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

Tejido FIBRA DE VIDRIO reforzado con PTFE
00 ÍNDICE

01 DEFINICIÓN

02 PROPIEDADES

03 APLICACIONES INDUSTRIALES

04 APLICACIÓN EN ARQUITECTURA TEXTIL

05 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

06 ARQUITECTURAS SIGNIFICATIVAS

Suvarnabhumi airport, bangkok

1.


01 DEFINICIÓN

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.

2.


01 DEFINICIÓN

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
- ...

3.


01 DEFINICIÓN

Resumen de propiedades generales de los hilos base:

Propiedades Fibra de Vidrio
Densidad
(g/cm3) 2.6

Resistencia a tracción
(GPa) 2.4
(N/tex) 0.92

Alargamiento a rotura
(%) 4.5
Módulo de elasticidad
(GPa) 73
(N/tex) 28

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.

4.


01 DEFINICIÓN

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.

5.


02 PROPIEDADES

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.

Peso Resistencia a tracción Deformación Resistencia Capacidad de
g/m2 Warp/weft Warp/weft al rasgado doblado
Fibra/recubrimiento N/50mm % N
DIN 53354 DIN 53354 DIN 53363

800 3500/3000 7/10 300 Suficiente
Fibra de vidrio/PTFE
1270 6600/6000 7/10 570

6.


02 PROPIEDADES

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.

7.


02 PROPIEDADES
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.

8.


03 APLICACIONES

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).

9.



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.
.

10.



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).

11.



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.

12.



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.

13.



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.

14.


05 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

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.

Tejido Recubrimiento Características
LDPE
HDPE
(polietileno de baja densidad)
Poliéster PVC
- alta resistencia al fuego, al ensuciamiento y a los rayos UV
M - translucidez hasta 20 %
e - su baja elasticidad requiere precisión en cálculo y
m patronaje,
b PTFE y evitar daños por doblado
Fibra de vidrio - uniones térmicas
r
- coste elevado
a
- alta durabilidad (> 25 años)
n - no reciclable
a
s Silicona
PVDF (impermeabilización) o
PVDF
sin recubrimiento
PTFE (impermeabilización) o
PTFE(teflón)
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

15.



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.

16.



Proyecto: HOTEL BURJ AL ARAB

Localización: DUBAI, EMIRATOS ÁRABES UNIDOS

Arquitecto: TOM WRIGHT DE WS ATKINS PLC


17.



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.

18.



Proyecto: MILLENIUM DOME

Localización: LONDRES, REINO UNIDO

Arquitecto: RICHARDS ROGERS


19.



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.

20.



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

21.

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