Paneles en láminas de papel periódico reciclado y polimetilmetacrilato con núcleo de poliuretano: Un modelo en la implementación de la ingeniería estructura

William Aperador

Description

Se diseñaron y caracterizaron paneles termoaislados compuestos por dos láminas exteriores (barrera de vapor)
unidas a un núcleo de espuma rígida de poliuretano para formar un conjunto estructural con bajo coeficiente de transferencia de calor y altas prestaciones en sus características mecánicas. El campo de aplicación de este tipo de materiales es muy variado, desde instalaciones comerciales y de vivienda básica, hasta grandes naves industriales refrigeradas. En este estudio se construyeron paneles laminados de papel periódico reciclado y de acrílico. La caracterización mecánica se realizó mediante ensayos de carga soportada, módulo de elasticidad, esfuerzo y deformación. Se encontró que los paneles de poliuretano con láminas de periódico presentan menos deformación que los demás paneles, y a su vez su esfuerzo no difiere de otro material, por tanto muestran un buen módulo de elasticidad.

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• Publié le: 01 janvier 2011
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Extrait

Paneles en láminas de
papel periódico reciclado
y polimetilmetacrilato con
núcleo de poliuretano: Un
modelo en la implementación
de la ingeniería estructural
1W. APERADOR
2J. BAUTISTA
2G. PEÑA
Resumen
Se diseñaron y caracteri-
zaron paneles termoaislados
compuestos por dos láminas
exteriores (barrera de vapor)
unidas a un núcleo de espuma
rígida de poliuretano para for-
mar un conjunto estructural con
de calor y altas prestaciones en
sus características mecánicas. El
campo de aplicación de este tipo
de materiales es muy variado,
desde instalaciones comerciales y
de vivienda básica, hasta grandes
naves industriales refrigeradas.
En este estudio se construyeron
paneles laminados de papel pe-
riódico reciclado y de acrílico.
La caracterización mecánica
1 Ingeniería Mecatrónica, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá – Colombia.
2 Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica,. Departamento de Física,. Universidad Francisco de Paula Santander., San José de Cúcuta.
Fecha de recepción: Junio 01 /11 Fecha de aceptación: Octubre 14 /11
8
LHD0iTXLIHGHL?DFOL-HLQWPEUQFHUDGH(OQD1R?EDXOMR'RFFHRH\LHUHEUQVRP+WPaneles en láminas de papel periódico reciclado y polimetilmetacrilato con núcleo de
poliuretano: Un modelo en la implementación de la ingeniería estructural
seco ha tenido un gran auge en los
se realizó mediante ensayos de
últimos años, debido al aumento de
carga soportada, módulo de elas-
la temperatura ocasionado por los
ticidad, esfuerzo y deformación.
cambios climáticos y por el con-
Se encontró que los paneles de
sumo de energía en climatización
poliuretano con láminas de pe-
para sostener las temperaturas de
riódico presentan menos defor-
espacios interiores requeridas. El
mación que los demás paneles, y
consumo eléctrico por climatización
es de un 80 % del total de energía
otro material, por tanto muestran
un buen módulo de elasticidad.
nuevos materiales aislantes, apor-
Palabras clave: Panel ter- tará una disminución importante
moaislado, láminas de papel en el consumo energético global
periódico, láminas de acrílico, en edificios y recintos cerrados.
propiedades mecánicas. En el mercado actual se consiguen
paneles fabricados con láminas de
Abstract acero al carbono, con protección
galvánica o recubierta con pintura It was designed and cha-
base poliéster. Este tipo de ma-racterized a panel composed of
terial presenta varias desventajas two thermo-insolated external
tanto en sus características físicas plates (vapor barrier) linked by a
como en su instalación. La utili-core of rigid polyurethane foam
zación de materiales aislantes en (thermal insulation) to form a
las construcciones ha aumentado structural assembly with low
considerablemente debido a sus
ventajas constructivas y se proyecta high performance in their me-
su crecimiento a medida que sus chanical properties. The scope
componentes o materias primas ten-of such materials is very varied,
gan un costo bajo y cumplan con las ranging from commercial faci-
legislaciones ambientales vigentes lities and basic housing to large
(Alter Fairbairn, 1966).refrigerated warehouses. In this
study panels were constructed Colombia, comprometida con
with recycled paper laminates las políticas mundiales de desarro-
and acrylic. Mechanical cha- llo sostenible vigentes, se ha pro-
racterization was performed by puesto unas directrices nacionales
loading tests supported, elastic de cumplimiento con los protocolos
modulus, stress and strain. It was de Kyoto y el reciente compromiso
found that polyurethane panels en la Cumbre de Copenhague, que
with sheets of paper have less busca la optimización de los recur-
distortion than other panels, and sos naturales, la reutilización de
in turn their effort is no different
from other material, therefore has y la disminución de todo tipo de
a good elasticity. contaminantes. De esta manera, el
estudio y desarrollo de materiales Keywords: Thermo-insu-
alternativos para la construcción, lated panel, newsprint sheets,
en cuya fabricación se utilicen acrylic sheets, mechanical pro-
materias primas recicladas, que en perties.
ahorro energético y además propor-
cione unas prestaciones más altas
1. Introducción
que los materiales tradicionales o
existentes en el mercado, constituye La utilización de materiales
aislantes en las construcciones en una línea de investigación de gran
9
HDFJLHOISDDD0iTXLQXQVUFOHHLGEULHDUVHQ?DLIGHFRVQGLQR-]\UFH?XLI?VHUQXXVK]HQYUHXDVHHDGKQHDHXQDxDHHXO3QD1R?*O?HDGWRVILFXWH%Dy-GRU?QUDOSHU$SH:HWFQ(+WRHWWDVHFWOGHHEUPHLFLRPR'DLGHpRUOQUURODLVQGHL?O(OyQLRFFDVF?HPaneles en láminas de papel periódico reciclado y polimetilmetacrilato con núcleo de
poliuretano: Un modelo en la implementación de la ingeniería estructural
los ámbitos nacional e interna- propiedades y por ende, soportar y
cional. Esta investigación podrá distribuir adecuadamente las cargas
extenderse a otros campos de la aplicadas, para así garantizar una
ingeniería y desarrollo de materiales mayor duración del material (Bran-
(Charmondusit, 2006, 2009). drup y Menges, 1993).
Comparado con otros secto- El panel termoaislado es un
res productivos, en el sector de material compuesto donde dos lá-
la construcción la expansión de minas exteriores (barrera de vapor)
los materiales compuestos no ha unidas a un núcleo de espuma rígida
de poliuretano (aislante térmico), sido tan generalizada ni tan rápida
como se podía esperar. Se trata de forman un conjunto estructural con
un sector cuyo conservadurismo bajo coeficiente de transferencia
- de calor y altas prestaciones en sus
rosas veces, cuando se han tratado características mecánicas. Estas
de introducir importantes cambios. prestaciones aumentan los atributos
de valor frente a otros elementos De todos modos, con el tiempo
constructivos, disponibles en el mer-los materiales compuestos están
siendo introducidos, y actualmente cado local. El campo de aplicación de
son considerados como un tipo de este tipo de material es muy variado,
material a tener en cuenta en un desde instalaciones comerciales y
futuro muy cercano. De hecho, la de vivienda básica, hasta grandes
aparición de nuevas construcciones naves industriales refrigeradas. En
el caso particular de estudio, el pa-que han usado algún tipo de material
compuesto, es siempre una señal de nel plástico termoaislado, al utilizar
que la industria de estos materiales como barrera de vapor un polímero,
va siendo aceptada poco a poco presenta un mayor poder aislante ya
por el sector. Las aplicaciones de que este material tiene un valor de
los materiales compuestos en el conductividad térmica más bajo que
mercado de la construcción varían
desde pisos, piezas para baños, materiales muestra un ahorro energé-
bañeras y claraboyas, hasta paneles tico de un 10% con respecto al panel
decorativos, paneles para muros en lámina tradicional (Brandrup y
cortina y materiales de fachadas Menges, 1993; Domininghaus, 1993;
(entre otros). Estos materiales son Goodfello, 2009; Shen et al., 1999).
ideales para su uso en el mercado de Estas ventajas, junto con unas carac-
la construcción, por la estabilidad terísticas mecánicas y físicas muy su-
dimensional, alta durabilidad, lige- periores, que solo pueden ofrecer los
reza, resistencia al impacto y baja polímeros, hacen de este material una
forma innovadora de construcción y
permiten, mediante una adecuada amigable con el ambiente (ASTM D
elección de resinas y aditivos, una 1622, 2008; Wu, 1971).
- El objetivo de este trabajo es
pagic et al., 2003; Milgrom, 1992;
analizar las propiedades mecánicas
Niklewicz, 2002; Recasens, 2002).
determinadas mediante ensayos de
Por lo tanto, a la hora de se- módulo de elasticidad, esfuerzo y
leccionar materiales que serán deformación, que pueden ofrecer
sometidos a ensayos de flexión, los paneles termoaislados; estu-
es importante considerar tanto las diando para ello el efecto de los
propiedades mecánicas que estos diferentes tipos de barrera de vapor
pueden llegar a poseer como el dise- (láminas exteriores) y su relación
ño con el cual se elaborarán, con el con las propiedades mecánicas.
10
FHELVHRLFHLYVHKGHV$GUDD]PyDWQVLWHVO$HDLLHLWDUDHQ?XQGWXRR??QWDLYVUpRQWU?GHMEURHFR'QXOQD1R?GDOOH[LRP?ODKKFHRSHSGRU?%DGLQWH?X3(DGLOHxROJGRGHOQEPPV?HLRDyJLRFHWSDVVHDiUQDFOQROHP\iF[tLHPFRVHGLLFHKPULDLFLL-yD0iTXLQ\EUG+H(:P$HUDW-DXWOVHDV*xDTPaneles en láminas de papel periódico reciclado y polimetilmetacrilato con núcleo de
poliuretano: Un modelo en la implementació