, such as lattice towers, guyed masts and chimneys, is given a part of the Eurocode for structural design.[5]
Recommendations for the design of sailing craft rigging are available in an ISO standard.[6]
Guyed structures
Historically, guyed structures have been some of the tallest man-made structures in the world. There are also many structures which consist of a freestanding bottom and a guyed top. These are either partially guyed towers or additionally guyed towers, the latter of which may be used temporarily to support tall buildings during their construction.
See also
References
- ↑ BOLETÍN 1724E-153 RD-GD-2001-39 Tirantes y anclajes para líneas de distribución eléctrica (PDF) . USDA, Servicio de Servicios Públicos Rurales. 2001.
- ↑ "SVU vs Poste de servicios públicos y uso de cables de sujeción como estabilización" . Foros de bomberos: debate sobre extinción de incendios. 3 de junio de 2001. Consultado el 20 de diciembre de 2024 .
- ↑ Academia de Bomberos de Garland: Recaudación de fondos para la iglesiaArchivado del original el 22 de diciembre de 2021 .
- 1 2 3 4 Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles, Subcomité de Estructuras de Transmisión Arriostradas (1997). Diseño de Estructuras de Transmisión Eléctrica Arriostradas . EE. UU.: Publicaciones de la ASCE. págs. 21–25 . ISBN 0784402841.
- ↑ BS EN 1993-1-11 Eurocódigo 3—Diseño de estructuras de acero—Parte 1-11: Diseño de estructuras con componentes a tracción . British Standards Institute. 2006.
- ↑ ISO 12215-10 Embarcaciones pequeñas: construcción del casco y dimensiones. Parte 10: cargas del aparejo y fijación del aparejo en embarcaciones de vela . Organización Internacional de Normalización. 2020.
Enlaces externos
Definición de cable de sujeción en Wikcionario
- Cables
- mástiles arriostrados