Igualmente publico un articulo sobre las diferentes estructuras utilizadas en los materiales compuestos tipo sandwich, escrito por la Ing. Denisa Hernández, cursante del postgrado de Gerencia de Proyectos de Construcción de la FAD-LUZ.
NÚCLEOS DE SANDWICH
Ing. Denisa Hernández
C.I: 19.810.985
Una estructura sandwich es una estructura constituida por
dos pieles resistentes entre las que se interpone un material ligero y, por lo
general, de baja densidad. Este núcleo, si bien aumentará el espesor y en
mínima medida el peso de la nueva estructura comparada con una estructura
simple, reportará grandes beneficios desde el punto de vista de la rigidez del
conjunto.
Una estructura sandwich está compuesta por tres elementos fundamentales: Las pieles exteriores, el núcleo del sandwich y la interfase de unión entre el núcleo y las pieles, que generalmente es un adhesivo.
Cada uno de los elementos implicados cumple una función
determinada. Las pieles exteriores son los elementos resistentes, generalmente
realizadas con materiales de mejores propiedades que el resto; el núcleo, de
material ligero, cuyas funciones principales son mantener separadas las pieles
exteriores, brindar aislamiento (si cabe) y transmitir los esfuerzos cortantes
de una cara a la opuesta; y por último la interfase, que tiene como función
principal mantener unido el conjunto.
Si un panel sandwich es sometido a flexión, las pieles exteriores experimentarán esfuerzos diferentes. Por ejemplo, si la piel superior está sometida a tracción, la piel inferior estará sometida a compresión.
TIPOS DE NÚCLEO:
1.-Maderas naturales:
Madera balsa: La madera balsa es originaria del centro y sur de América. Considerada como madera dura, es entre todas ellas la más blanda y ligera (densidad entre 100 y 250 Kg/m3). Dada su alta rigidez, es difícil adaptarla a formas curvas, por lo que se suele emplear en forma de bloques unidos entre sí por un material de soporte, generalmente un tejido de poco gramaje. También existen paneles planos rígidos en los cuales los bloques de madera son encolados con adhesivos de madera estructurales. La disposición de las fibras de madera es siempre perpendicular al laminado, que es donde se obtienen las máximas propiedades mecánicas (esta configuración otorga excelente resistencia a la compresión). En las direcciones perpendiculares al grano, las propiedades mecánicas decrecen. La madera balsa posee módulo y resistencia a la compresión más elevados con el resto de materiales utilizados como núcleo. La madera balsa para estructuras sandwich debe ser tratada antes de procesarse, eliminando la materia orgánica presente y reduciendo la humedad hasta el 10%. Humedades superiores provocan hinchazón y podredumbre de la madera, y pueden ocasionar deslaminaciones de las pieles exteriores. Posee, sin embargo, una capacidad de absorción de resina muy elevada, producto de su elevada porosidad, por lo que se recomienda sellar las superficies antes de proceder a su laminado.
Contrachapado marino: Es un tablero a partir de delgadas láminas de madera, denominadas placas o chapas estructurales, unidas para formar un tablero resistente. El número de hojas siempre es impar y la dirección de cada chapa es perpendicular a aquellas con las cuales está en contacto. En función de la cola utilizada existen diferentes grados, siendo el grado marino el que se confecciona con colas fenólicas que permiten soportar el ataque de hongos y de la humedad en ambientes marinos. Por lo general se utiliza en las estructuras sandwich como complemento de las espumas sintéticas, reemplazándolas en todas aquellas zonas donde ocurren esfuerzos de compresión o tracción excesivos. Existe una amplia variedad de contrachapados marinos derivados del uso, en su fabricación, de diferentes maderas. Las maderas más utilizadas son el okume, el iroko, la teka, la caoba, el sapelli, el cedro, la acacia, el abeto, la pícea y pino de Oregón (Douglas spruce), y en menor medida el moabi, el sipo y la balsa. Los diferentes tableros contrachapados pueden ser construidos con una única madera o pueden combinarse diferentes.
Espumas sintéticas:
Todos aquellos plásticos en los cuales existe un gas incluido en forma de burbujas se denominan espumas plásticas. El volumen que ocupan estas burbujas puede alcanzar hasta el 95% dentro del total de la espuma. Cuando las burbujas interiores de gas presentes en la espuma se comunican entre sí, se denominan espumas de celda abierta; cuando cada burbuja interior se encuentra aislada, tenemos espumas de celda cerrada. Entre unas y otras, existen espumas plásticas en estados mixtos. La gran mayoría de los plásticos se pueden espumar, pero por cuestiones técnicas, económicas y prácticas, sólo se espuman un grupo reducido.
Espumas de policloruro de vinilo (PVC): Se fabrican combinando un copolímero con plastificantes, agentes de entrecruzamiento y gasificantes. Se trata de un espumado químico con activación térmica. La mezcla de sustancias es calentada en un molde bajo presión para que se produzca la reacción de entrecruzamiento. Una vez realizada esta fase del proceso, se sumergen en agua caliente para continuar su expansión hasta obtener la densidad perseguida. Los diámetros de celda pueden varia de
Espumas de
poliuretano:
Nos referimos al pliuretano con carácter termoestable. Los productos de partida
para obtener espumas de poliuretano son un isocianato y un poliol de tipo
poliéter o poliéster. Como los componentes son líquidos, se suele realizar la
reacción de polimerización en el mismo instante que se moldea. Las espumas
resultantes pueden ser de celda abierta o de celda cerrada. Las de celda
abierta tienden a ser estructuras flexibles y las de celda cerrada, estructuras
rígidas. Las densidades resultantes pueden ser muy amplias (desde 10 hasta 900
Kg/m3), y vendrán gobernadas por la proporción y composición química. Si bien
tienen características menores que las espumas de PVC, presentan una buena
resistencia mecánica y tenacidad, resisten la abrasión, poseen buena
resistencia química, baja conductividad térmica y elevada resistencia
eléctrica. A temperatura ambiente trabajan mejor que las espumas de PVC y son
más resistentes a las altas temperaturas.
Nido de abeja: El concepto nido o panal de
abeja se refiere a una forma de estructuras diferentes materiales que se
emplean como núcleo en estructuras sandwich. Se reproduce la forma natural de
los nidos de abejas con láminas delgadas de diferentes materiales. La
morfología del núcleo queda definida por parámetros como el tamaño de la celda,
la densidad del material empleado, la zona de adhesión entre celdas, la altura
del núcleo, el espesor de la hoja que se utiliza para confeccionarlo, y la
dirección de las placas. Los materiales que se emplean más frecuentemente son
el aluminio, la fibra de vidrio o papel de aramida impregnados con resinas
fenólica, el papel y el polipropileno. Los panales de abeja se pueden fabricar
por procesos de expansión y por procesos de corrugado u ondulación. Las láminas
obtenidas se unen mediante adhesivos o soldadura, dando lugar a estructuras
regulares y repetitivas. Con su empleo se consiguen estructuras sandwich
extremadamente ligeras. Su elevado coste y una compleja técnica de encolado son
las razones fundamentales de su limitada utilización.
BIBLIOGRAFÌA
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