ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN Objeto Alcance Abreviaturas Definiciones DOCUMENTOS DE REFERENCIA...4

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2 Página: 2 de 22 Edición: 01 ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN Objeto Alcance Abreviaturas Definiciones DOCUMENTOS DE REFERENCIA ELEMENTOS DE ENSAYO INSTALACIÓN DE ENSAYO Proceso de ensayo MEDIDAS CON BALANZA Disposición y alojamiento de la balanza PUENTE DE LUCES TRAFFIC STORM CON CARTEL OCULTO Montaje del puente Traffic Storm con cartel oculto en el túnel Medidas de Fuerzas y Momento del puente Traffic Storm con cartel oculto Comprobación de la integridad del puente Traffic Storm con cartel oculto al final del ensayo 16 7 PUENTE DE LUCES TRAFFIC STORM CON CARTEL DESPLEGADO Montaje del puente Traffic Storm con cartel desplegado en el túnel Medidas de Fuerzas y Momento del puente Traffic Storm con cartel desplegado Comprobación de la integridad del puente Traffic Storm con cartel desplegado CONCLUSIONES ANEXO: Esquema del puente de luces Traffic Storm...22

3 Página: 3 de 22 Edición: 01 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Objeto Presentar los resultados obtenidos en los ensayos de fuerzas y momento aerodinámicos del puente de luces prioritarias modelo Traffic Storm contratados por la empresa Federal Signal Vama, S.A. y llevados a cabo en el Túnel nº 1-INTA el día 08/07/2013. El puente de luces ensayado fue el original (escala real). Los ensayos fueron presenciados por D. Oscar Carbó Grifol el día 08/07/2013 en representación de la empresa Federal Signal Vama, S.A. contratante de los ensayos recogidos en este documento. 1.2 Alcance Los resultados recogidos en este informe son aplicables al puente de luces prioritarias modelos Traffic Storm en las condiciones de apoyo y sujeción ensayadas, que varían ligeramente respecto a las reales, pues éstas debieron ser modificadas para poder ensamblar puente de luces en la balanza. Dichas modificaciones fueron las mínimas necesarias y consensuadas en todo momento con el cliente FSV. 1.3 Abreviaturas INTA: FSV: Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial FEDERAL SIGNAL VAMA, S.A. 1.4 Definiciones V: velocidad de viento del túnel. Xb,Yb, Zb : ejes de la balanza. Fz: fuerza vertical. Fx: fuerza horizontal. My: momento de cabeceo.

4 Página: 4 de 22 Edición: 01 m/s: metro/segundo. n: tamaño de la serie de medidas (n = ) N: Newton. (Unidad de medida de fuerza en el Sistema Internacional). N m: U Fx : Newton metro. (Unidad de medida de momento). incertidumbre del valor medio de la fuerza horizontal de resistencia aerodinámica U Fz : U My : U i : incertidumbre del valor medio de la de la fuerza vertical incertidumbre del valor medio del momento de cabeceo. incertidumbre del valor medio de la variable i definido por U i 2σ i = n β: ángulo de guiñada σ Fx : σ Fz : σ My : σ i : desviación típica de las medidas de la fuerza horizontal. desviación típica de las medidas de la fuerza horizontal desviación típica de las medidas del momento de cabeceo. desviación típica de las medidas de la variable i 2 DOCUMENTOS DE REFERENCIA AE/TEN/4420/083/INTA/13 OFERTA DE ENSAYOS EN TÚNEL DE VIENTO DE PUENTE DE LUCE PRIORITARIAS TRAFFIC STORM PARA FEDERAL SIGNAL VAMA, S.A. R. Bardera Mora ELEMENTOS DE ENSAYO La maqueta parcial de techo de automóvil se encontraba depositada en el almacén del Túnel nº 1-INTA, desde la realización de ensayos anteriores de puentes de luces prioritarias de la empresa Federal Signal Vama, S.A. Debido a las malas condiciones de la pintura se procedió al decapado, emplastecido y repintado en las instalaciones de INTA, de modo que el nuevo aspecto de la maqueta parcial de techo de automóvil puede observarse en la Figura 1.

5 Página: 5 de 22 Edición: 01 Figura 1. Maqueta de techo de automóvil repintada y dispuesta sobre la plataforma del túnel. El cliente contratante (Federal Signal Vama, S.A.) envió el puente de luces Traffic Storm objeto de ensayo mediante servicio comercial de paquetería. El paquete recepcionado en las instalaciones del Túnel nº 1-INTA, se desembaló, comprobándose que el contenido del mismo se encontraba en buenas condiciones. La Figura 2 muestra el recepcionado de dicho paquete.

6 Doc. Nº.: AE-RPT INTA-13 Página: 6 de 22 Edición: 01 Figura 2. Recepcionado del puente de luces modelo Traffic Storm

7 Página: 7 de 22 Edición: 01 El puente de luces Traffic Storm dispone de un cartel luminoso que puede desplegarse (Figura 3). Figura 3. Puente de luces prioritarias Traffic Storm con cartel luminoso desplegado. Los ensayos deberían llevarse a cabo con cartel oculto (plegado) y desplegado, por lo que también se comprobó el sistema de accionamiento de dicho cartel luminoso, de modo que se procedíó a realizar una prueba funcional de dicho mecanismo de apertura del cartel, para lo cual se siguieron las instrucciones del cliente, que se detallan en el recuadro de la Figura 4. Figura 4. Instrucciones para el accionamiento del mecanismo de apertura del cartel del puente de luces modelo Traffic Storm.

8 Página: 8 de 22 Edición: 01 A continuación, se revisó el sistema de ensamblaje a la balanza que se iba a utilizar en los ensayos y se acometieron los ajustes necesarios para el correcto acoplamiento del puente de luces con dicha balanza. 4 INSTALACIÓN DE ENSAYO Los ensayos de los puentes de luces se llevaron a cabo en el Túnel nº 1-INTA. Este túnel permite generar un flujo de aire contínuo y a la velocidad requerida para ensayar los puentes de luces prioritarias en las condiciones solicitadas por FSV. La Figura 5 muestra un esquema de dicho Túnel. Figura 5. Esquema de la instalación de ensayos. El Túnel nº 1 dispone de una plataforma elevadora horizontal situada en la sección de ensayos que actúa como suelo y sobre la que se apoyó la maqueta de techo de automóvil (Figura 1).

9 Página: 9 de 22 Edición: Proceso de ensayo El proceso de ensayo seguido consistió en los pasos que se indican a continuación: 1. Colocar el objeto de ensayo en la cámara de ensayos del túnel con su eje longitudinal alineado con el eje del túnel. Todos los ensayos se iban a realizar a ángulo de guiñada nulo (β = 0º). 2. Puesta en marcha el túnel. 3. Alcanzar en el túnel la velocidad de viento nominal de ensayo. 4. Permanencia de la velocidad de viento del túnel constante durante 3 minutos. 5. Ensayo de medida de fuerzas y momento mediante balanza y grabación en video. 6. Repetir los pasos 3, 4 y 5 para cada velocidad de ensayo seleccionada (10, m/s). 7. Parada del túnel y comprobación de la integridad física del elemento ensayado después de la máxima velocidad de ensayo. El proceso de ensayo se realizó una vez para cada una de las dos configuraciones solicitadas por el cliente: cartel oculto (cerrado) y cartel abierto (desplegado). 5 MEDIDAS CON BALANZA Para la medida de fuerzas y momento de cabeceo sobre el puente de luces Traffic Storm se empleó una balanza de extensímetros modelo FX 2.6 SIXAXES, de rango de medida adecuado para las cargas que se esperaba medir y debidamente calibrada. Dicha balanza, estaba situada debajo del puente de luces y alojada en el interior de la maqueta de techo de automóvil, en un cajeado expresamente mecanizado para este cometido. En la Figura 6 se muestran los ejes de la balanza, los cuales están orientados con el eje Xb positivo en la dirección y sentido contrario a la velocidad del viento del túnel. El eje Zb en sentido contrario a la gravedad, y el eje Yb formando un triedro a derechas con los anteriores.

10 Página: 10 de 22 Edición: 01 Figura 6. Ejes de la balanza En la Figura 7 se muestra una vista en alzado de la disposición de los ejes, donde se han indicado los sentidos de las fuerzas y momento de cabeceo que son los siguientes: - Fuerza vertical Fz: positiva hacia arriba. - Fuerza horizontal Fx: negativa en sentido de la velocidad del viento V, es la fuerza de resistencia aerodinámica. - Momento de cabeceo My: negativo hacia la izquierda. En dicha figura 7, se ha extraído un inserto de la imagen, donde se indican tanto el sistema de anclaje de la balanza a la maqueta de techo de vehículo, como la disposición del centro de gravedad dicha balanza, origen de los ejes de balanza empleados para las medidas de fuerza. Las dimensiones aparecen en milímetros.

11 Página: 11 de 22 Edición: 01 Figura 7. Disposición de los ejes en alzado. La altura h indicada en la figura 7 era: h = 76 mm

12 Página: 12 de 22 Edición: 01 En la figura 8 se muestran las placas de anclaje para ensamblar el puente de luces a la balanza. Figura 8. Placa de anclaje del puente de luces a la balanza. 5.1 Disposición y alojamiento de la balanza En la figura 9 se muestra la disposición de la balanza en el interior de la maqueta de techo de vehículo, en el hueco expresamente mecanizado para su alojamiento. La balanza iba fijada mediante tornillos a una placa-base de acero, la cual a su vez iba fijada a la maqueta de techo mediante otros tornillos. Asimismo, se realizó un taladro pasante para conducir los cables de la balanza y los de alimentación del sistema de accionamiento de apertura/cierre del cartel luminoso.

13 Página: 13 de 22 Edición: 01 Figura 9. Disposición de la balanza en el cajeado realizado en la maqueta de techo de vehículo. 6 PUENTE DE LUCES TRAFFIC STORM CON CARTEL OCULTO 6.1 Montaje del puente Traffic Storm con cartel oculto en el túnel La maqueta de techo de automóvil se situó con su eje longitudinal alineado con plano de simetría vertical de la sección de ensayos del túnel, fijándose a la plataforma del túnel mediante unas escuadras de acero soldadas a dicha plataforma y atornilladas a la base de madera de la maqueta del techo mencionada. La plataforma del túnel dispone de borde de ataque y salida para que la corriente de aire del túnel llegue al modelo de ensayo en las condiciones adecuadas.

14 Página: 14 de 22 Edición: 01 La figura 10 muestra la disposición del conjunto techo vehículo-puente de luces Traffic Storm con cartel oculto en la sección de ensayos del túnel. El puente de luces se encontraba ensamblado a la balanza mediante una pieza metálica, según puede observarse en dicha figura 10. La pieza metálica mencionada se encontraba elevada una cierta altura, suficiente para no tocar el techo del vehículo en ningún momento durante la realización del ensayo, pues el conjunto del puente y la placa basculan al deformarse la balanza por acción de las fuerzas y momento aerodinámicos causados por la acción del viento del túnel durante el ensayo. Figura 10. Puente de luces Traffic Storm con cartel oculto en la cámara de ensayos del túnel. 6.2 Medidas de Fuerzas y Momento del puente Traffic Storm con cartel oculto La Tabla 1 muestra el valor medio aritmético de las fuerzas y momento de cabeceo medidos con la balanza. También se indican los valores de las incertidumbres de los valores medios de las fuerzas y momento de cabeceo (U) correspondientes a las medidas tomadas durante el ensayo. Los valores de las incertidumbres en general son bajos.

15 Página: 15 de 22 Edición: 01 Tabla 1. Fuerzas y momento medidos durante el ensayo del puente de luces Traffic Storm con cartel plegado. Puente de luces modelo TRAFFIC STORM con cartel plegado (oculto) V (m/s) V (km/h) Fx (N) Fz (N) My (N m) U Fx (N) U Fz (N) U My (N m) ,01 0,07-0,72 0,00 0,03 0, ,44 5,84-2,93 0,11 0,11 0, ,91 16,96-6,70 0,28 0,32 0, ,14 32,22-12,13 0,48 0,66 0, ,40 50,48-9,28 1,51 0,87 0, ,05 72,32-27,94 1,63 1,10 0,47 En la Figura 11 se han representado gráficamente los valores medios de las magnitudes medidas. La velocidad de viento del túnel aparece en el eje horizontal, y las fuerzas y momentos aparecen en el eje vertical, pero con una representación de doble escala. Así, el eje vertical de la izquierda corresponde a las fuerzas Fx y Fz en Newtons (N). En cambio el eje vertical de la derecha corresponde al momento de cabeceo My en N m. Fuerzas y momento Puente de luces "Traffic Storm" -con cartel plegado (oculto) Fuerzas (N) Momento de cabeceo My (N.m) -150 Velocidad de viento en el túnel V(m/s) -30 Fx (N) Fz(N) My(N m) Figura 11. Fuerzas y momento medidos sobre el puente de luces Traffic Storm con cartel plegado.

16 Página: 16 de 22 Edición: Comprobación de la integridad del puente Traffic Storm con cartel oculto al final del ensayo Al final del ensayo (después de ensayar a la máxima velocidad de viento), se procedió a inspeccionar visualmente el puente de luces Traffic Storm con cartel oculto comprobándose que no había sufrido ningún tipo de rotura. Figura 12. Comprobación de integridad física del puente de luces Traffic Storm con cartel plegado al final del ensayo. Tabla 2. Comprobación de integridad física del Puente de luces Traffic Storm con cartel plegado sometido a velocidades de viento progresivas permaneciendo 3 minutos a cada velocidad de viento. V (m/s) V (km/h) Puente de luces TRAFFIC STORM con cartel plegado (oculto) Tiempo = 3 minutos

17 Página: 17 de 22 Edición: 01 7 PUENTE DE LUCES TRAFFIC STORM CON CARTEL DESPLEGADO 7.1 Montaje del puente Traffic Storm con cartel desplegado en el túnel La maqueta de techo de automóvil se situó con su eje longitudinal alineado con plano de simetría vertical de la sección de ensayos del túnel, fijándose a la plataforma del túnel mediante unas escuadras de acero soldadas a dicha plataforma y atornilladas a la base de madera de la maqueta del techo mencionada. La plataforma del túnel dispone de borde de ataque y salida para que la corriente de aire del túnel llegue al modelo de ensayo en las condiciones adecuadas. La figura 13 muestra la disposición del conjunto techo vehículo-puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado en la sección de ensayos del túnel. El puente de luces se encontraba ensamblado a la balanza mediante una pieza metálica, según puede observarse en dicha figura 13. La pieza metálica mencionada se encontraba elevada una cierta altura, suficiente para no tocar el techo del vehículo en ningún momento durante la realización del ensayo, pues el conjunto del puente y la placa basculan al deformarse la balanza por acción de las fuerzas y momento aerodinámicos causados por la acción del viento del túnel durante el ensayo. Figura 13. Puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado en la cámara de ensayos del túnel.

18 Página: 18 de 22 Edición: Medidas de Fuerzas y Momento del puente Traffic Storm con cartel desplegado La Tabla 3 muestra el valor medio aritmético de las fuerzas y momento de cabeceo medidos con la balanza. También se indican los valores de las incertidumbres de los valores medios de las fuerzas y momento de cabeceo (U) correspondientes a las medidas tomadas durante el ensayo. Los valores de las incertidumbres en general son bajos. Tabla 3. Fuerzas y momento medidos durante el ensayo del Puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado Puente de luces modelo TRAFFIC STORM con cartel desplegado V (m/s) V (km/h) Fx (N) Fz (N) My (N m) U Fx (N) U Fz (N) U My (N m) ,99-0,09-3,54 0,00 0,03 0, ,09-1,32-13,88 0,11 0,11 0, ,81-1,83-31,84 0,28 0,32 0, ,37-2,41-56,50 0,48 0,66 0, ,77-4,95-85,57 1,51 0,87 0, ,90-8,30-119,94 1,63 1,10 0,47 En la Figura 14 se han representado gráficamente los valores medios de las magnitudes medidas. La velocidad de viento del túnel aparece en el eje horizontal, y las fuerzas y momentos aparecen en el eje vertical, pero con una representación de doble escala. Así, el eje vertical de la izquierda corresponde a las fuerzas Fx y Fz en Newtons (N). En cambio el eje vertical de la derecha corresponde al momento de cabeceo My en N m.

19 Página: 19 de 22 Edición: 01 Fuerzas y momento Puente de luces "Traffic Storm" -cartel desplegado (abierto)- Fuerzas (N) Momento de cabeceo My (N.m) -500 Velocidad de viento en el túnel V(m/s) -150 Fx (N) Fz(N) My(N m) Figura 14. Fuerzas y momento medidos sobre el puente de luces Vulcano. 7.3 Comprobación de la integridad del puente Traffic Storm con cartel desplegado Al final del ensayo (después de ensayar a la velocidad máxima de viento), se procedió a inspeccionar visualmente el puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado comprobándose que no había sufrido ningún tipo de daño (Figura 15).

20 Página: 20 de 22 Edición: 01 Figura 15. Comprobación de integridad física del puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado al final del ensayo. Tabla 4. Comprobación de integridad física del Puente de luces Traffic Storm con cartel desplegado sometido a velocidades de viento progresivas permaneciendo 3 minutos a cada velocidad de viento. V (m/s) V (km/h) Puente de luces TRAFFIC STORM con cartel desplegado (abierto) Tiempo = 3 minutos

21 Página: 21 de 22 Edición: 01 8 CONCLUSIONES El puente de luces Traffic Storm ha sido ensayado en túnel aerodinámico para velocidades de viento de 10 a 60 m/s (36 a 216 km/h) en intervalos de 10 m/s (36 km/h) y con permanencia de 3 minutos a cada velocidad de viento y en dos configuraciones: con cartel plegado (oculto) y desplegado (abierto), según el programa de ensayos solicitado por la empresa FSV contratante de los mismos y recogido en la oferta emitida por INTA y aceptada por dicha empresa y cuya referencia se indica en el apartado 2 de este documento. Las medidas con balanza de extensímetros han permitido conocer las fuerzas aerodinámicas en dos ejes, junto con el momento de cabeceo ejercido sobre dicho puente de luces, cuyos valores numéricos en forma de media aritmética se han presentado en forma de tablas y su representación gráfica en forma de curvas. Las incertidumbres de dichos valores fueron calculadas y recogidas en las tablas correspondientes. Al final del ensayo (máxima velocidad de viento de valor 60 m/s o equivalentemente 216 km/h) se comprobó visualmente la integridad física del puente de luces en ambos casos (cartel plegado y desplegado), no observándose daños ni roturas del mismo en ninguno de los casos. Por último, hay que indicar que los resultados recogidos en este informe son aplicables al puente de luces prioritarias modelo Traffic Storm en las condiciones de apoyo y sujeción ensayadas, que varían ligeramente respecto a las reales, pues éstas debieron ser modificadas para poder ensamblar los puentes de luces en la balanza. Dichas modificaciones fueron las mínimas posibles y consensuadas en todo momento con el cliente FSV.

22 Página: 22 de 22 Edición: 01 9 ANEXO: Esquema del puente de luces Traffic Storm