Manguera metálica

Emil Witzenmann, hijo de Heinrich Witzenmann, desarrolló en 1909 una manguera metálica que eliminaba la necesidad de cualquier tipo de junta de estanqueidad, ya fuera de caucho, fibra textil o amianto . En este tipo de manguera, los bordes de las tiras no se entrelazan, sino que se unen entre sí mediante soldadura sin costuras . En 1920, Emil Witzenmann inventó la junta de expansión metálica . Este invento se basaba en una manguera metálica corrugada de doble pared, soldada (con una funda protectora) y con flexibilidad radial. En 1929, se logró fabricar fuelles metálicos por primera vez . Estos también fueron desarrollados por Albert Dreyer de Lucerna , pero independientemente de Witzenmann.

Los fuelles metálicos se crean mediante el enrollado de ondulaciones anulares en un tubo liso extruido o soldado. En 1946, Dreyer desarrolló una junta de paredes múltiples diseñada para acomodar también los movimientos axiales: la junta de expansión axial .

Las mangueras enrolladas en fleje se fabrican enrollando helicoidalmente flejes metálicos perfilados y laminados en frío sobre un mandril . Las espiras helicoidales están interconectadas, pero conservan su movilidad gracias al perfilado. Este principio de conexión móvil entre las espiras perfiladas confiere a las mangueras enrolladas en fleje una gran flexibilidad y facilidad de transporte. La mayoría de los flejes están fabricados en acero galvanizado , acero inoxidable o latón , que opcionalmente pueden estar cromados o niquelados.

Las mangueras enrolladas en tiras presentan una enorme resistencia a la tracción y a la presión transversal , una alta resistencia a la torsión y una excelente estabilidad química y térmica . Debido a su estructura, no son completamente herméticas.

Las propiedades de la manguera metálica están determinadas por varios factores: la forma del perfil, las dimensiones de la tira, el material y, si procede, el tipo de junta .

Las mangueras enrolladas en tiras están disponibles con secciones transversales redondas y poligonales.

La ingeniería automotriz suele utilizar mangueras enrolladas con sellado metálico. La introducción de un hilo de sellado de algodón, caucho o cerámica en una cámara con perfil especial durante el proceso de enrollado proporciona una mayor estanqueidad. Para una máxima estanqueidad, las mangueras enrolladas también pueden revestirse con PVC o silicona . Los perfiles varían desde perfiles de acoplamiento sencillos hasta perfiles Agraff de alta seguridad.

Las mangueras enrolladas en tiras se utilizan frecuentemente como elementos flexibles, resistentes a la temperatura y al envejecimiento, en sistemas de escape, especialmente en camiones y vehículos especiales como tractores . También se emplean como mangueras protectoras para conductores de luz y líneas eléctricas en fibra óptica , o en equipos de medición y control. Como mangueras miniatura con diámetros que oscilan entre 2,0 y 0,3  mm, también se utilizan en tecnología médica, por ejemplo, para endoscopia .

Además, las mangueras enrolladas en tiras se utilizan para extraer y transportar sustancias como humo, virutas, granulado , etc. También son adecuadas como mangueras protectoras para tuberías corrugadas para evitar la sobreextensión y para actuar como revestimiento (manguera guía dentro de una manguera corrugada) para optimizar las condiciones de flujo .

Las mangueras metálicas enrolladas en tira también incluyen brazos flexibles o cuellos de cisne. Estos consisten en una bobina de alambre redonda sobre la cual se enrolla un alambre triangular. Se pueden doblar en cualquier dirección y permanecen fijos en cualquier posición. Se utilizan, por ejemplo, para los soportes flexibles de lámparas, lupas y micrófonos .

Las mangueras corrugadas se utilizan como elementos de conexión económicos y flexibles que permiten el movimiento, la dilatación térmica y las vibraciones, y que pueden emplearse como mangueras de llenado. El material de partida es un tubo de pared delgada, sin costura o soldado longitudinalmente, al que se le introducen las corrugaciones mediante medios mecánicos o hidráulicos con herramientas especiales. Las mangueras corrugadas son totalmente estancas y se utilizan para transportar líquidos o gases a presión o como líneas de vacío. También se las conoce como mangueras de presión. Su diseño especial proporciona flexibilidad y resistencia a la presión.

Existen dos variantes básicas de mangueras corrugadas que se diferencian por su tipo de corrugación: corrugación anular y corrugación helicoidal. En las mangueras con corrugación helicoidal, generalmente se observa una espiral dextrógira con paso constante que recorre toda la longitud de la manguera. La corrugación anular, por otro lado, consiste en un gran número de corrugaciones paralelas igualmente espaciadas cuyo plano principal es perpendicular al eje de la manguera. Las mangueras con corrugación anular presentan claras ventajas sobre las de corrugación helicoidal.

• Cuando se instalan correctamente, no sufren tensiones torsionales dañinas durante los picos de presión.
• Gracias a la forma de su perfil, se conectan sin problemas a los accesorios de conexión.

Esto aumenta la fiabilidad del proceso durante el montaje y el uso de los conductos. Por este motivo, las mangueras corrugadas anulares son mucho más comunes, con solo algunas excepciones.

El primer paso para crear una manguera corrugada consiste en dar forma a la tira de metal inicial de la bobina hasta convertirla en un tubo liso soldado longitudinalmente. La tira se suelda de forma continua mediante el método de soldadura con gas de protección de alta precisión . A continuación, el tubo se corruga mediante uno de los siguientes procedimientos:

• El método de corrugación hidráulica expande el tubo desde el interior hacia el exterior. Este método se utiliza para crear mangueras corrugadas anulares.
• Por otro lado, el método de corrugación mecánica se utiliza para producir mangueras corrugadas tanto anulares como helicoidales. Generalmente, se colocan varios rodillos de presión perfilados alrededor del tubo con un desplazamiento que les permite generar el perfil de corrugación deseado desde el exterior hacia el interior. Ambos métodos de corrugación provocan el endurecimiento del material y, por lo tanto, aumentan la resistencia a la presión y a la fatiga de las mangueras corrugadas.

Además, las mangueras corrugadas se pueden fabricar mediante un método especial muy similar al de las mangueras enrolladas en fleje. En este procedimiento, se da a la tira inicial un perfil corrugado en dirección longitudinal . Esta tira perfilada se enrolla helicoidalmente y las espiras superpuestas se sueldan firmemente a lo largo de la costura helicoidal. Tras la corrugación, la manguera puede equiparse con una funda trenzada (véase más adelante). En este caso, la manguera pasa por una máquina de trenzado que dispone de soportes circunferenciales para las bobinas de alambre, o bobinas .

Los haces de cables se enrollan helicoidalmente alrededor de la manguera, a la vez que se superponen alternativamente. Esto crea una trenza tubular con el característico patrón entrecruzado. Una vez instalados los racores, la manguera está completa. Las pruebas de producción son parte integral del proceso de fabricación . Incluyen pruebas de entrada de la materia prima, así como pruebas dimensionales, de fugas y de presión del conducto terminado.

La flexibilidad de la manguera se logra mediante el comportamiento elástico del perfil corrugado. Al doblar la manguera, las ondulaciones exteriores se separan mientras que las interiores se comprimen. La flexibilidad, el comportamiento a la flexión y la estabilidad a la presión de las mangueras corrugadas dependen de la forma del perfil seleccionada. Si bien la flexibilidad aumenta con el incremento de la altura del perfil y la disminución del espaciado entre ondulaciones, la resistencia a la presión disminuye. El comportamiento de flexión semiflexible, frecuentemente requerido, se logra con perfiles planos. Dependiendo del uso de la manguera, se pueden implementar formas de perfil especiales específicas para cada aplicación.

La resistencia a la presión y la flexibilidad también pueden modificarse variando el espesor de la pared. Una reducción en el espesor de la pared aumenta la capacidad de flexión, pero disminuye la resistencia a la presión de la manguera.

El trenzado de alambres funciona según el principio de las tenazas . Al aplicar tensión axial a la manguera, el trenzado alcanza su límite de extensión. Esto significa que los alambres quedan muy juntos, con el menor ángulo de cruce posible, creando un trenzado de manguera del menor diámetro y la mayor longitud posibles. Al comprimir axialmente la manguera, el ángulo de cruce y el diámetro aumentan hasta alcanzar sus valores máximos.