Nuevos campos de uso para los materiales compuestos FRP

En este post hablamos de una nueva generación de FRP (polímeros reforzados con fibra) con los que poder realizar reparaciones y modificaciones que no son posibles con los laminados convencionales (sistema wet lay-up o impregnados in situ).





A principios de los años 80, se comenzaron trabajos en Italia de puesta en obra e investigación con sistemas compuestos para el refuerzo y la consolidación de estructuras murales, de los que en concreto Kimia posee estudios actuales del sistema Kimitech con resultados casi 30 años después, en colaboración con diversos departamentos de investigación de diversas universidades, entre ellas la Universidad de Marche Ancona que ocupa el caso de la Iglesia San Baggio in Frasineto.

Ya a finales de los 80, investigadores de la Universidad de Arizona comenzaron estudios pioneros en América para el fortalecimiento de estructuras con láminas de polímeros reforzados con fibras enlazadas externamente.

El colapso de muchos puentes durante el terremoto ocurrido en Loma Prieta (California) en 1989, impulsó a la búsqueda de ideas para confinar los pilares de dichos puentes.

Inicialmente, se consideró una estrategia inusual para muchos escépticos, pero consiguió generar una nueva técnica para reparar y modernizar estructuras en todo el mundo. La diferencia fundamental estaba en la utilización de un nuevo tejido: la fibra de carbono.

Desde ese momento, mucho se ha hablado de los compuestos FRP. Para muchos proyectos de rehabilitación, factores como una elevada resistencia al a tracción, peso ligero, durabilidad y versatilidad, hacen de los FRP el material perfecto para este tipo de intervenciones.

Los FRP ya no son un producto experimental, están muy bien aceptados y reconocidos como material para la construcción, pudiendo constatarse incluso con estudios realizados en los laboratorios Kimia y organismos independientes, su efectividad y durabilidad.

CLASIFICACION DE FRP
Los productos FRP se clasifican según dos categorías: productos de impregnación in situ y productos pre-curados. Los de impregnación in situ ofrecen una mayor versatilidad en el campo y se instalan utilizando un sistema denominado lay-up: técnicos especializados preparan las resinas en obra, saturan los tejidos con resina y los aplican en el elemento estructural.

Los productos pre-curados se fabrican en plantas industriales con mayor control de calidad. Debido a sus altos ratios de fibra a resina, estos productos normalmente ofrecen mayor resistencia y rigidez que sus equivalentes lay-up. Los productos pre-curados están disponibles en forma de varillas o tendones reforzados, o en forma de pletinas laminares unidireccionales en la mayoría de casos.

SUPER LAMINAS
Las súper láminas, como se les denomina a nivel de investigación, son una nueva generación de productos FRP que se han desarrollado recientemente para mejorar las tecnologías actuales. Estos productos pueden tener muchas aplicaciones que han desafiado a ingenieros y arquitectos durante décadas. Algunas soluciones no serían posibles de aplicar sin utilizar súper láminas. Esto implica una mayor versatilidad y resistencia en las aplicaciones.

Asimismo, se le denomina súper láminas a la nueva generación de tejidos de alta densidad, no solo unidireccionales sino también bidireccionales, triaxiales y cuadraxiales, con gramajes como el caso de los sistemas Kimitech CB que pueden llegar en estándar hasta los 1200 gr/m2, evitando así muchas veces la necesaria colocación de varias capas de tejido en las que se puede perder efectividad en las interfaces.

FORTALECIMIENTO DE TUBERIAS
Hablaremos de súper láminas al referirnos a la nueva generación de tejidos de carbono triaxialres y cuadraxiales, que a diferencia de los unidireccionales y bidireccionales ya conocidos, abren un amplio y nuevo campo de aplicaciones y soluciones técnicas.

Las súper láminas pueden ser utilizadas para eliminar pérdidas en grietas de tuberías que contienen agua presurizada, siendo una solución interesante para las tuberías de las redes de distribución de agua. Estas tuberías están normalmente presurizadas, y el deterioro de los refuerzos de hormigón o pérdidas de espesor pueden reducir las tensiones internas.


Un sistema usado en la última década ha sido aplicar una o más capas de fábrica de carbono en el interior de la superficie de la tubería, pero se trata de un procedimiento que requiere mucho tiempo cuando las tuberías tienen varios kilómetros.








Las súper láminas ofrecen varias ventajas sobre otros sistemas. La primera es que las súper láminas ofrecen mejores propiedades mecánicas puesto que pueden ser ensayadas antes de su instalación permitiendo así rechazar productos defectuosos. En segundo lugar, las súper láminas reducen el tiempo de construcción. En tercer lugar, es posible incluir múltiples capas de fábrica en una única lámina, además de reducir el tiempo de construcción. Por ejemplo, cuando las tuberías requieren fortalecerse, para eludir la corrosión galvánica, una capa de fábrica de vidrio se aplica a la superficie de la tubería antes de aplicar fábrica de carbono. La capa protectora puede incorporarse en la súper lámina, así en vez de dos capas de fábrica, solo se aplica una única capa de lámina.

Asimismo permiten dar soluciones en la construcción en puntos críticos donde los tejidos unidireccionales obligaban a la colocación de mayor cantidad de vendajes o confinamientos para poder salvar los esfuerzos.

En resumen, esta nueva generación de tejidos y laminados supone un nuevo y amplio campo de aplicaciones y soluciones técnicas de fácil y económica ejecución con la garantía de una prolongada durabilidad.


Bibliografía:

FRP super laminates present unparalleled solutions to old problems. Reinforced plastics. September 2009

Estudio sobre estado de refuerzo Universidad Marche Ancona. Octubre 2008

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