I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMACon la creciente necesidad de reparar o rehabilitar estructuras de concreto, nace la tecnologa de refuerzo con fibra de carbono de alta resistencia es una alternativa para la industria de la construccin. Si embargo el poco uso de esta tecnologa en Per hace que sea costosa y de una forma complicada y en peores casos por el desconocimiento de algunas tcnicas se llega incluso hasta el extremo de demoler o como tambin de no hacer ningn refuerzo en estructuras y concreto, aunque la estructura lo necesite.Los ingenieros que intentan hoy el uso de la fibra de carbono en aplicaciones de reforzamiento se encuentran en el reto de la innovacin. Actualmente no existen reglas claras para el diseo de elementos concreto reforzados con fibra de carbono, El instituto americano del concreto (ACI) comit 440-F esta desarrollando un documento para proporcionar recomendaciones de diseo y tcnicas de construccin para el uso de fibra de carbono para el reforzamiento de concreto.

El reforzamiento con fibras de carbono tiene numerosas aplicaciones, tales como: aumento de capacidad de carga; daos en elementos estructurales por envejecimiento; sismos; impactos; errores de diseo o construccin entre otros.

El refuerzo con fibra de carbono dar solucin a problemas como: Incremento de cargas vivas a estructuras. Refuerzos que requieren poco tiempo y espacio. Control y resane de fisuras. Envejecimiento de los materiales. Corrosin del acero. Dao a partes estructurales. rea de acero insuficiente, etc.

II. JUSTIFICACIN

Actualmente Europa y Estados Unidos hacen uso frecuente del refuerzo estructural con fibra de carbono, pero eso no ocurre en Per donde se utiliza muy poco esta alternativa debido a que es muy caro o complicado. Por lo tanto, se siguen utilizando mtodos tradicionales por temor al fracaso y al cambio, ya que del refuerzo depende la estabilidad de la estructura.

Porque utilizar la fibra de carbono como refuerzo?Si observamos a las caractersticas de estas fibras en el libro Fiber Reinforced Plastic del italiano Gianluca Minguzzi, encontramos que posee elevadas propiedades mecnicas (ptima resistencia a la traccin, buena resistencia a la compresin), elevado mdulo de elasticidad, baja densidad, baja resistencia al impacto, elevada resistencia a altas temperaturas (a la temperatura del orden de 1500C 2000C presentan hasta un incremento de sus prestaciones, coeficiente de dilatacin trmica prcticamente nulo, elevada resistencia a las bases, impermeabilidad al agua, elevada resistencia a la corrosin, buena conductividad elctrica y trmica, sensibilidad a la abrasin, bajo alargamiento a la rotura, resistencia a la fatiga verdaderamente asombrosa, la ms elevada hasta ahora conocida [9].

Segn la investigacin de la periodista de la Revista Metal Actual, Carolina Llano Uribe: [En la actualidad, no hay que olvidar que el desarrollo de nuestra sociedad sigue marcado por la necesidad de reducir el consumo de energa, lo que aumenta cada vez ms la demanda de materiales ms resistentes y duraderos, independientemente de su campo de aplicacin y son fundamentalmente los materiales compuestos y especficamente la fibra de carbono, los que estn dando respuesta a estas necesidades. La fibra de carbono ofrece amplias ventajas con relacin a productos competidores, aportando numerosas cualidades funcionales, en especial por su ligereza y resistencia mecnica. Por todas estas razones, es conveniente y oportuno conocer ms sobre este material, sus orgenes, caractersticas y su futuro].

Por esta razn, surge la motivacin de hacer un documento la cual proporcione orientacin acerca de lo que se puede lograr con este material.El estudio de este sistema de refuerzo con fibra de carbono busca dar a conocer el uso de este mtodo con sus aplicaciones, ventajas, caractersticas, propiedades y comportamientos. Asimismo se busca comparar las resistencias por medio del uso del refuerzo con fibra de carbono versus una sin ningn tipo de refuerzo.

Una razn ms para la realizacin de esta investigacin es el trasfondo cultural Peruano, ya que el pas cuenta con muchos edificios ricos en historia arquitectnica, que con el uso de este tipo de refuerzo se lograra rescatar cualquier elemento que exija alta resistencia sin modificar su geometra, forma, o apariencia visual, conservando as las caractersticas originales de los elementos estructurales. Al mismo tiempo, el uso de este sistema de refuerzo aumenta resistencia y vida til al elemento sin que sufra daos la estructura integral.

V.IIIESTRUCTURA Y PROPIEDADES Cada hilo de filamento de carbono es un conjunto de muchos miles de filamentos de carbono. Uno de estos filamentos es un tubo delgado con un dimetro de 5.8 micrmetros y se compone casi exclusivamente de carbono. La primera generacin de fibras de carbono (es decir, T300 y AS4) tenan un dimetro de 7.8 micrmetros. Ms tarde, se alcanzaron fibras (IM6) con dimetros que son aproximadamente de 5 micras.

Figura N 06 - Tela de fibra de carbono

La estructura atmica de la fibra de carbono es similar a la del grafito, que consiste en lminas de tomos de carbono (lminas de grafeno) dispuestos siguiendo un patrn hexagonal regular. La diferencia radica en la forma en que se vinculan las lminas. El grafito es un material cristalino en el cual las lminas se apilan paralelas entre s de manera regular. Las fuerzas intermoleculares entre las lminas son relativamente dbiles (fuerzas de Van der Waals), dando al grafito sus caractersticas blandas y quebradizas. Dependiendo del precursor para hacer la fibra, la fibra de carbono puede ser turbostrticas o grafticas, o tienen una estructura hbrida con las partes presentes tanto en grafticas y turbostrticas. En fibra de carbono turbostrticas las lminas de tomos de carbono se apilan al azar o en forma irregular. Las fibras de carbono derivadas del poliacrilonitrilo (PAN) son turbostrticas, mientras que las fibras de carbono derivadas de la brea de mesofase son grafticas despus del tratamiento trmico a temperaturas superiores a 2.200C. Las fibras de carbono turbostrticas tienden a tener alta resistencia a la traccin, mientras que un tratamiento trmico en la brea de mesofase derivada en fibras de carbono con un alto mdulo de Young (es decir, baja elasticidad) y alta conductividad trmica.

Figura N 07

Figura N 08

V.V.APLICACIONESLa fibra de carbono se utiliza principalmente para reforzar materiales compuestos, para obtener materiales conocidos como plsticos reforzados con fibra de carbono (PRFC). La demanda global de materiales compuestos de fibra de carbono se valor en aproximadamente EE.UU. $ 12,6 mil millones de dlares en 2011, el cual disminuy 10.8% respecto al ao anterior. Se espera que llegue en EE.UU. a 16,2 mil millones de dlares en 2013 y que aumente a 21,6 mil millones de dlares en EE.UU. en 2015 con una tasa de crecimiento anual del 7% o ms. Las demandas ms fuertes provienen de las industrias aeronutica y aeroespacial, de la energa elica, as como de la industria automotriz y en ingeniera civil.En el rea de ingeniera civil, en las grandes ciudades de Amrica y Europa es usado en un 35%, en caso de Per la fibra de carbono es usado un 2%, las cuales estas vienen ya mezclado en los fierros, pero para el uso de refuerzo de concreto y en estructuras, la utilizacin no pasa de 1%. [3]III. METODOLOGA Y MATERIALESLa metodologa para los ensayos a realizarse serian basndose segn Los lineamientos bsicos para el diseo que estn siendo considerados por el Instituto Americano del Concreto (ACI 440-F) que se ajustan a lo siguiente: Limites en el comportamiento de la resistencia para mantener el comportamiento dctil. Factores f apropiados (fiabilidad) y limites en la resistencia de diseo. Criterio mnimo requerido antes del reforzamiento para prevenir el colapso del pegamento adhesivo toda vez que pueda estar comprometido a eventos incontrolables (fuego, vandalismo, impacto, etc.).Tambin segn las normas que se cuenta en nuestro pas.Los materiales que se utilizaran: cemento, agregado, agua, fibra de carbono, varilla de fierro, los materiales necesarios para hacer una mezcla.En el caso de los ensayos seria necesario una la maquina en la cual se pueda realizar ensayos a compresin, tensin y flexin.

IV. EXPERIENCIAS EN EL MUNDO Y PERTorre pre - calentadores, cementera guatemaltecaPROBLEMA: Incremento de cargas portantes (vivas y muertas).SOLUCIN: Refuerzos a corte en los nudos de los marcos, refuerzos a corte en vigas, refuerzo por confinamiento en columnas y refuerzo a flexin en vigas.Figura 11. Refuerzo en edificio de planta cementera

Edificio en zona 14 Ciudad de GuatemalaPROBLEMA: Baja resistencia a compresin en el concreto.SOLUCIN: Refuerzo en el rea de flexin y corte en vigas y por confinamiento en las columnas.

Figuras 12 y 13. Refuerzo en edificio zona 14 capitalina

Edificio de Secretara de Hacienda, Bello Horizonte, Brasil.PROBLEMA: Mal diseo y falta de refuerzos transversales de la estructura.SOLUCIN: Levantamiento del edificio con gatos hidrulicos y refuerzo con barras de fibra de carbono. Obtuvo premio de Excelencia en Refuerzo, Categora Edificios en el ao 2003.

Figuras 14. Refuerzo a flexin con barras de fibra de carbono, en losas deflectadas.

Puente en cementera La Farge, Italia.PROBLEMA: Aumento de carga de camiones Off Road, de 19 a 46 toneladas mtricas.SOLUCIN: Refuerzo a flexin en losa y vigas de puente.

Figuras 15 y 16. Refuerzo en puente de planta cementera [5]

Figura 17. Aplicacin en Vigas. Reforzamiento por corte y flexin deViga estructural en Edificio Chocavento San Isidro Per [5]

Figura 18. Aplicacin en Columnas. Preciso instante de colocacin de la fibra sobre el saturante, en una columna. Local de Plaza Vea Higuereta Surco Per [5]

Figura 19. Aplicacin en Losas. Preparacin previa de la superficie en una losa aligerada. Reforzamiento de losa de stano en Local de Telefnica del Per en Surquillo.[5]

V. BIBLIOGRAFIA

Mtodos de reforzamiento en edificios de concreto Armado. Por Ing. Ricardo Ramn Oviedo Sarmiento, Especializacin en Ingeniera Sismorresistente UNI. Refuerzo y proteccin catdica en elemento de concreto daados por corrocion usando compuestos a base de fibra de carbn, Universidad Autonoma de Quertaro Brasil. Francis Lee, Andres Torres, Miguel Martinez. The Euclid Chemical Compay. www.euclidchemical.com Avaliacao do Desempenho Estrutural de Vigas de Concreto Armado Reforcadas com Laminas de CFRP. Universidade Federal do Paran, Celcio Jos Escobar. FortecStabilization. www.fortecstabilization.com Revista Iberoamericana de Polimeros vol 12(5), Octubre del 2011. Resinas y Refuerzos. Ibarra, I. Materiales compuestos de matriz elastomrica termoplstica. R. de Plsticos Modernos, diciembre 2005. Mallick, P. K. Fiber-reinforced composites. Marcel Dekker, Inc. 2004. http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fibra_de_carbono http://www.rentauningeniero.com/fibra-de-carbono-para-el-reforzamiento-de-las-estructuras-de-concreto.html http://www.imcyc.com/revistacyt/index.htm http://www.elese.cl/aplicaciones-especificas/reforzamiento-de-columnas-de-hormigon.html