Prueba de cómo Polywater® UPR™ restaura la integridad estructural a postes de servicios públicos dañados
Un estudio de laboratorio de Polywater muestra cómo UPR™ restaura la resistencia estructural en postes de madera de servicios públicos, mejorando el rendimiento compresivo y evitando la descomposición.
Resultados de un estudio realizado por el laboratorio de Polywater sobre las propiedades restauradoras estructurales de la reparación de postes de madera para servicios públicos Polywater UPR
Evaluación de la pérdida de resistencia en postes de madera para servicios públicos
Los postes de madera para servicios públicos son componentes esenciales de los sistemas de distribución eléctrica y de comunicaciones aéreas. Sin embargo, se enfrentan a amenazas constantes debido a la descomposición biológica, la erosión y los daños causados por la fauna silvestre. Incluso las cavidades pequeñas, como los agujeros de pájaros carpinteros, pueden reducir significativamente la capacidad estructural y crear un punto de nucleación para acelerar la descomposición y la putrefacción.
La Reparación de postes de madera para servicios públicos Polywater® UPR™ se desarrolló para llenar, sellar y proteger secciones de postes dañadas, ampliando así la vida útil al detener la descomposición y repeler la humedad. Estos dos atributos siguen siendo los mecanismos principales por los que UPR extiende la vida útil de los postes de madera.
Recientemente, un cliente se puso en contacto con Polywater para preguntar si UPR restaura la resistencia física de los postes de servicios públicos. Aunque UPR se describe como una solución que restaura la integridad de los postes de servicios públicos dañados, debido a su capacidad para adherirse e integrarse con las fibras de madera, el endurecimiento a una resistencia comparable a la madera, Polywater no ha afirmado previamente que UPR restaura la resistencia mecánica. En su lugar, Polywater se ha centrado en proporcionar a los clientes datos de hormigón relacionados con el rendimiento del producto. Debido a que la física de la falla de los postes de servicios públicos es compleja, la empresa priorizó verificar los beneficios principales de UPR en lugar de especular sobre la restauración estructural.
Sin embargo, la cuestión de si UPR también podría restaurar la resistencia seguía siendo importante para el cliente. En consecuencia, Polywater buscó desarrollar un método para cuantificar la resistencia restauradora de un poste de servicios públicos sellado con UPR. Como parte de este esfuerzo, Polywater consultó con un profesor de productos de madera que tiene una amplia experiencia probando el fallo estructural de los postes de servicios públicos.
A través de varios debates, este experto le indicó a Polywater que siguiera la norma ASTM D1036: Métodos de prueba estándar de pruebas estáticas de postes de madera, que proporciona procedimientos estandarizados para evaluar la resistencia del poste. Debido a que las pruebas destructivas de postes de servicios públicos de tamaño completo requieren mucho tiempo y recursos, el equipo adoptó disposiciones en ASTM D143: Métodos de prueba estándar para muestras transparentes pequeñas de madera, que permiten probar muestras más pequeñas para determinar la resistencia a la flexión estática.
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Desarrollo de un marco de pruebas para evaluar la restauración de la resistencia
El laboratorio de Polywater seleccionó clavijas de pino amarillo del sur de 2,54 cm (1 pulgada) de diámetro como muestras de prueba, cortadas a longitudes adecuadas para aproximar las dimensiones del poste de servicios públicos.
Dado que la madera es un material orgánico y variable, se requirió un tamaño de muestra grande para la confiabilidad estadística. El laboratorio preparó al menos 20 muestras para cada una de dos pruebas de resistencia, flexión y compresión estática, para minimizar la variabilidad. Los ensayos compararon tres condiciones:
1. Clavijas intactas (controles)
2. Clavijas con “agujeros de pájaros carpinteros” simulados
3. Clavijas con orificios llenados con Polywater UPR-NF
Todas las pruebas se realizaron usando una máquina de prueba Instron.
Preparación de clavijas para replicar daños en postes de servicios públicos del mundo real
Se perforaron agujeros en los lados de la clavija para simular el daño de los pájaros carpinteros. Se centró una broca de pala tanto a lo largo de la longitud como de la anchura de cada clavija. El tamaño del orificio se escaló para aproximarse a la proporción relativa de un agujero de pájaro carpintero grande en un poste eléctrico de tamaño real. Para las pruebas de compresión, se usaron orificios ligeramente más grandes porque la máquina Instron se acercó a su capacidad de carga durante la prueba.
Para cada prueba de curvatura de tres puntos, la cara del orificio se colocó hacia arriba (hacia la cruceta) o hacia abajo (en dirección opuesta a la cruceta) para evaluar los efectos direccionales.
Aplicación de Polywater UPR-NF en entornos de prueba controlados
Se aplicó Polywater UPR-NF de acuerdo con las instrucciones de uso publicadas, utilizando un cartucho de 250 ml. Cada muestra de clavija preparada representó así un poste de servicios públicos a escala reducida con una cavidad de pájaro carpintero reparada.
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Pruebas de resistencia de la madera
Prueba de curvatura estática
Se realizó una prueba de curvatura de tres puntos en las clavijas de 2,5 cm (1 pulgada) de diámetro con un tramo de 40,6 cm (16 pulgadas) entre los soportes. La cruceta era un accesorio en forma de V invertida con una anchura de 2,5 cm (1 pulgada). Todas las cargas se aplicaron perpendicularmente al grano a una velocidad de 1,3 cm (0,5 pulgadas) por minuto. Se muestra arriba una imagen de la prueba. La carga máxima y el desplazamiento a la carga máxima se registraron según ASTM D143. Se probaron veinte muestras para cada configuración para minimizar la variación de la muestra. A continuación, se muestra un gráfico con los resultados de esta prueba. Los puntos negros muestran el punto de ruptura máximo y calculado para las clavijas rellenas con UPR-NF. El uso de la fuerza máxima observada para cada clavija reduce la desviación estándar de la prueba.
Figura 1: Gráfico del desplazamiento de la cruceta vs. la fuerza para los orificios llenos de UPR-NF, orificios orientados hacia arriba, para la prueba de curvatura estática.
Prueba de compresión
La prueba de compresión se realizó en secciones de clavijas de 7,6 cm (3 pulgadas) de largo, cargadas paralelas al grano a una velocidad de cruceta de 1,3 cm (0,5 pulgadas) por minuto. Las agarraderas cerradas se centraron en cada sección transversal de la clavija, contactando a la mitad del camino hacia el orificio perforado, como se ilustra en la configuración de prueba. Se probaron veinte muestras para cada condición.
Resultados de la prueba
La fuerza máxima de compresión promedio para las 20 muestras se muestra en el Gráfico 1 a continuación.
Gráfico 1: Resultados de la compresión
*La máquina Instron alcanzó su capacidad de carga máxima (1.100 lb/4,89 kN) en varias pruebas, lo que sugiere que el promedio real puede ser más alto.
La fuerza máxima promedio para 20 muestras con y sin sellador se muestra en el Gráfico 2 a continuación. Se muestran los resultados para cada orientación.
Gráfico 2: Resultados de curvatura estática
Evaluación de mejoras de integridad estructural utilizando UPR-NF
La prueba de compresión demostró un claro aumento de la resistencia (más del 200% mayor que las muestras de control) y el valor real puede ser aún mayor, dadas las limitaciones de fuerza de la máquina de prueba. Esto indica que UPR aumenta la fuerza compresiva de la madera cuando se llena una cavidad.
Bajo cargas de flexión, la recuperación de la resistencia dependía de la dirección de la fuerza. Cuando se aplicó la carga hacia la cavidad llena, las muestras reparadas mostraron aproximadamente un 20% más alta resistencia que las muestras sin llenar. Debido a que el lado del poste que contiene el defecto es típicamente el más débil y más propenso a fallo, este refuerzo localizado representa una mejora significativa en la durabilidad.
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Sin embargo, los postes de servicios públicos del mundo real experimentan fuerzas complejas y multidireccionales que no se replican fácilmente en condiciones de laboratorio. Por lo tanto, aunque no se puede afirmar que UPR restaura un porcentaje específico de la resistencia total de los postes, el estudio demuestra que el relleno de cavidades con UPR aumenta la resistencia a ciertos vectores de carga, lo que permite que los postes soporten mejor la tensión y la deformación localizadas.
Más allá de los beneficios mecánicos, la ventaja principal de Polywater UPR sigue siendo su función protectora. El material fluye para llenar completamente las cavidades, expulsa humedad y logra una reacción exotérmica que mata microbios y bacterias. Estos efectos combinados detienen el deterioro y prolongan la vida útil. Por consiguiente, aunque UPR proporciona una mejora medible de la resistencia a corto plazo, su valor a largo plazo reside en mitigar el deterioro y preservar la integridad estructural con el tiempo.
Conclusiones clave
• Polywater UPR restaura la resistencia localizada a la madera dañada bajo cargas de compresión y flexión.
• La eliminación de humedad y la protección microbiana extienden adicionalmente la vida útil del poste más allá del refuerzo inmediato.
• Las reparaciones con UPR mejoran la resistencia del poste de servicios públicos, reducen la frecuencia de reemplazo y mejoran la confiabilidad general de la red.
