tejido ptfe

NUEVOS MATERIALES Y SISTEMAS PARA LA EJECUCIÓN Tejido de FIBRA DE VIDRIO reforzado con PTFE

roberto taboada rivadulla

Burj al arab hotel, dubai

NUEVOS SISTEMAS PARA LA CONTRUCCIÓN | TEJIDO DE FIBRA DE VIDRIO + PTFE | arquitectura textil MRA 2011/12

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PTFE

1.

Suvarnabhumi airport, bangkok

01 DEFINICIÓN

02 PROPIEDADES

03 APLICACIONES INDUSTRIALES

04 APLICACIÓN EN ARQUITECTURA TEXTIL

05 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

06 ARQUITECTURAS SIGNIFICATIVAS

00 ÍNDICE


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2.

CONCEPTO

Tejido de Fibra de Vidrio reforzado con PTFE, material textil compuesto por una estructura resistente de fibra de vidrio recubierto por un aglomerante: el politetrafluoroetileno (PTFE), conocido como teflón.

TEJIDO = FIBRA DE VIDRIO + POLITETRAFLUOROETILENO

La estructura resistente consiste en un tejido base que a su vez esta formado por hilos, fibra de vidrio entrecruzados en las dos direcciones principales que aportan las características mecánicas a la tela.

El aglomerante, PTFE, se basa en un tratamiento superficial a través de revestimientos de resina polimérica: una capa de protección principal, otra exterior, y un tratamiento superficial para el sellado o la impregnación.

01 DEFINICIÓN


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3.

TEJIDO BASE

Se obtienen entrelazando hilos de la trama entre dos capas 90º de los mismos.

Tipos de tejidos utilizados : tejidos lisos o tejidos 2-2 (o Panamá). Los tejidos se caracterizan por:

- Peso por superficie en g/m2

- Nº de hilos por cm en la urdimbre y en la trama

- Tipo de tejido

- ...

HILOS (FIBRA DE VIDRIO)

Materia prima del tejido base.

Se compone de un número definido de fibras de longitud infinita de pequeño diámetro (entre 3 y 25 micras).

Obtención: hilado por extrusión de materiales fundidos. Tras procesos de enfriamiento y solidificación consigue suficiente flexibilidad. La definición básica del hilo consiste en:

- Nº de fibras básicas

- Densidad lineal o medida en tex (g/km), dtex o denier (g/9000m)

- Diámetro de la fibra

- ...

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4.

01 DEFINICIÓN

Propiedades Fibra de Vidrio

Densidad(g/cm3) 2.6

Resistencia a tracción(GPa)(N/tex)

2.40.92

Alargamiento a rotura(%) 4.5

Módulo de elasticidad(GPa)(N/tex)

7328

Absorción de agua(%) < 0.1

Características:

- Su resistencia depende del diámetro debido a la distribución de la tensión en las mismas.

- Al obtenerse por fundición, deformaciones en la capa exterior por compresión y tensiones de tracción en el centro.

- Sensible a los efectos de la humedad y a daños en la zona exterior que está bajo tensión por lo que para su protección se recubre.

- Resistente a los UV y a las inclemencias atmosféricas, tiene una fluencia baja y una buena estabilidad dimensional, pierde resistencia si se pliega o flexiona.

Resumen de propiedades generales de los hilos base:


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5.

PROTECCIÓN: PTFE

Recubrimiento de los tejidos con una dispersión superficial de resina polimérica de PTFE. Proceso de revestimiento termina con el secado y sinterización a 350-389º C.

Se aplica tras una primera capa de protección principal en la cara interna y externa, y tras una 2ª aplicación de una capa base que provee una unión sólida al tejido.

Definición POLITETRAFLUOROETILENO:

Mas conocido en el mundo industrial como teflón, es un polímero con una estructura molecular caracterizada por la sustitución de los átomos de hidrógeno por átomos de fluor.

Polímero especial con propiedades destacadas relacionadas con su estructura molecular: moléculas de cadenas largas de unidades de monómeros tetrafluoretilenos periódicos.

Características:

- Casi nula reactividad con otras sustancias químicas gracias a la protección de los átomos de flúor sobre la cadena.- Impermeabilidad manteniendo sus cualidades en ambientes húmedos.- Gran capacidad antiadherente. - Gran aislante eléctrico capaz de soportar grandes diferencias de temperaturas.

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6.

PROPIEDADES MECÁNICAS

La principal característica mecánica es su baja rigidez a la deformación en la dirección de los hilos, fundamento que los hace adecuados para la fabricación de superficies con curvatura.

Resistencia

Vienen determinado por la resistencia de los hilos. La importancia no radica en la resistencia de un hilo individual sino en la unidad de anchura del tejido.

La resistencia de la fibra de vidrio protegida por PTFE es menor que la del hilado individual de la fibra multiplicada por el nº de hilos por unidad de anchura.

Esa flecha reduce la resistencia de la fibra al aplicar un momento flector reduciendo la resistencia de la fibras en las dos direcciones.

Hay que tener en cuenta también que las fibras de la trama pueden tener diferentes propiedades.

Resistencias residuales

Es la reducción con el tiempo de la resistencia de los tejidos con cargas a largo plazo, depende de la duración y tamaño de la carga.Las resistencias residuales al final de su vida útil calculada limitan la tensión permitida en membranas pretensadas.

02 PROPIEDADES

Fibra/recubrimiento

Peso g/m2

Resistencia a tracción Warp/weftN/50mm

DIN 53354

Deformación Warp/weft

%DIN 53354

Resistencia al rasgado

NDIN 53363

Capacidad de doblado

Fibra de vidrio/PTFE 8001270

3500/30006600/6000

7/107/10

300570

Suficiente


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7.

PROPIEDADES QUÍMICAS

El compuesto de flúor y carbono tiene una energía de disociación de 460K/Mol (energía por cantidad de materia) y representa uno de los enlaces más resistentes de la química orgánica. La cadena de PTFE adopta una hélice con un ligero giro y con un núcleo de base de carbono y una funda exterior de átomos de flúor que protege al elemento principal de la cadena de los ataques químicos.

Es resistente a las sustancias corrosivas mas fuertes como los ácidos clorhídricos, fluorhídricos, sulfúricos y nítricos, a soluciones calientes de hidróxido de sodio, a la hidracina o a los óxidos de nitrógeno.

Sin embargo, no es soluble en los disolventes mas comunes como el alcohol, los ésteres, las cetonas y el petróleo, por lo que las membranas de PTFE son inertes frente a los agentes de contaminación ambiental como los gases industriales y del tráfico.

PROPIEDADES TÉRMICAS

Tiene una conductividad térmica baja (0.25 – 0.50 W/Km) y propiedades de aislamiento muy buenas.

El límite superior de la temperatura en servicio continuo del PTFE es de +260º C, por lo que se puede utilizar en zonas cálidas, y el límite inferior es de -200º C. Las variaciones de temperatura no influyen en la vida útil, y a bajas temperaturas no son necesarios los plastificantes para la flexibilidad y resistencia al impacto.

02 PROPIEDADES


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8.

RESISTENCIA AL FUEGO

En condiciones normales no es inflamable, solo deja de resistir al fuego si el ambiente presenta más de un 95% de oxígeno y tiene una alta viscosidad cuando está fundido lo que evita que se forme goteo del revestimiento fundido durante los incendios.

PROPIEDAD ANTIADHESIVA

Una de sus mayores virtudes. Su naturaleza anti adhesiva se debe a que sus moléculas son macroscópicamente no polares, con una energía superficial que es de las mas bajas que se conocen (aprox. 18.5 mN/m). Por esto, las membranas de PTFE tienen buenas propiedades de limpieza y pueden repeler el agua.

PROPIEDAD HIDROFÓBICAS

Al perder la fibra resistencia a la tracción en contacto con la humedad, el PTFE es una excelente protección para el tejido textil.

DURABILIDAD

No muestran envejecimiento o fragilidad por los UV al ser totalmente resistente a ellos y a la radiación IR (infrarroja), cualidad que se obtiene sin necesidad de aplicarles antioxidantes, plastificantes o absorbentes.

CAPA EXTERNA

Con el fin de asegurar una buena impermeabilización, la resistencia a los hongos y la soldadura, se le suele aplicar una capa superior de FEP (copolímero fluoroetilenopropileno) dado que su punto de reblandecimiento es más bajo que el del PTFE.

02 PROPIEDADES


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9.

Sus extraordinarias propiedades convierten a este tipo de tejido en ideal para diferentes ramas y productos de la industria. Por ejemplo:

- por su baja conducción térmica , se emplean como capas de barrera en la construcción naval y aeronáutica, o en palas del rotor de helicópteros.

- por su antiadherencia o facilidad de ajuste a superficies irregulares, se pueden encontrar en productos como tablas de surf o motos de nieve.

- aparecen en alfombras de apoyo a las pantallas de cine o a las cortinas de la ventana en cintas transportadoras.

- se usa en fabricación de todo tipo de bolsas.

en el proceso de envasado de alimentos (azúcar, golosinas, café...) o bebidas (envasado en túneles de termocontracción).

- en encintas transportadoras en PTFE con o sin carga, para secado con o sin U.V.

- en recubrimiento de placas y rodillos de máquinas planchadoras.

- en telas antiadherentes especiales para cocción en hornos a gas, eléctricos o microondas.

En el sector de la construcción sus aplicaciones también son variadas:

- puede ser utilizado como barrera a prueba de fuego en edificación.

- se utiliza a veces como refuerzo del hormigón.

- puede ser utilizado para proporcionar el marco para estuco o acabados de albañilería.

- también se utiliza en la construcción de canchas de tenis.

- membranas de cubrición en ARQUITECTURA TEXTIL, que representa sin duda la aplicación con mayor porcentaje de uso y de mayor relevancia de este tipo de Tejido en este sector, donde se presenta en forma de mallas (tejidos o telas), mas concretamente en las estructuras tensadas (conocidas como tenso estructuras).

03 APLICACIONES


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10.

DEFINICIÓN DE ARQUITECTURA TEXTIL

Se trata de un sistema de construcción usado básicamente como coberturas con el que se proporcionan amplios cerramientos de gran variedad e interés espacial, que requieren mínimos elementos de soporte de estructura "rígida" y proporcionan niveles generales de luz diurna natural muy buenos.

Obtiene una gran estabilidad combinando la solidez de elementos rígidos como son postes o arcos con la versatilidad y adaptabilidad de elementos flexibles como lonas o cables.

APLICACIÓN TEJIDO FIBRA DE VIDRIO + PTFE

Sus propiedades mecánicas , su alta resistencia al fuego, su baja elasticidad o su alta durabilidad son características que la diferencian de los demás tejidos existentes, sin embargo su uso en este tipo de mallas tensadas implican una serie de consideraciones a tener en cuenta, que son comunes a todas las membranas utilizadas:

NIVELES DE PRETENSADO

Se aplica una tensión de tracción en dos direcciones cruzadas mediante una “pretensión” que se le aplica a la tela en el momento del montaje. Evitar la aparición de compresiones.

ESTRUCTURAS AUXILIARES

Mástiles.- Centrales o periféricos. Su apoyo se produce en puntos simples, pareados o pórticos en línea, y son articulados para adaptarse las membranas.Cables aéreos.- Cables exteriores de los cuales cuelga la membrana.

ANCLAJES Y BORDES

Son puntos donde se concentran las tensiones y donde tienen lugar las fijaciones de la tela. Producen: esfuerzos en bordes y líneas de inflexión. Para solucionar estos encuentros y realizar una correcta absorción de tensiones existen dos familias de anclajes. .



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11.

Anclaje en vértices.-

Se resuelven con relingas de borde entre los vértices para absorber las tensiones de la membrana que llegan hasta los lados.

- Relinga flexible.- Interior o exterior a la tela, se ancla por puntos y se deforma según las tensiones de la tela.

- Relinga rígida.- Interior o exterior a la tela, está constituida por un elemento de borde rígido, sometido a flexión principalmente.

Anclaje continuo.-

Puede ser básicamente de tres tipos: prensa, acordonado y por puntos. En cualquier caso la tensión es más uniforme donde se llega a los bordes en una línea recta y se pierde la curvatura.

FORMA SUPERFICIAL

Se pueden distinguir y clasificar tres familias de arquitecturas textiles:

1- Formas simples: paraboloide de revolución, paraboloide hiperbólico y fragmento de toro.

2- Variantes de formas simples: variantes de los conoides y de paraboloides hiperbólicos.

3- Formas compuestas: combinación de formas simples (conoide-conoide, conoide-paraboloide y paraboloide-paraboloide).



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12.

FABRICACIÓN, MONTAJE Y MANTENIMIENTO

Es necesario una ejecución sofisticada tanto en la producción como en todas las etapas del proceso de montaje para poder proporcionar el máximo nivel de seguridad, solidez y durabilidad en el resultado final de un trabajo.

Definición de Patrones

Definición de especificaciones de un proyecto. Es preciso asegurar que la confección de cortes y detalles estén libre de fallos.

El momento más complejo de esta fase es la realización de los patrones de superficies para que estas queden divididas en tiras longitudinales ya que la anchura de los tejidos que se utilizan está limitada por motivos de fabricación. Hay que asegurarse en la realización de los planos que cada patrón se pueda cortar del rollo en una sola pieza, no se puede permitir la subdivisión de un patrón individual en piezas menores.

Corte

El corte se puede realizar a mano usando plantillas rígidas para piezas individuales o con técnica laser dirigidos automáticamente por archivos de datos electrónicos.

Es muy importante durante el proceso comprobar si la superficie tiene áreas defectuosas que deberán descartarse y garantizar que no se puedan volver a emplear.



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13.

Soldadura

Con Tejido de fibra de vidrio revestida con PTFE se emplea una película de PFA o FEP (aplicado sobre la capa superior de este tipo de tejido) como agente aglutinante para dar mayor resistencia a la unión.

Ambos son muy similares al propio PTFE y se puede encontrar en láminas.

Se diferencian en el comportamiento de fusión: el PFA se funde aproximadamente a 10 – 24º C, por encima de la película de FEP.

Empaquetado y transporte

Antes del empaquetado, es importante realizar una inspección visual antes del empaquetado para garantizar que no existan contracciones en las áreas soldadas. De esta forma se garantiza que la membrana no tenga ningún daño mecánico.

En el empaquetado, ha de tomarse todo tipo de precauciones en la manipulación por ser las fibras muy sensibles al plegado evitando dobleces de bordes marcados, sobre todo si la fibra usada es de 4 micras o mayores.

Cuando por transporte sea necesario realizar pliegues es importante colocar capas intermedias de acolchado de espuma o similares.



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14.

Montaje

Durante fase de proyecto hay que establecer un método adecuado de montaje de la estructura que garantice una correcta ejecución de la membrana y accesorios durante el período de izado.

Fases: comprobar material a la llegada a obra, extensión sobre un suelo protegido según las instrucciones de plegado y desplegado, finalmente se realiza el izado de la membrana asegurándola lo antes posible.

Como parte del montaje a de planificación ha de determinarse el cálculo de las fuerzas que hay que aplicar en las series predeterminadas de montaje. En el izado deben tensarse siempre por fases para permitir la relajación del material. En caso de condiciones meteorológicas adversas tales como viento por encima de 3.0 – 10.0 m/s, temperaturas por debajo de los 5º C o fuertes lluvias ha de suspenderse su montaje temporalmente.

Reparación y sustitución

Los tejidos con protección se pueden reparar siempre que los daños sean pequeños. Pueden darse durante el montaje, por vandalismo o accidentalmente. Los daños de hasta 5 cm se reparan con parches soldados directamente sobre el tejido.

Los parches deben aplicarse siempre con películas de PFA o de FEP extra, entre el textil y el parche.



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Tablas resumen de las ventajas y desventajas del TEJIDO DE FIBRA DE VIDRIO REFORZADO CON PTFE en comparación con otras membranas y láminas de uso habitual en arquitectura textil.

05 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

15.

Tejido Recubrimiento Características

Membranas

HDPE LDPE (polietileno de baja densidad)

Poliéster PVC

Fibra de vidrioPTFE

- alta resistencia al fuego, al ensuciamiento y a los rayos UV- translucidez hasta 20 %- su baja elasticidad requiere precisión en cálculo y patronaje, y evitar daños por doblado- uniones térmicas- coste elevado- alta durabilidad (> 25 años)- no reciclable

Silicona

PVDF PVDF (impermeabilización) o sin recubrimiento

PTFE(teflón) PTFE (impermeabilización) o sin recubrimiento

Material Coste aprox. Deformación Durabilidad Transparencia Res. Fuego

Lámina de PVC 6 €/m2 > 400 % < 10 años 90% No resiste

Lámina de poliéster 18 €/m2 > 400 % 10 – 15 años 95 % No resiste

Lámina de poliéster protegido PVC 25 €/m2 16 % 10 – 15 años 8 – 30% Resist. llama

Tejido fibra de vidrio proteg PTFE 180 €/m2 6 % > 25 años 5-15% Incombustible

Tejido fibra de vidrio proteg. silicona 90 €/m2 6 % 20 - 25 años 20-50% Resist. llama


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Proyecto: HOTEL BURJ AL ARAB

Localización: DUBAI, EMIRATOS ÁRABES UNIDOS

Arquitecto: TOM WRIGHT DE WS ATKINS PLC

Año finalización: 1999

Características:

El diseño de edificio presenta un exoesqueleto de acero que abriga una torre de hormigón armado. El espacio entre las alas esta encerrado por una vela de fibra de vidrio cubierta de Teflón, que se curva a través del frente del edificio y crea un atrio interior.


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Proyecto: HOTEL BURJ AL ARAB

Localización: DUBAI, EMIRATOS ÁRABES UNIDOS

Arquitecto: TOM WRIGHT DE WS ATKINS PLC



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Proyecto: MILLENIUM DOME

Localización: LONDRES, REINO UNIDO

Arquitecto: RICHARDS ROGERS


Características:

El Millennium Dome es la mayor estructura de techo único del mundo. Externamente se asemeja a una gran carpa blanca con torres amarillas de sujeción de 100 m de altura.

El toldo está fabricado de tela de fibra de vidrio recubierta con PTFE, alcanzando 50 m de altura en el centro. Su simetría se ve interrumpida por un agujero por el que sale un pozo de ventilación del túnel de Blackwall.


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Proyecto: MILLENIUM DOME

Localización: LONDRES, REINO UNIDO

Arquitecto: RICHARDS ROGERS



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Proyecto: ESTADIO OLÍMPICO DE BERLÍN Localización: BERLÍN, ALEMANIA Arquitecto: WERNER MARCH (original) GMP - GERKAN, MARG UND PARTNER (remodelación) Año finalización: 1936 (original) 2004 (remodelación) Características:Fue diseñado originalmente por el arquitecto alemán Werner March, y construido entre 1934-36 para los Juegos Olímpicos de 1936. Se restauró por completo con el fin de albergar la Copa Mundial de Fútbol de 2006, con una capacidad de 74.220 espectadores. En esta fase se le doto a la estructura de una cubierta en ménsula en su parte superior formada por una membrana de doble curvatura, mientras que por su parte interior lo está por una membrana plana.


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Proyecto: ESTADIO OLÍMPICO DE BERLÍN Localización: BERLÍN, ALEMANIA Arquitecto: WERNER MARCH (original) GMP - GERKAN, MARG UND PARTNER (remodelación) Año finalización: 1936 (original) 2004 (remodelación)

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