Policarbonato celular en la construcción

MRA Master Rehabilitación Arquitectónica
Nuevos Materiales y Sistemas para la Ejecución

Policarbonato Celular como Nuevo Material de Construcción

Tutor: J.B. Cheda

Autor: Agustín José Veiras Busto

MRA - Master Oficial en Rehabilitación Arquitectónica. ETSAC. La Coruña / curso 2 mil 11 – 2 mil 12 Nuevos Materiales y Sistemas para la Ejecución. Autor: Agustín Veiras Busto. 2

0. Índice.

1. Descubrimiento e historia del material.

2. Composición química y propiedades.

3. Campos de aplicación del material Policarbonato.

4. Tipos de Policarbonatos y características.

5. Policarbonato Celular. Productos y Soluciones en el Mercado.

6. Ejemplos de utilización del Policarbonato Celular en Arquitectura.


1. Descubrimiento e historia del material. Tenemos que esperar hasta 1959 para que Bayer saque al mercado bajo
su marca comercial “Makrolon” las primeras partidas de material de forma
El policarbonato es un polímero que se descubrió casi por casualidad y fue industrializada y un año después en 1960 fue el turno del “Lexan” marca
explotado comercialmente muchos años después de su desarrollo comercial de la firma General Electric.
industrial. Los primeros estudios sobre
este polímero datan del año 1928 cuando Los años siguientes al lanzamiento del policarbonato no fueron
el investigador químico americano precisamente brillantes y a la industria le costaba asimilar e intuir las
Wallace Hume Carothers (1886 - 1937) ventajas económicas de utilizar este nuevo polímero de alta tecnología.
de la mercantil DuPont, realizando un
estudio sistemático sobre las resinas de A pesar de que este material fuese increíblemente transparente y con
poliéster, buscando un polímero para la excelentes propiedades de resistencia térmica y mecánica, no era
producción de nuevo tejidos, empezó a considerado interesante por los sectores económicos de la época.
examinar los policarbonatos alifáticos. Estas actitud de escepticismo inicial respecto del nuevo material cambiaron
Pasaron muchos años y los estudios radicalmente en años sucesivos gracias al trabajo de marketing de la
continuaron aunque cambiando de compañía americana que tomo la iniciativa y demostró, por entonces, como
Wallace Hume Carothers.1928.
este material estaba aún muy lejos de descubrir las áreas auténticas de sus
dirección y el fin de dicha investigación.
aplicaciones.
No siendo hasta casi 25 años en 1952, cuando el científico H. Schell de la
firma Bayer, cumple con éxito los primeros estudios en laboratorio para la En 1982, el primer CD de audio fue
fabricación de policarbonatos. Pero por otro lado y en paralelo a esto otros introducido al mercado, en pocos años
científicos también estaban trabajando en el desarrollo del material como ira remplazando a las cintas de audio.
Daniel Fox de la mercantil General Electric que en 1953 descubre en el Dentro de los siguientes 10 años, la
tecnología de los medios ópticos incluían
laboratorio la producción de este polímero.
los CD-ROMs y dentro de 15 años los
La primera patente de este material se le adjudicara a Schnell de la Bayer, DVDs. Todos estos sistemas ópticos de
en 1954 el cual la presentara tan solo 9 días antes que la su homologo de almacenaje dependen del policarbonato
la General Electric. Este motivo hace necesario una intervención política como base.
para evitar un enfrentamiento entre las dos sociedades.
Desde mediados de los 80, también se descubrirá otra aplicación al
mercado que será el de las botellas de agua hechas de policarbonato


llegaron a remplazar las pesadas y frágiles botellas de vidrio. Estas botellas Normalmente se usa una gran cantidad de fenol para asegurar su completa
ligeras y resistentes pueden ahora ser encontradas en muchos lugares condensación.
públicos y oficinas y en nuestro día a día.
Fosgeno: El fosgeno u oxicloruro de carbono, cuya fórmula química es
COCl2, es un gas generalmente incoloro y no inflamable, con un olor
agradable, similar al del heno recién cortado. Es una sustancia química
2. Composición química y propiedades. artificial, aunque pequeñas cantidades son formadas en la naturaleza a
El policarbonato es un poliéster con estructura química repetitiva de partir de la degradación de compuestos del cloro.
moléculas de Bisfenol A ligada a otros grupos carbonatos (-O-CO-O-) en El fosgeno es gas venenoso que fue utilizado ampliamente durante la
una molécula larga. Primera Guerra Mundial como un agente asfixiante (que afecta al sistema
Toma su nombre por los grupos carbonatos en su cadena principal. pulmonar). Entre los agentes químicos utilizados en la guerra, el fosgeno
También es conocido como policarbonato de Bisfenol A porque se elabora fue el responsable del mayor número de muertes.
a partir del Bisfenol A y fosgeno. Los policarbonatos son un grupo particular de termoplásticos (pueden ser
Bisfenol A: moldeado en caliente), son trabajados, moldeados y termoreformados
Usualmente abreviado fácilmente.
como BPA, es un
compuesto orgánico
con dos grupos
funcionales fenol. Es
un bloque (monómero)
disfuncional de
muchos importantes
plásticos y aditivos
plásticos. El Bisfenol-A
se produjo por primera vez por Aleksandre Dianin, químico ruso, en 1891.
El mecanismo de optación del material comienza con la reacción del
Se prepara mediante la condensación de la acetona (de ahí el sufijo '-A') 5
Bisfenol A con hidróxido de sodio para dar la sal sódica del Bisfenol A. La
con dos equivalentes de fenol. La reacción es catalizada por un ácido,
como ácido clorhídrico (HCl) o una resina de poliestireno sulfonado.


sal sódica de Bisfenol A reacciona con el fosgeno para producir el Propiedades generales del Policarbonato:
policarbonato.
Densidad: 1,20 g/cm3

Rango de temperatura de uso: -100 °C a +135 °C

Punto de fusión: apróx. 250 °C

Índice de refracción: 1,585 ± 0,001

Índice de transmisión lumínica: 90% ± 1%

Característica de incombustibilidad. No arde.

Propiedades Mecánicas:

Alargamiento a la Rotura 100-150 %

Coeficiente de Fricción 0,31

Dureza - Rockwell M70

Módulo de Tracción 2,3 - 2,4 GPa

Relación de Poisson 0,37

Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos

Resistencia a la Compresión >80 MPa

Resistencia a la Tracción 55-75 MPa

Resistencia al Impacto Izod 600-850 J/m


Tensión de Fluencia / Limite Elástico 65 MPa Número Abbe 34,0

Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable

Propiedades Térmicas:

Calor Específico: aprox. 1200 J/(K·kg) Propiedades Eléctricas:

Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10−6 - 70×10−6 K-1 Constante dieléctrica a 1 MHz 2,9

Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 W/(m·K) Factor de Disipación a 1 MHz 0,01

Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C Resistencia Dieléctrica 15 - 67 kV/mm

Temperatura Mínima de Utilización: -135 °C Resistividad Superficial 1015 Ω•m

Temperatura de Deflección en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C Resistividad de Volumen 1014 - 1016 Ω/cm3

Temperatura de Deflección en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C

Propiedades Físicas:

Absorción de Agua - Equilibrio 0,35 %

Absorción de Agua - en 24 horas 0,1 %

Densidad 1,20 g/cm3

Indice de refracción 1,584 - 1,586

Indice de Oxígeno Límite 5 - 27 %

Inflamabilidad V0-V2


3. Campos de Aplicación del Material Policarbonato. 4. Tipos de Policarbonato:

El policarbonato empieza a ser muy común tanto en los hogares como en Los policarbonatos se dividirán en dos tipos:
laboratorios y en la industria debido a sus tres principales cualidades: gran
resistencia a los impactos y a la temperatura así como a sus propiedades a) Policarbonato Rígido o Compacto.
ópticas. El policarbonato viene siendo usado en una gran variedad de No tan frecuente su utilización en Arquitectura o Construcción sino mas
campos: bien para la realización de pequeñas piezas q necesitaran gran
resistencia además de trasparencia como lunas de seguridad, vidrieras
antibala, viseras de cascos etc….
• Óptica: usado para crear lentes para todo tipo de gafas.

• Electrónica: se utilizan como materia prima para CD, DVD y
algunos componentes de los ordenadores.

• Seguridad: cristales antibalas y escudos anti-disturbios de la
policía.

• Diseño y Arquitectura: cubrimiento de espacios y aplicaciones de
diseño.

Características:
• Moldes de Pastelería: utilizados para la elaboración de bombones y
• Virtualmente irrompible, resistente al vandalismo, robo e impacto
figuras de chocolate
• Es 250 veces más resistente al impacto que el vidrio.
• Excelente comportamiento ante el fuego. No propaga llama.
• Poco peso, menos de la mitad que el vidrio. (Considerando igual
espesor).
• Excelente transmisión de luz.
• Notables propiedades mecánicas.


b) Policarbonato Celular. suponiendo una modulación de la misma de 3.00 m de altura con 1.00
m de ancho y con un grosor de panel medio de 10 mm, este panel solo
El material en cuestión es tema del presente estudio y el más usado en pesara 5.1 Kg un peso fácilmente manipulable por un solo obrero.
Arquitectura.
Mientas que si la fachada se ejecutara en vidrio con el mismo espesor
esta luna pesaría 75 Kg, unas casi 15 veces más que una plancha de
Policarbonato Celular del mismo espesor.

La segunda característica básica es su capacidad traslucida, siendo
este un material con diversos grados de trasparencia que permite filtrar
la luz y difundirla de una manera uniforme en el interior de las estancias
iluminadas. Esta cualidad también se volverá reversible durante la
noche puesto que el edificio se podrá iluminar desde dentro obrando de
faro dentro de su entorno exterior.

La posibilidad de disponer los paneles en diversos colores también nos
dará un elemento más a la hora de diseñar las envolventes del edificio
puesto que la incidencia de la luz sumada al color propiciara un juego
variante de la envolvente del mismo a lo largo del día.

El producto se presentara en formato panel con el fin de maximizar su
relación entre cantidad de material y rigidez del conjunto, se encuentra
en diferentes grosores en función del ancho de la pieza y con una
sección de celdillas en función del tipo de panel y del fabricante del
mismo.

Su característica principal es la gran ligereza que posee lo que lo hará
un material muy trabajable durante su puesta en obra.

Por ejemplo y para que nos hagamos una idea para cubrir un
cerramiento de fachada con paneles de Policarbonato celular


Tabla de Características del Policarbonato Celular: 5. Policarbonato Celular. Productos y Soluciones en el Mercado.

Como ya hemos apuntado anteriormente existen dos grandes firmas
fabricantes de paneles de Policarbonato Celular, una de ellas, Lexan,
perteneciente al grupo americano General Electric es la extendida y con
mayor presencia en el mercado.

Lexan posee a su vez 3 variantes de Paneles de Policarbonato los cuales
parasemos a exponer a continuación:

1. ThermoClear. Lexan.

Estas placas cuentan con una
protección exclusiva en
superficie a los UV por las 2
caras y poseen un gran
comportamiento ante pérdida
de transmisión de luz y
amarilleamiento, lo que las
hará idóneas para la
ejecución de lucernarios y
amplias cubiertas traslucidas
como las de los estadios
deportivos.

Dichas placas se suministran en espesores desde 4mm hasta 50mm con
estructuras rectangulares y desde una única línea de celdillas hasta 9
líneas de celdillas llegando a conseguir valores de "U" de 0,99W/mºC.


verde, amarillo, naranja, rojo y violeta además se puede suministrar con
aditivo IR/control solar en verde, azul y gris.

Este es el sistema
mas adecuado
por tanto para la
resolución de
paños de fachada
de una forma
rápida modular y
prefabricada.

Cubierta del Estadio Do Dragao. Oporto Portugal 2003.

2. ThermoClick. Lexan.

Estos paneles de policarbonato
celular Thermoclick son de
40mm de espesor y 500mm de
ancho con un nuevo valor de "U"
de 1,27Wm2K o de de 50mm de
espesor y 1000mm de ancho ,
con una estructura interior de 9
paredes con un "U" de
1,oWm2K. Ambos presentan
una novedad que es que son
machi-hembrables que permiten
crear fachadas translúcidas sin Pieza de fijación de paneles machihembrados ThermoClick.
perfilaría vertical. Están disponibles en varios colores incoloro, blanco, azul,


3. Thermopanel. Lexan.

Este modelo de paneles de policarbonato están indicados para
cubierta industrial y
permiten realizar
acristalamientos resistentes
a impacto, ligeros, con un
buen aislamiento térmico y
cumpliendo con las
normativas al fuego
actuales. Los paneles
Thermopanel tienen alas con
la forma del panel para su
fijación adaptándose
perfectamente.


6. Ejemplos de utilización de Policarbonato Celular en Arquitectura.

• Mercado Temporal Barceló. Madrid. 2009. Nieto & Sobejano.


• Centro de danza Laban. Londres 1997. Herzog & De Meuron.


• Rehabilitación de Edificio de Oficinas 22@. Barcelona 2005.
Pich – Aguilera.


• Polideportivo Sindioteria. Palma de Mallorca 2004. Jordi Herrera. • Centro de Día. Alcázar de San Juan 2006. A3 Asociados.


• Edificio Residencial VPO “Vallecas 51”. Vallecas Madrid 2009.
Estudio “Somos Arquitectos”.

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