sábado, 11 de junio de 2016

FIBRA DE CARBONO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

En la actualidad se ha implementado una nueva técnica de reforzamiento en base de textiles y platinas de fibra de carbono, el mismo que es utilizado como base de reforzamiento para aumentar la resistencia estructural de la construcción.

http://www.topconsult.com.pe/index.php/42-servicios-topconsult/305-fibra-carbono-2


La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–10 μm de diámetro y compuesto principalmente por carbono. Cada fibra de carbono es la unión de miles de filamentos de carbono. Se trata de una fibra sintética porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o el plástico. Por su dureza tiene mayor resistencia al impacto que el acero.
http://www.carbonconcrete.es/IMG/Sistemas%20de%20Refuerzo_clip_image002.gif

La fibra de carbono es el desarrollo más reciente en el campo de los materiales compuestos siguiendo la idea de unir fibras sintéticas con varias resinas, se pueden lograr materiales de baja densidad, muy resistente y  duraderos. 



https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Fibra_de_carbono_vista_con_una_lupa_2013-08-11_08-25.jpg/800px-Fibra_de_carbono_vista_con_una_lupa_2013-08-11_08-25.jpg

http://k44.kn3.net/02AC6CB90.jpg

 La fibra de carbono se obtiene de calentar sucesivamente a altas temperaturas (hasta 1500 °C) otro polímero llamado poliacrilonitrilo. Este proceso de recalentamiento da lugar a la formación de unas cintas perfectamente alineadas de casi carbono puro en su forma de grafito, por ello su nombre de fibras de carbono.


Propiedades
     ·       Muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
·       Baja densidad, en comparación con otros materiales como por ejemplo el acero 7850 kg/m³·       Resistencia a agentes externos.
·       Gran capacidad de aislamiento térmico.
·       Resistencia a las variaciones de temperatura
·       La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m3.
·       Es conductor eléctrico y de alta conductividad   térmica.
·       Al calentarse, un filamento de carbono se hace   más grueso y corto.




El precursor más usado para obtener la fibra es el PAN (poliacrilonitrilo).

Un método de obtener filamentos de carbono es la oxidación y pirolisis térmica del PAN (polioacrilonitrilo), un polímero usado para crear muchos materiales sintéticos. como todos los polímeros, el PAN forma largas cadenas de moléculas alineadas para hacer el filamento continuo. cuando se caliente el PAN en correctas condiciones de temperatura, las cadenas PAN se juntan lado a lado, para formar cintas de grafeno.


http://es.slideshare.net/sofisapolsky/poliacrilonitrilo

http://spanish.alibaba.com/p-detail/Mejor-precio-para-la-fibra-de-poliacrilonitrilo-PAN-fibras-acr%C3%ADlicas-para-Concerte-la-colocaci%C3%B3n-300006482398.html

Tipos de fibras de carbono

A partir de las temperaturas del tratamiento de calentamiento, se han identificado tres tipos diferentes de fibras de carbono:
  • ·        La fibra de alto módulo (HM) es la más rígida y requiere la mayor temperatura en el tratamiento.

  • ·        La fibra de alta resistencia (HR) es la más fuerte y se carboniza a la temperatura que proporciona la mayor resistencia a tracción.

  • ·        El último tipo de fibra (III) es la más barata; la rigidez es menor que en las anteriores pero la asistencia es buena. Este tipo tiene la temperatura más baja en el tratamiento.


http://materconstrucc.revistas.csic.es/index.php/materconstrucc/article/viewFile/352/400


Proceso de fabricación de la fibra de carbono


1. Estabilización.
En el primer paso de la fabricación de la fibra de PAN (estabilización), un filamento de copolímero de poliacrilonitrilo (PAN) es estirado y pasado a través de un homo de oxidación a baja temperatura para adquirir estabilidad dimensional. Este paso suele denominarse infusible.

2. Carbonización.
En el siguiente paso de carbonización la estructura interna del polímero se convierte a una alta temperatura más alta (800 °C bajo una atmosfera inerte) en lazos de anillos hexagonales de carbono continuo. Durante el período de calentamiento, muchos elementos diferentes del carbono desaparecen y los cristales de carbono se orientan a lo largo de toda la longitud de la misma.

3. Grafitización.
En el siguiente tratamiento de calentamiento a más altas temperaturas por encima de 2000 °C (grafitización), el tamaño de los cristales de carbono aumenta y mejora la orientación de los cristales de la fibra.

4. Tratamiento de superficie.
Finalmente, la fibra pasa a través de una cámara de tratamiento de superficie para promover la adhesión de la fibra.





http://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.html

 Otros pasos serian el acabado y el empaquetado, en función de la presentación industrial, para facilitar el manejo de la fibra.

Proceso de colocación de la fibra de carbono en obra:

1. Preparación e Imprimación
Redondeo de aristas o cantos vivos y granallado de hormigón superficial con máquina eléctrica especial.


2. Aplicación de mortero EPOXI 




3. Enfajado del pilar con fibra de carbono embebida en resina por ambas caras

Proceso de refuerzo estructural terminado.

http://www.imperfy.com/refuerzos-estructurales-con-fibra-de-carbono.html#sthash.047nkXKY.dpuf


Presentaciones industriales de la fibra de carbono

Son disponibles en diversas presentaciones:

  • ·        Mechas (500-100.000 filamentos) y Roving

http://www.nauticexpo.es/prod/zoltec/product-39360-298634.html


  •               Tejidos (unidireccionales o multidireccionales)


http://www.nauticexpo.es/prod/zoltec/product-39360-298636.html


  • ·        Preimpregnados con resina epoxi.


http://hitex-composite.mysoocuu.com/pd_16668_Carbon-fiber-prepreg.htm


Normalmente las dimensiones de las placas son las siguientes:

·        Espesor: 1 a 2,5 mm
·        Anchura: 25 a 120 mm
.

http://www.clipcarbono.com/es/home/640-pletina-lamina-de-fibra-de-carbono-alto-08mm-x-ancho-12mm.html



http://hitex-composite.mysoocuu.com/pd_16668_Carbon-fiber-prepreg.htm


Aplicación en obras

Se pueden distinguir dos campos principales de aplicación: puentes y edificación.

En la actualidad, se está comenzando a implantar fibra de carbono como elemento estructural en puentes convencionales con tráfico de vehículos en dos líneas diferentes:

La utilización de parrilla de fibra de carbono que refuerzan al hormigón y sustituyen al armado metálico. Estas parrillas son construidas en varias fases. En primer lugar se realiza el trenzado de la fibra mediante un procedimiento automotizado de "weaving", a continuación se impregna con la matriz orgánica, quedando el material compuesto conformándose sobre un molde flexible, finalmente se aplica presión y calor para conseguir el curado del material.



Ubicación: Paseo Tollocan y Comonfort, Toluca, Estado de México






Edificaciones

La fibra de carbono se utiliza de forma creciente en aquellas aplicaciones constructivas donde se requiere gran resistencia estructural y bajo peso. Existen numerosos ejemplos de aplicaciones.
Uno de ellos es el Museo de Arte de Milwaukee ubicado en Wisconsin, Estados unidos.





La construcción consiste en 36 parejas de timones de fibra de carbono conectadas a dos ejes de acero giratorios anclados a la estructura fija. Este sistema está diseñado para abrirse y cerrarse como las alas de un pájaro.
Los timones de fibra de carbono tienen longitudes variables entre 8 y 32 metros, anchos de 0,6 a 1,2 metros y espesores de 0,3 metros.

Forma que se pueden colocar las laminas de fibra de carbono

 http://www.tectonica-online.com/productos/1170/cortante_estructural_refuerzo_carboshear_sika/




http://www.archiproducts.com/en/products/4997/carbon-fibre-reinforcing-fabric-carbo-system-edilsystem.html



REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL 
SIKA ECUATORIANA

Ficha Técnica
SikaWrap®-530C





 
http://ecu.sika.com/es/solutions_products/productos-sika-construccion/productos-reforzamiento-estructural-sika/02a013sa06.html


Otras Aplicaciones

Se la utiliza principalmente en la industria aeronáutica y automovilística, al igual que en barcos y en bicicletas, donde sus propiedades mecánicas y ligereza son muy importantes. También se está haciendo cada vez más común en otros artículos de consumo como raquetas de tenis, edificios, ordenadores portátiles, trípodes y cañas de pesca e incluso en joyería

http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/16574-La-fibra-de-carbono-un-material-para-el-siglo-21.html




GLOSARIO



Filamento: Cuerpo en forma de hilo muy fino.

Grafeno: sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito

Tracción: Acción de tender a mover una cosa hacia el punto de donde procede el esfuerzo.

Roving: tubos donde se pueden hilar tipos de filamentos.

Preimpregnado: Tejidos o filamentos impregnados de resina. Están presentes bajo la forma de láminas que pueden ser almacenadas para su uso posterior. A menudo, la resina está parcialmente reticulada en un estado no pegajoso denominado "estado B". Pueden añadirse aditivos para obtener propiedades de utilización final específicas y mejorar sus características durante su tratamiento, almacenamiento y manipulación.



REFERENCIAS DE LA INVESTIGACIÓN

Publicado por en 1 comentario:
Suscribirse a: Entradas (Atom)