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sábado, 1 de agosto de 2015

Sheraton Hotel Malpensa, un hotel de Composites

El Sheraton Hotel Malpensa en las inmediaciones del Aeropuerto de Milán, diseñado por el arquitecto Riccardo Roselli apuesta por los Composites para recibir de forma vanguardista a sus visitantes en la capital del diseño.


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Vista del Sheraton Hotel Malpensa desde el Aeropuerto de Milán - Archivo propio Octubre 2010

El estudio de arquitectura King Roselli Architetti pretendía en este proyecto de 2005 culminado en 2010, cubrir los distintos edificios que conforman el hotel con una carcasa sin juntas aparentes que los envolviese otorgándoles un diseño reflexivo de los Alpes cubiertos de nieve justo detrás. Tras desestimar distintos materiales como láminas de Zinc y Titanio, Corian, Poliuretano, Hormigón, etc. porque no le garantizaban un rendimiento correcto para tales dimensiones, entre otras razones porque la fachada debía ser estable a los grandes cambios de Temperaturas de la zona entre -20ºC y 50ºC, se decantó por los Composites fabricando paneles de Fibra de Vidrio por el proceso de Pultrusión.

Para ello la empresa constructora Gruppo Degennaro Bari contó con el know-how del fabricante de fibra de vidrio 3B y la compañía italiana Progettazione Costruzione Ricerca (P.R.C.) expertos en Composites, quienes en 2011 fueron reconocidos por el sector de los composites siendo galardonados en la categoría de Innovación en la construcción por la prestigiosa JEC Composites.

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Solución Constructiva adoptada : perfiles pultruidos de composites. Archivo Propio Octubre 2010

La estructura del hotel de 420 metros de largo, 64 metros de ancho y 21 metros de altura consta de 3 plantas que contienen 420 habitaciones, oficinas, cafeterías, restaurantes, y un centro de conferencias de 2000 m2. En su coste final de 47 millones de Euros incidieron notablemente los Composites debido a su excelente relación de peso/volumen que permitió que esta carcasa fuese fácilmente instalada con mínimos gastos de manipulación. 

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Labores de Mantenimiento en el Sheraton Hotel Malpensa - Archivo Propio Octubre 2010

No solo su ligereza sino sus excelentes propiedades mecánicas en comparación con otros materiales como el metal y sus características de resistencia a la corrosión, aislamiento térmico y acústico fueron determinantes para su elección por el equipo de arquitectos. Así como su bajo coeficiente de expansión térmica, garantizando la estabilidad requerida por la variación de temperaturas en la zona.


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Posicionamiento perfiles composites en el Sheraton Hotel  - Foto archivo King Roselli Architetti

El diseño de los perfiles se realizó por la empresa P.F.C. mediante análisis de elementos finitos FEA y cargas de diseño y modelado por elementos finitos FEM usando CATIA V5 de Dassault Systèmes, calculándose cargas de diseño específicas de hasta 15000 N, con fuerzas distribuidas y cargas de viento de 0.001 MPa. 

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Perfil de COMPOSITES por el proceso Pultrusión - Foto Archivo Composites World

Se fabricaron 9.66 Km de perfiles pultruidos de 22 metros de largo por un metro de ancho con un radio de curvatura de 2.5 a 13.8 metros. Para garantizar la resistencia a corrosión, al agua y al fuego se utilizó una resina de poliéster M1F10 y fibra de vidrio en forma de roving continuo Advantex Vidrio tipo E, libre de Boro de 9600 tex patentado por Owens Corning y fabricado por 3B. Para el acabado del perfil se incorpora Mat y un velo de superficie diseñado para otorgarle protección UV. La velocidad de fabricación del perfil osciló entre 300 - 600 mm/min en función del tamaño de la pieza, siendo la Temperatura del proceso de unos 120ºC. Al perfil post-curado se le aplicó una capa de acabado final de cuarzo con tecnología QflexTM de PCR que es repelente al agua y se revistió con una película de color blanco-gris. 

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Vista del Sheraton Hotel con los Alpes al fondo - Foto archivo King Roselli Architetti

La membrana de composites pultruidos de 6500 m2 que actúa como una fachada ventilada ocultando todos los equipos de ventilación, calefacción, aire acondicionado, etc. se soporta sobre un marco de tubos de composites pultruidos y acero sobre el que se unen los paneles, sin hacer uso de adhesivos estructurales ni otros elementos de unión, lo que le confiere un acabado totalmente liso y homogéneo, uno de los principales requerimientos del arquitecto.  

Aunque quizá lo más destacado de la singular obra sea su techo entrelazado en suspensión en su interior... 

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Vista interior del Sheraton Hotel Malpensa - Foto archivo King Roselli Architetti

El Sheraton Hotel Malpensa, un edificio concebido como un objeto de diseño para la ciudad de Milan - la capital mundial del diseño - ha demostrado que los composites presentan unas propiedades técnicas inigualables, tanto físicas como químicas para ser integrados como materiales constructivos en los más vanguardistas proyectos arquitectónicos y además, reduciendo costes.

Nos quedamos con las palabras de Roselli tras finalizar su obra : "Las ventajas de esta tecnología - hasta ahora rara vez utilizada en la construcción - son su ligereza y precisión, lo que permite la fabricación de longitudes de hasta 22 m de láminas con juntas casi invisibles. La Reducción de costes y tiempos de construcción, junto con las cualidades inherentes y acabado del material han demostrado ser decisivos para lograr el resultado deseado en este proyecto."

La próxima vez que aterricéis en el Aeropuerto de Malpesa, recordad que esta singular obra no solo pretende recibiros de forma apropiada en la capital del diseño, sino mostrar como los composites son algo más que una solución constructiva, son los materiales de construcción del siglo XXI.


NOTA : Este post fue traducido al Francés y publicado por "Journal de Composites" en Febrero de 2016, con la autorización pertinente. Si estás interesado en consultarlo puedes hacerlo aquí. Un hôtel en composites pour la capitale du design.




miércoles, 25 de junio de 2014

Un tributo a Stephanie Kwolek, inventora del KEVLAR®

Tal vez la olvidada Stephanie KWOLEK a partir de su fallecimiento el 18 de Junio de 2014, sea valorada como corresponde a su hallazgo e incluida en los libros de historia como la inventora del KEVLAR®, que sintetizó en 1965.

Todos conocemos la trayectoria de Marie CURIE, la primera científica que ganó un Nobel en Química en 1910 y descubridora del Radio, sin embargo, no es la única mujer que ha contribuido significativamente al desarrollo de los materiales.


Proceso Infusión Composites laboratorio Gazechim
Tejido Triaxial Kevlar + Fibra Vidrio - Proceso Infusión Composites Resina Epoxi - Archivo Propio 
El KEVLAR® es una marca registrada de DuPont comercializada en 1970, comúnmente la Aramida es denominada por este nombre comercial, sin embargo en la misma época AKZO NOBEL sintetizaría el TWARON® - propiedad de TEIJIN desde 2000 - al margen de la guerra de patentes que se estableció entre ellos al principio, ambos han coexistido durante estos 50 años. 

Químicamente hablamos de PPTA = poli-(parafenilo tereftalamida) un polímero altamente cristalino que se sintetiza por policondensación de poliamidas aromáticas por extrusión e hilado en medio húmedo, donde los grupos amida están en posición PARA, mientras que en el NOMEX se encuentran en posición META. 

Estas macromoléculas se unen mediante enlaces por Puentes de Hidrógeno, se forman hojas planas que se ordenan radialmente en láminas plegadas axialmente, por lo que son fibras anisotrópicas en cuanto a sus propiedades, orientadas paralelamente al eje de la fibra, le confieren mayores prestaciones en esta dirección, mermando su resistencia a compresión característica. 






En función de su Módulo de Young se diferencian tres tipos de KEVLAR®. El Kevlar 29 es el utilizado para la confección de chalecos antibalas, guantes y toda la ropa uniforme militar, éste ha sido el uso más extendido de la fibra de Aramida que ha conllevado al reconocimiento del papel de Ms. KWOLEK como una científica que ha contribuido a nuestra sociedad, salvando vidas. Con una elongación a rotura del 4% (Kevlar 29) comparada con la del acero (1%) lo convierten en un material tenaz que absorbe mayor cantidad de energía antes de rotura y así su RESISTENCIA A IMPACTO es inigualable. 



Propiedad


Kevlar 29


Kevlar 49


Kevlar 149


Densidad
(g/cm3)

1,44

1,44


1,47

Diámetro de la fibra
(µm)
12
12

12

Módulo de Young
(Gpa)
83
131

179

Resistencia a la tracción
(GPa)
3,6
3,6-4,1

3,4

Alargamiento a la rotura
 (%)
4,0
2,8

2,0



No obstante, el KEVLAR® también tiene un papel fundamental dentro del mundo de los Composites, utilizándose el denominado KEVLAR 49, donde las fibras se tratan superficialmente para favorecer la unión con la resina. Se emplea en diversidad de campos dentro de la industria aeronáutica, náutica y automoción, asimismo en la fabricación de altavoces y en deportes extremos, donde su resistencia a impacto superior a la de las fibras de Carbono o Vidrio, combinada con su BAJA DENSIDAD (1,39-1,47 g/cm3, en función de su módulo) la convierten en insustituible.

La ARAMIDA presenta otras características diferenciadoras, entre otras cabe destacar su alta resistencia química (aunque se degradan por la acción de la luz UV y es afectada por la absorción de la humedad, 12%)alta rigidez estructural, resistencia a fatiga, excelente estabilidad dimensional, alta resistencia al corte, baja conductividad térmica y alto grado de estabilidad térmica. En función de los requerimientos de la pieza a fabricar en Composites se elige un tipo de fibra u otro, o una combinación de ambos. 

Composites Propiedades
Comparativa de propiedades físico-químicas para el uso en COMPOSITES - Archivo Propio

Gracias a Stephanie KWOLEK los COMPOSITES disponen de una alternativa eficiente y eficaz para solventar los diversos retos que los refuerzos de Fibra de Vidrio y Carbono no satisfacen. Por todo ello, desde este pequeño espacio queremos hacer un tributo a su gran descubrimiento y a toda una vida dedicada a la Química de los Polímeros, en DuPont. 


Laboratorio DuPont
Stephanie Kwolek prepara un experimento de polimerización en DuPont's Pioneering Research Lab, 1967.
Archivo DuPont

Para finalizar, incluimos una entrevista a Ms. KWOLEK por Chemical Heritage Fundation.




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