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Dpto. Técnico y Comercial Canarias-África.
Tel. +34 616 536 325 [email protected]
www.mva-plasticos-reforzados.com
PRFC en OBRA CIVIL
RECUBRIMIENTO DE VIGUETAS Y PILARES CON LÁMINAS DE CARBONO Tecnocomposite Insular siempre apuesta por el desarrollo e introducción de nuevas tecnologías, deseamos a través de nuestra pagina mantener informados a nuestros clientes sobre nuestros productos y la utilización de los plásticos reforzados sobre todo en las Islas Canarias mirando el futuro como un espacio abierto lleno de posibilidades. El recubrimiento de viguetas y pilares de hormigón con laminas de carbono es utilizado en la recuperación de edificios o estructuras dañadas, ya sea por fallos en los cálculos estructurales, movimientos sísmicos, de cimentación, o simplemente como refuerzo de estructuras. Se suele utilizar como suplemento a la armadura existente, con el fin de mejorar la capacidad a flexión, cortante o la ductilidad de los elementos reforzados. Estos trabajos deberán ir ajustándose a las normas técnicas de edificación y de calidad exigibles para la aplicación de resinas y plásticos reforzados.
El uso de estos materiales cada vez va en aumento. Actualmente el desenfrenado desarrollo social debido a la utilización de las nuevas tecnologías está marcado por la necesidad de reducir el consumo de energía aumentando cada vez más la demanda de estos materiales debido a sus características y prestaciones. Sus resistencia, ligereza y durabilidad lo colocan a la cabeza del desarrollo, especialmente la fibra de carbono que ofrece amplias ventajas con relación a productos fabricados con otros materiales convencionales. Por todo eso queremos ofrecer a nuestros clientes la posibilidad de conocer más sobre este material y sus aplicaciones. La implantación en la obra civil avanza despacio. La utilización de estos materiales en reparación o fabricación de nuevas estructuras hace de estos materiales una solución a los grandes problemas que presentan los metales en la construcción o edificaciones en general. Su limitación esta dada a la poca información existente y al conservadurismo de las normativas de edificación y obra civil, sumado al bajo coste de los materiales tradicionales. Esto no ha frenado su aplicación y desarrollo, la combinación de sus características la convierte en una alternativa muy valiosa que compensa en gran medida su precio. Su uso ofrece una mayor libertad de diseño en las nuevas estructuras, reduciendo de manera importante los gastos de mantenimiento, aumentando la seguridad y la vida útil de los mismos. Todo esto se traduce en un alto valor de beneficios económicos a corto y largo plazo mejorando la relación coste/beneficio. En la construcción hay dos líneas de trabajo: la construcción de estructuras incorporando perfiles estructurales de PRFC y como refuerzos anti-sísmicos en las reparaciones de edificios y puentes, ofreciendo resultados satisfactorios frente a las técnicas tradicionales.
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La fibra de carbono es un material excepcional para aplicaciones de estructuras sometidas a cargas repetitivas o fatiga. Es el único material conocido cuyas propiedades mecánicas apenas son sensibles a la aplicación de una carga cíclica. También en lo que se refiere a su comportamiento en condiciones estáticas, sus propiedades son muy elevadas tanto en las fibras de alto módulo como en las de alta resistencia Características y ventajas de la fibra de carbono. Bandas de carbono
Entre los principales fabricantes de fibras de carbono, se encuentran Toray, Hexcel, Cytec, Mitsubishi Rayon, SGL, entre otros. TECNOCOMPOSITE INSULAR ha optado por HEXCEL como proveedor. Hexcel tiene dos líneas de producto, una enfocada al sector industrial, y otra al sector aeronáutico (Productos certificados para programas aeronáuticos como Boeing, Airbus y Eurocopter). Contando además con el asesoramiento de Grupo GAZECHIM COMPOSITE para facilitar su uso y características a nuestros clientes. El Grupo Gazechim composites se ha convertido recientemente en DISTRIBUIDOR OFICIAL DE HEXCEL para el SECTOR AERONÁUTICO. La fibra de carbono dependiendo del proceso empleado en su fabricación, se puede identificar diferentes tipos de fibras de carbono, las más utilizadas son:
La fibra de alto módulo (HM) entre 320-440 GPa. Es la más rígida y requiere la mayor temperatura en el tratamiento. La fibra de alta resistencia (IM) entre 265-320 GPa. es la más fuerte y se carboniza a la temperatura que proporciona la
mayor resistencia a tracción. La fibra (HS) < 265 GPa, es la más barata; la rigidez es menor que en las anteriores pero la resistencia es buena
dependiendo su uso. Este tipo tiene la temperatura más baja en el tratamiento. Las fibras pueden estar presentes en el material compuesto en forma de textil plano por ejemplo, como tejido, malla, punto o en forma de estructuras uni-o multidireccionales, compuesto según el fabricante por millares de hilos continuos preferiblemente alrededor de 3.000 hasta 24.000 filamentos. También existen las denominadas UHM ~ 440 GPa o rovings pesados, pueden estar compuestos por 120.000 a 400.000 filamentos. Vale destacar que la resistencia de estos tejidos esta relacionada con la orientación de la fibra, estas pueden ofrecer mayor resistencia en una dirección determinada o igualmente en todas las direcciones, para ello es importante conocer su geometría textil. Los tejidos más comunes son:
Tejido plano o PLAIN Tejido cruzado o TWILL Tejido satinado o SATIN. Tejido Unidireccional
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Propiedades Se distinguen por sus características específicas elevadas.
Tienen un coeficiente de dilatación muy bajo, lo que permite una gran estabilidad dimensional a las estructuras y una conductividad térmica elevadas.
Alta rigidez específica y gran resistencia. Tiene una resistencia a la fatiga asombrosa, la más elevada hasta ahora conocida. Su resistencia al roce es muy baja, lo que condiciona su manipulación. No presenta plasticidad, el límite de rotura coincide con el límite elástico Tienen los inconvenientes del coste: la baja resistencia al impacto de baja energía y las diferencias de potencial que
engendran al contacto con los metales, que pueden favorecer corrosiones de tipo galvanico. El segundo componente clave para obtener buenos resultados es la correcta elección de la resina epoxy utilizada. Existen varios fabricantes de reinas epoxy, como ASHLAND, SP SYSTEM, RESOLTECH, entre otros. Su uso es cada vez mas extendido. En la actualidad existen avanzados sistemas epoxy de laminación para construcciones realizadas con todo tipo de refuerzos. Existen versiones mejoradas que permite su uso en aplicaciones verticales, o propensas al goteo, estas permiten ajustar el tiempo de trabajo mediante la mezcla de diferentes endurecedores. El sistema RESOLTECH es ampliamente utilizado en obras de ingeniería civil, tanto en combinación con refuerzos de vidrio, como de carbono, gracias a su poca sensibilidad a la humedad, que le permite curar rápidamente en condiciones desfavorables de humedad y temperatura Las resinas epoxy reforzadas con fibras son muy fuertes, presentan una gran estabilidad dimensional y una temperatura de servicio de hasta 315 ºC. Son muy utilizados por presentar una mayor adherencia a todos los materiales y buena compatibilidad Importancia de su uso en la construcción, combinado con otros materiales tradicionales como el hierro, hormigón, etc. La fibra de carbono representa un salto tecnológico dentro de la Industria. El afán de los técnicos y fabricantes del sector por ofrecer productos con características mejoradas, hace de este material es un complemento imprescindible a tener en cuenta como complemento ideal en la Construcción, su uso es cada vez mayor. Esto no desplazará el uso de los materiales tradicionales, más bien amplía el catalogo de materiales a emplear en este sector que consideraba hasta hace poco la fibra de carbono un material prohibitivo. En la medida en que los técnicos hagan uso de estos materiales, se podrá mejorar la relación costo/beneficio, además de ampliar las posibilites de diseños, aligerando las estructuras y las formas complejas de las construcciones. Por ejemplo:
Las láminas metálicas adheridas al hormigón mediante resina de epoxy se utilizan desde hace casi cuarenta años. Durante este tiempo se ha podido comprobar que las láminas metálicas utilizadas presentan serios problemas como la vulnerabilidad a la corrosión, el empleo de maquinarias pesadas para su colocación, inspecciones periódicas, operaciones de mantenimiento (requiere pintura de protección) y la superficie a reparar debe ser plana.
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La capa del adhesivo debe ser muy uniforme, lo cual implica tratamiento de superficie y un estricto control de calidad antes de la aplicación del adhesivo, suelen aparecer burbujas de aire cuando se coloca la lámina metálica comprometiendo la unión de ambos materiales, para evitar este inconveniente se suelen taladrar las láminas de metal aumentando su coste y reduciendo la resistencia mecánica de la lámina. Las láminas están sometidas a flexión, pero mientras más gruesa sea la lámina menor es la resistencia debido a los efectos laterales, añadido mas peso a la estructura existente, este. El metal es pesado y poco eficiente para el transporte y la manipulación. La posibilidad de solicitaciones mecánicas de impacto sobre la lámina metálica una vez que la reparación está operativa es un problema que suele resolverse mediante el anclaje por medio de uniones mecánicas entre el metal y el hormigón aumentando el coste y el tiempo de ejecución de la reparación. Sin embargo el uso de láminas de PRFC permite una fácil aplicación, pero es muy importante que este material sea aplicado con el personal adecuado, para evitar problemas con la resina. Es importante el control debido de las proporciones de las mezclas para no afectar la resistencia mecánica del compuesto en general. Las medidas de las dosificaciones deben respetarse sin excepciones. La mezcla debe ser absolutamente homogénea antes de ser empleada. La superficie se debe limpiar con chorro de arena, es muy importante que esta se encuentre seca y exenta de polvo en toda la superficie a tratar. Se aplicará una capa puente de resina epoxy para garantizar la correcta adherencia de la fibra al hormigón evitando que se creen burbujas de aire y consolidando la unión de los materiales involucrados en el proceso, cualquier burbuja o bolsa de aire deberá ser eliminadas mediante rodillos de consolidación. Las bandas de Fibra de carbono (PRFC) se suministran en diferentes anchos según los fabricantes, estas se colocarán a lo largo de la dirección de las fibras. El tejido deberá quedar completamente cubierto de resina.
En los próximos artículos intentaremos ampliar la información relacionada con el uso de los Perfiles estructurales de PRFV-PRFC. Apoyándonos siempre en la experiencia acumulada por nuestra empresa en cada trabajo realizado. Agradecemos la colaboración y los datos facilitados por nuestros fabricantes de materias primas. Fuentes consultadas.
Materiales Compuestos. Editorial Reverté, S.A. 2000 IETcc-CSIC. Actas de las Jornadas. II Jornadas de Investigación en Construcción. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo
Torroja. CSIC. Madrid, 22-24 de mayo 2008. Actas de las Jornadas. H.1. Materiales: Compuestos, pp. 1583-1592.
Dto. Técnico.
