informe t3 el vidrio y la fibra de vidrio.docx
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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
Laureate International Universities
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
WORKING ADULT
INFORME
CURSO: MATERIALES DE LA CONSTRUCCIÓN
TEMA: EL VIDRIO Y LA FIBRA DE VIDRIO.
CICLO: IV
CLASE: 20056601
DOCENTE: LA ROSA ORBEZO NOHELIA THAIS.
INTEGRANTES:
HURTADO TUESTA, JUAN SAÚL. CANTORAL ARTEAGA, IVÁN AUGUSTO.
ABRIL 2014
LIMA – PERÚ.
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INDICE
Resumen…………………………………………………………………………………………………….….…3
Introducción………………………………………………………………………………………….…….…….4
Problemática………………………………………………………………….……………………………..……5
Objetivo: General y Especifico………………………………..…………………………………….….……..5
Justificación…………………………………………………………………………………………………..….6
Marco teórico: el vidrio ……………………………………………………………………………….……..7
Vidrio en la antigüedad…………………………………………….……………………………………...……7
Vidrio en la edad media, del renacimiento al siglo xviii……………………………………………….…8
Fabricación del vidrio……………………………………………………………………………………..…..10
Tipos de vidrio…………………………………………..…………………………………………….…….….11
Productos de vidrio para la construcción………………………….….………………………….….……11
Propiedades generales del vidrio……………………………………………………………………….…..13
Propiedades mecánicas del vidrio………………………………………………………………...………..13
Propiedades estructurales de algunos vidrios………………………………………………….……….16
Mecánica de fractura del vidrio……………………………………………………………………....……..18
Fibra de vidrio…………………………………………………………………………………………….…….19
Propiedades térmicas y sensoriales de la fibra de vidrio………………………………………….…..20
Tipos de vidrio utilizados como fibras………………………………………………………….…………21
Fibra de vidrio para hormigones y morteros…………………………………………………….……….22
Formulaciones tipo……………………………………………………………………………………………23
Proceso de fabricación………………………………………………………………………….…..…..…..24
Numerosas aplicaciones de la fibra de vidrio……………………………………………………..…….25
La fibra de vidrio como material compuesto………………………………………………………..…..26
Fibra de vidrio y el hormigón: material compuesto……………………………………..……………..27
Ventajas de la fibra de vidrio y el hormigón…………………………………………………………….28
Conclusiones...........................................................................................................................………30
Bibliografía………………………………………………………………………………………….…………31
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RESUMEN
El vidrio es un material que, en la construcción, tiene diversos usos: encontramos ladrillos de vidrio y placas de vidrio (para muros), baldosas de vidrio, para pisos, y cristales o vidrios planos, para aberturas. Hay distintos tipos de vidrio que se usan en construcción y que se obtienen a través de variados procesos de fabricación, y agregando distintos materiales a la materia prima básica de todos los vidrios: arena de sílice, caliza y carbonato o sulfato de sodio.
Hay muchísimos tipos de láminas de vidrio. Cada una ha recibido un tratamiento especial que cambia su composición, para un uso específico: hay vidrios fotosensibles, que reaccionan a la luz; vidrio endotérmico, que absorbe rayos infrarrojos; vidrio templado o tensionado, de mayor resistencia a golpes, tensiones y cambios bruscos de temperatura; vidrio metálico (tiene una capa metálica en una de sus caras), usado especialmente en fachadas porque permite controlar la luz y la energía, y es muy decorativo; entre otros.
El tipo de vidrio a elegir dependerá de muchos aspectos constructivos: la superficie a cubrir, la seguridad requerida: resistencia a la compresión, flexión, tracción y tensión. Las condiciones de confort buscadas: control de ruido, temperatura, iluminación, ahorro energético, etc. la estética: como dijimos, hay vidrios metálicos, coloreados, vidrios cerámicos, vidrio laser, impreso, tintado, serigrafiado, etc.
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INTRODUCCIÓN
El comportamiento de los materiales está condicionado en buena parte por la ordenación que guardan entre sí sus elementos constituyentes. Por tanto, del conocimiento que se posea acerca de su estructura dependerán sus propiedades y las posibilidades de aplicación y en definitiva, la utilidad de un material.
Las peculiares características de los vidrios han hecho mucho más difícil el estudio de su estructura. A ello hay que añadir que la diversidad de los tipos de vidrios obtenidos hasta la fecha y, en muchos casos, la complejidad de su composición han complicado el problema impidiendo que pueda adoptarse con validez general un modelo estructural único. Por otra parte, muchas de las técnicas instrumentales utilizadas para el estudio de la estructura de los cuerpos en estado sólido no han podido aplicarse con la misma eficacia al estado vítreo.
Más que la resistencia o la rigidez, la propiedad que hace que un material sea apreciado para uso estructural es su tenacidad, es decir, su capacidad para evitar que las grietas se puedan propagar con facilidad.
El acero y el aluminio son materiales tenaces, permiten a los ingenieros diseñar estructuras con ellos, limitando las tensiones en las zonas de máxima flexión y cortante. Las eventuales concentraciones de tensiones en taladros, en apoyos, bajo cargas puntuales o las impuestas en el montaje por falta de precisión geométrica de un elemento, normalmente no generan ningún problema ya que el material fluye localmente en la zona sobretensionada. Trabajando con vidrio como material no podemos olvidar las concentraciones de tensiones y la precisión geométrica de los elementos.
El vidrio es un material frágil, no fluye, se rompe y su rotura sólo es predecible en términos estadísticos de probabilidad. Adicionalmente, al utilizar placas delgadas de poco espesor, los elementos de vidrio sometidos a cargas laterales presentan habitualmente deformaciones superiores a su grosor, por lo que la modelización de los mismos debe basarse en la teoría de grandes deformaciones.
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PROBLEMÁTICA
¿Es posible usar el vidrio propiamente dicho, como elemento estructural que soporte grandes cargas o esfuerzos tanto vertical como horizontal?
¿Podría reemplazarse el uso del vidrio por su derivado (la fibra de vidrio) en dichos elementos estructurales?
OBJETIVOS
General:
Analizar si el material de vidrio puede ser usado como un elemento estructural de grandes edificaciones.
Específicos:
Analizar si la fibra de vidrio (derivado del vidrio) cumple una función estructural más eficiente (más resistente).
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JUSTIFICACIÓN
Uno de los motivos de esto se debe a que los costes de mantenimiento de
dichos materiales son inferiores que los de materiales convencionales, por no
sufrir los problemas de corrosión que suelen sufrir éstos últimos.
Por otro lado, debido a la ligereza que presentan el vidrio y los materiales
compuestos (fibra de vidrio), el montaje de las estructuras fabricados íntegramente
en estos materiales podría llevarse a cabo en menor tiempo, por ejemplo con
grúas de menor capacidad de carga, ocasionando previsiblemente menores
molestias en el proceso.
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MARCO TEÓRICO
VIDRIO
No debe confundirse con el cristal, un sólido cristalino y no amorfo como el vidrio.
El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.
El vidrio se obtiene a unos 1500 °C a partir de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).
El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto en el ámbito científico debido a que el vidrio es un sólido amorfo (sus moléculas están dispuestas de forma irregular) y no un sólido cristalino.
VIDRIO EN LA ANTIGÜEDAD
Plinio el Viejo (siglo I), en su Historia Natural, cuenta que unos mercaderes que se dirigían hacia Egipto para vender natrón (carbonato de sodio), se detuvieron para cenar a orillas del río Belus, en Fenicia. Como no había piedras para colocar sus ollas, decidieron utilizar algunos trozos de natrón. Calentaron sus alimentos, comieron y se dispusieron a dormir. A la mañana siguiente vieron asombrados que las piedras se habían fundido y habían reaccionado con la arena para producir un material duro y brillante, el vidrio.
Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o abalorios. Es probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la manufactura del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas producidas durante el reinado de Tutmosis III (1504-1450 a. C.). La fabricación del vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante
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descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a. C. Durante la época romana la manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania.2 En esta época se descubrió que añadiendo óxido de manganeso se podía aclarar el vidrio3 y también desarrollaron el reciclaje de la cristalería romana.
VIDRIO EN LA EDAD MEDIA
El vidrio en los países islámicos, entre los siglos VIII y XIV, tuvo su auge en el Oriente Próximo. La antigua tradición Sasánida de tallado del vidrio fue continuada por los artesanos musulmanes que realizaron vasijas decoradas en altorrelieve, muchas con motivos animales, y con vidrio incoloro de gran calidad con diseños tallados a la rueda. La técnica de esmaltado al fuego y la del dorado incrementaron las posibilidades decorativas, destacando los artesanos vidrieros de Alepo y Damasco.
Sin embargo, la producción más importante en este material durante la edad media fueron los mosaicos de vidrio en la Europa mediterránea y las vidrieras en la zona del norte. Los mosaicos se hacían con teselas de vidrio, que se cortaban de bloques de vidrio.
En documentos del siglo VI se hace referencia a vidrieras en las iglesias, aunque los primeros ejemplares conservados datan del siglo XI. Las más apreciadas se elaboraron durante los siglos XIII y XIV, principalmente en Francia e Inglaterra. El vidrio se coloreaba o se laminaba ya coloreado añadiendo óxidos metálicos a la mezcla, y después se cortaba. Los detalles se pintaban sobre el cristal con un esmalte. Las piezas se sujetaban con varillas de plomo en una estructura de hierro. El arte de la fabricación de vidrieras decayó a finales del renacimiento aunque volvió a recuperarse en el siglo XIX.
DEL RENACIMIENTO AL SIGLO XVIII
CRISTAL VENECIANO
El «cristal veneciano» más antiguo conocido data del siglo XV, aunque el vidrio ya se fabricaba en Venecia desde el siglo X. Con centro en la isla de Murano, los venecianos dominaron el mercado europeo hasta el año 1700. La contribución más importante fue la elaboración de un vidrio sódico duro y refinado muy dúctil. Conocido como «cristallo», era incoloro, de gran transparencia, muy semejante al cristal de roca.
Los fabricantes de vidrio de Europa intentaron copiar las técnicas y decoraciones de los venecianos. La información se difundió con el libro El arte del
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vidrio (1612) de Antonio Neri, y también por los sopladores de vidrio venecianos, pues aunque una ley prohibía a los artesanos vidrieros abandonar Venecia y divulgar los secretos de su arte, muchos se instalaron en otros países europeos. Cada país desarrolló sus imitaciones. La influencia italiana declinó en el siglo XVII, al surgir en Alemania e Inglaterra nuevos métodos para la fabricación de vidrio.
VIDRIO EN LA ANTIGÜEDAD MOSAICO DE VIDRIO DE LA EDAD MEDIA
VIDRIO VENEZIANO VIDRIO ARTESANAL POR SOPLADO
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FABRICACIÓN DEL VIDRIO
Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. la sílice es parte de la materia prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la provee de estabilidad química. Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y prácticamente no serviría para nada.
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TIPOS DE VIDRIO PARA LA CONSTRUCCIÓN
Plano: obtenido por laminado o flotado Templado: Tratado térmicamente. Laminado: Compuesto de láminas de vidrio y adhesivo. Tintado: Coloreado en masa (óxidos metálicos). Impreso y Decorado: tratado superficialmente Termo-crómico y electro-óptico: dopados con componentes termo
sensibles o piezo eléctricos. Para-llamas: armado con malla metálica. Moldeado: fabricado por moldeo.
PRODUCTOS DE VIDRIO PARA LA CONSTRUCCIÓN
En función de su aplicación, se pueden clasificar en:
Cerramientos: ventanas y huecos acristalados (simple y doble) fábricas de bloque de ladrillo muros cortina carpintería vista u oculta vidrio “estructural”
Paramentos Pisables: Suelos de vidrio. Vidrio celular: Vidrio muy poroso, con baja absorción y conductividad
térmica (Alta RF). Fibra de vidrio: Mantas para aislamiento térmico Refuerzo de plásticos y
conglomerados. Fibra óptica: conducción de luz (hormigón translúcido) y sensores de
deformación (materiales “inteligentes”).
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PROPIEDADES GENERALES DEL VIDRIO
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DENSIDAD: 2500 Kg/m3, es la densidad del vidrio, lo cual le otorga al vidrio plano un peso de 2,5 Kg/m2 por cada milímetro de espesor.
PUNTO DE ABLANDAMIENTO: 730º C, aproximadamente. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: 1.05 W/Mk. COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL: Es el alargamiento
experimentado por la unidad de longitud al variar lº C su temperatura. Para el vidrio entre 20 y 220º C de temperatura, dicho coeficiente es: 9 x 10 -6º C. Por ejemplo un vidrio de 2000 mm de longitud que incremente su temperatura en 30º C, sufrirá un alargamiento de 2000 ( 9x 10-6 ) 30 = 0.54 mm.
DUREZA. 6 a 7 en la escala de Mohs .El vidrio templado tiene la misma dureza superficial que el vidrio recocido o crudo.
MODULO DE YOUNG: 720.000 Kg/cm2.
Otros materiales :
Acero ........................................ 2.100.000
Aluminio ................................... 700.000
Concreto .................................. 200.000
Policarbonato ........................... 21.000 - 25.000
COEFICIENTE DE POISSON: Varia entre 0.22 y 0.23
RESISTENCIA MECÁNICA: El vidrio siempre rompe por tensiones de tracción en su superficie.
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: Varía según la duración de la carga y oscila entre 300 y 700 K/cm2.
Para cargas permanentes, la resistencia a la tracción del vidrio disminuye en un 40%.A mayor temperatura menor resistencia a la tracción.Depende del estado de los bordes del vidrio.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: 10.000 Kg/cm2 aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo de vidrio del cm de lado.
Módulo de rotura para:
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* Vidrios recocidos 350 a 550 Kg/cm2
* VidrIos templados 1850 a 2100 Kg/cm2
Módulo de trabajo para:
* Vidrio recocido, carga momentánea 170 Kg/cm2
* Vidrio recocido, carga permanente 60 Kg/cm2
* Vidrio templado 500 Kg/cm2
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PROPIEDADES MECÁNICAS DEL VIDRIO
El vidrio mayoritariamente usado en construcción es el Sódico-Sílico-Cálcico. Presenta una estructura molecular irregular a diferencia de los sólidos cristalinos. Esta característica explica su naturaleza frágil que se experimenta sin deformación antes de la fractura y con un inicio debido a una o más fisuras que se abren limpiamente a través del material.
En la fractura del vidrio existe una total separación de dos capas de átomos o moléculas sometidas a tracción sin que el resto del material quede afectado.
Por el contrario en un material dúctil se aprecia una gran deformación plástica antes de la fractura, debido a que las capas de átomos adyacentes, sin separarse, deslizan unos sobre otros de tal forma que los enlaces rotos se reforman de nuevo.
Las composiciones y las propiedades más importantes se resumen en las tablas 3.1 y 3.2 y se dan también para el vidrio Boro silicato usado mayormente en aplicaciones en las que se precisa resistencia al fuego y a cambios importantes de temperatura.
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PROPIEDADES ESTRUCTURALES DE ALGUNOS VIDRIOS
VIDRIO TRATADO TÉRMICAMENTE
VIDRIO TEMPLADO
Se consigue calentando el vidrio recocido en un horno a una temperatura aproximada de 650ºC y enfriando seguidamente sus superficies de forma rápida, provocando que éstas solidifiquen primero que la masa interior. Este proceso crea una elevada compresión en las caras exteriores del vidrio hasta aproximadamente un 20% del espesor de la placa, mientras que en el centro queda la masa en tensión.
Las tensiones de compresión que se consiguen varían entre los 90 y los 150 Mpa y evitan que las fisuras superficiales se puedan propagar.Los vidrios templados exhiben grandes valores de resistencia a flexión debido a esta compresión superficial interna, análogamente al caso del hormigón pretensado.
En muchas aplicaciones el dimensionado de las placas de vidrio templado viene limitado por las deformaciones más que por el nivel tensional.
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VIDRIO LAMINADO
El vidrio laminado consiste en el pegado de dos o más componentes de vidrio recocido mediante el uso de láminas plásticas transparentes, la más habitual de las cuales es de Butiral de Polivinilo (PBV).
La rigidez y resistencia del vidrio laminado han sido y están aún siendo evaluadas en muchas aplicaciones, de manera demasiado conservadora. Los sistemas de dimensionamiento proporcionados por fabricantes y por algunas normativas penalizan el vidrio laminar frente a un vidrio monolítico del mismo espesor
El límite está determinado por la efectividad de transferencia del esfuerzo cortante de la lámina intercalaria y en el caso del PBV, debido a su naturaleza viscoelástica, esta efectividad está influida fuertemente por la velocidad de aplicación de la carga y por la temperatura.
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MECÁNICA DE FRACTURA DEL VIDRIO
La resistencia teórica de un material viene determinada por la tensión
necesaria para separar dos capas de átomos adyacentes. Esta tensión dependerá de la rigidez del material E, de su energía superficial (para romper un
material debemos crear dos nuevas superficies a partir del punto de fractura) y de
la separación inicial de sus átomos r0.
Se demuestra fácilmente que la tensión teórica para romper estos enlaces, conocida como tensión de Orowan es:
Que para los valores correspondientes al vidrio E=70GPa, r0=0.2 nm y 3Jm-2 para la energía superficial de fractura obtenemos una resistencia teórica de 32GPa.En la práctica el valor de resistencia a tracción del vidrio es muchísimo menor. Esta enorme diferencia entre la resistencia teórica y la que se obtiene en la práctica fue explicada por Alan Arnold Griffith cuyos experimentos con fibras de vidrio sentaron las bases de la moderna mecánica de fractura.
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LA FIBRA DE VIDRIO
La fibra de vidrio es un material que consta de numerosos filamentos y extremadamente finos de vidrio.
Sin embargo la lana de vidrio a la que hoy se llama comúnmente fibra de vidrio no fue inventada sino hasta 1938 por Russell Games Slayter en la Owens-Corning como un material que podría ser usado como aislante en la construcción de edificios. Fue comercializado bajo el nombre comercial Fiberglass, que se convirtió desde entonces en una marca vulgarizada en países de habla inglesa.
La fibra de vidrio se conoce comúnmente como un material aislante. También se usa como un agente de refuerzo con muchos productos poliméricos; normalmente se usa para conformar plástico reforzado con vidrio que por metonimia también se denomina fibra de vidrio, una forma de material compuesto consistente en polímero reforzado con fibra.
Por lo mismo, en esencia exhibe comportamientos similares a otros compuestos hechos de fibra y polímero como la fibra de carbono. Aunque no sea tan fuerte o rígida como la fibra de carbono, es mucho más económica y menos quebradiza.
FORMACIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO
La fibra de vidrio se conforma de hebras delgadas hechas a base de sílice o de formulaciones especiales de vidrio, extruidas a modo de filamentos de diámetro diminuto y aptas para procesos de tejeduría.
La técnica de calentar y elaborar fibras finas a partir de vidrio se conoce desde hace milenios; sin embargo, el uso de estas fibras para aplicaciones textiles es mucho más reciente: sólo hasta ahora es posible fabricar hebras y fibras de vidrio almacenadas en longitudes cortadas y estandarizadas. La primera producción comercial de fibra de vidrio ocurrió en 1936; en 1938 Owens-Illinois Glass Company y Corning Glass Works se unieron para formar la Owens-Corning Fiberglas Corporation. Cuando ambas compañías se unieron para producir y promover la fibra de vidrio, introdujeron al mercado filamentos continuos de fibra de vidrio.1 Owens-Corning continúa siendo el mayor productor de fibra de vidrio en el mercado actual.
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PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA FIBRA DE VIDRIO
Las fibras de vidrio son buenos aislantes térmicos debido a su alto índice de área superficial en relación al peso.
Sin embargo, un área superficial incrementada la hace mucho más vulnerable al ataque químico. Los bloques de fibra de vidrio atrapan aire entre ellos, haciendo que la fibra de vidrio sea un buen aislante térmico, con conductividad térmica del órden de 0.05 W/(m·K)
PROPIEDADES DE TENSIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO
La tensión del vidrio usualmente se comprueba y reporta para fibras "vírgenes" o prístinas, aquellas que se acaban de fabricar. Las fibras recién hechas, más delgadas, son las más fuertes debido a que son más dúctiles.
Cuanto más se raye su superficie, menor será la tenacidad resultante. Debido a que el vidrio presenta una estructura amorfa, sus propiedades son isotrópicas, es decir, son las mismas a lo largo y ancho de la fibra (a diferencia de la fibra de carbono, cuya estructura molecular hace que sus propiedades sean diferentes a lo largo y ancho, es decir, anisotrópicas).
La humedad es un factor importante para la tensión de rotura; puede ser adsorbida fácilmente y causar rupturas y defectos superficiales microscópicos, disminuyendo la tenacidad.
A diferencia de la fibra de carbono, la de vidrio puede soportar más alargamiento antes de romperse; existe una relación de proporcionalidad entre el diámetro de doblez del filamento, al diámetro del filamento en sí.
La viscosidad del vidrio fundido es muy importante para el éxito durante la fabricación; durante la conformación (tirando del vidrio para reducir el espesor de la fibra) la viscosidad debe ser relativamente baja; de ser muy alta, la fibra se puede romper mientras se tira. Sin embargo, de ser muy baja, el vidrio puede formar gotas en vez de convertirse en filamentos útiles para hacer fibra.
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TIPOS DE VIDRIOS UTILIZADOS COMO FIBRAS
Los tipos de vidrio utilizados como fibras son:
·Vidrio A: de alto contenido en sílice, se utiliza como reforzante y posee gran resistencia química.
· Vidrio B: de excelentes propiedades eléctricas y gran durabilidad. Es boro-silicato de calcio de bajo contenido e álcali.
· Vidrio ERC: con propiedades eléctricas combinadas con resistencia química.
· Vidrio S: es el más caro. Posee alta resistencia a la tracción y estabilidad térmica y se utiliza en la construcción aeronáutica.
· Vidrio C: de alta resistencia química.· Vidrio R: de alta resistencia mecánica y módulo de elasticidad.· Vidrio D: de alto coeficiente dieléctrico.· Vidrio X: con base de Li 2<3 por su transparencia a Rayos X.
El vidrio en los PRFV es usado de diferentes formas, como:
· Tejido: para conseguir resistencia en dos direcciones.· Mat: fieltro de hilos continuos o troceados mantenidos por un ligante particularmente adaptado al moldeo.· Roving: consiste en hilos continuos formando una hebra principalmente utilizada en la técnica de Filament Winding.
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FIBRA DE VIDRIO PARA HORMIGONES O MORTEROS
LAS FIBRAS DE VIDRIO AR
La fibra de vidrio AR es una fibra de alto módulo (10 veces más resistente que el polipropileno) con una gran Resistencia a la tracción (de 3 a 4 veces la del acero). Es pues una fibra ideal para reforzar las matrices de cemento.
CUANDO SON INCORPORADAS A UNA MEZCLA CEMENTO/ARENA, resulta un material ligero y similar al hormigón, con las siguientes propiedades:
Aptitud para reproducir detalles de superficie - ideal para imitar piedra o pizarra.
Ligero - lo que reduce costos de transporte y puesta en obra e instalación
Aptitud para ser moldeado en formas complejas - especialmente útil para la renovación o la restauración de inmuebles.
Gran resistencia contra la propagación de fisuras.
Reduce la carga en los edificios - lo que conduce a una reducción de los costes de estructura y cimentación.
Reduce los cuidados de mantenimiento y posee excelente resistencia al vandalismo.
FORMULACIONES TIPO
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La fibra de vidrio AR se utiliza generalmente en tasas del 3 al 5% para la fabricación, en factoría, de productos acabados de forma prefabricada, bien sea por proceso de proyección o bien sea mediante la utilización de los métodos tradicionales del colado del hormigón.
La fibra de vidrio AR es usada también en tasas del 1 al 2% para reforzar los revocos directamente en obra y del mismo modo para controlar la retracción, la micro-Fisuración y las subidas del agua del hormigón colado en la obra.
Para los productos prefabricados, las formulaciones tipo son las siguientes:
PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN
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Las piezas de fibra de vidrio AR pueden ser fabricadas por medio de numerosas técnicas de producción como:
· Proyección manual- una técnica muy versátil para producción de compuestos de naturaleza simple o compleja, con una gran resistencia.
· Proyección automática en vaivén para la producción en serie de compuestos estándar.
· Proyección robotizada para obtener una gran productividad en la fabricación de paneles arquitectónicos complejos.
· Producción colado/vibrado para pequeños elementos arquitectónicos.
· Sistema de extrusión para la producción en serie de elementos lineales perfilados.
· Inyección en moldes.
· Aplicaciones en obra utilizando mezclas secas embaladas en sacos.
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NUMEROSAS APLICACIONES DE LA FIBRA DE VIDRIO
Dada la combinación original de sus propiedades, las fibras de vidrio AR son utilizadas actualmente en el mundo entero para numerosas aplicaciones como:
FACHADAS
• Paneles arquitectónicos.
• Sistemas de construcción.
• Placas de recubrimiento en obra.
INGENIERÍA CIVIL
• Encofrados de tableros de puentes y parapetos.
• Muros anti-ruido.
• Renovación de alcantarillados.
• Sistemas de transporte de aguas y canales.
MOLDEADOS ARQUITECTÓNICOS
• Capiteles y columnas.
• Ménsulas y cornisas.
• Barandillas
Pórticos
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LA FIBRA DE VIDRIO COMO MATERIAL COMPUESTO
Los materiales compuestos son aquellos que están formados por combinaciones de resinas, metales, cerámicos y polímeros.
Las propiedades que se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los forman por separado, lo que hace que su utilización cada vez sea más imponente sobre todo en aquellas piezas en las que se necesitan propiedades combinadas, en la que un material (polímero, metal o cerámico) por sí solo no nos puede brindar. Las propiedades que se obtienen son un producto de la combinación de los refuerzos que se utilicen y de la matriz que soporta al refuerzo en los materiales compuestos.
En general, la desventaja más clara de los materiales compuestos es el precio. Las características de los materiales y de los procesos encarecen mucho el producto. Para ciertas aplicaciones las elevadas propiedades mecánicas, tales como la alta rigidez específica, la buena estabilidad dimensional, la tolerancia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión, la ligereza o una mayor resistencia a la fatiga que los materiales clásicos compensan el alto precio
RESISTENCIA DE LA FIBRA DE VIDRIO COMO MATERIAL COMPUESTO
La fibra de vidrio tiene una alta resistencia a la tracción y baja resistencia a la compresión, debido a las propiedades del compuesto. La resistencia a la tracción mide la cantidad que un material puede ser estirado y traccionado antes de que se rompa
La fibra de vidrio por si sola tiene una resistencia a la tracción de entre 3445 y 4890 Mpa (dependiendo del tipo de fibra) y a la compresión de entre 1080 y 160 Mpa.
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Pero LA FIBRA DE VIDRIO como MATERIAL COMPUESTO la resistencia a la tracción aumenta considerablemente.
Si la FIBRA DE VIDRIO es combinada con la RESINA EPOXI su resistencia aumenta. La resina epoxi por si sola sólo tiene una resistencia a la tracción inferior a 10.000 libras por pulgada cuadrada (psi) (68,95 MPa). Sin embargo, cuando se combina con las fibras de vidrio, la resistencia a la tracción aumenta a más de 45.000 psi (310,26 MPa).
FIBRA DE VIDRIO Y EL HORMIGÓN: MATERIAL COMPUESTO.
Los materiales compuestos generados por las fibras de vidrio, son ampliamente conocidos en el mercado mundial con el nombre de GRC (Glass Fibre Reinforced Cement). Este es pues un material en el cual su matriz resistente es un mortero de cemento Portland armada con fibras de vidrio las cuales son resistentes a los álcalis liberados con la hidratación del cemento.
El concreto presenta muy buenas características ante la compresión, como les ocurre a las piedras naturales, pero ofrece muy escasa resistencia a la tracción, por lo que resulta inadecuado para piezas que tengan que trabajar a flexión o tracción. Esta característica ha conducido a numerosas investigaciones y desarrollos para mejorar las resistencias ante estos sometimientos. Intentando lograr dentro del mundo de los materiales compuestos a la solución a esta carencia.
El empleo de la fibras, resistentes a los álcalis, en morteros de cemento ha aumentado firme y progresivamente desde hace más de 30 años pero, por el contrario, se ha presentado relativamente poca atención a su uso en mezclas de concreto convencionales y a los grandes beneficios que a estas pueden aportar.
La fibras de vidrio presentan un módulo elástico muy superior al de la mayoría de las fibras orgánicas, como las de polipropileno, pero menor que el del acero. Todas las fibras (inorgánicas, orgánicas y metálicas) han sido estudiadas con profundidad, pero en el caso de las fibras de vidrio han llevado a un menor conocimiento de su empleo, hasta de existencia entre los diseñadores, especificadores y productores de concreto y la misma industria de prefabricación.
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VENTAJAS DE LA FIBRA DE VIDRIO Y HORMIGÓN: MATERIAL COMPUESTO
Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la dosificación de la fibra de vidrio:
Las fibras de vidrio distribuyen a toda la masa del hormigón fuertes solicitaciones locales.
La presencia física de las fibras de vidrio inhibe el movimiento de la humedad en el concreto, durante y después de su colocación, obteniendo un concreto más homogéneo y en consecuencia, con una mayor resistencia media global.
Las fibras de vidrio mejoran la resistencia a los daños, particularmente durante la manipulación de componentes “jóvenes”.
Mejora la resistencia a la tracción / flexión, consiguiendo eliminar los refuerzos de acero en algunos elementos no estructurales.
Las fibras de vidrio disminuyen el agrietamiento del hormigón por contracciones plásticas.
Evitar las fisuras por contracción plástica que se presentan generalmente en superficies horizontales, debido a la evaporación excesivamente rápida del agua de la superficie del concreto. Las grietas pueden formarse durante las primeras horas después del vaciado, cuando la resistencia a la tracción del concreto es superada por las fuerzas de retracción. Dado que, inmediatamente después de su vaciado, la resistencia a la tracción del concreto es casi de cero, la adición de cantidades incluso muy pequeñas de fibras de vidrio hace que el concreto pueda resistir las fuerzas de agrietamiento, consiguiendo el mismo tiempo una ligazón adecuada para soportar los esfuerzos al interior de la masa.
Otra ventaja que desarrolla el concreto reforzado con fibras de vidrio es la dureza a la fractura que cada vez es más fuerte como medida de la resistencia al impacto.
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VARILLAS DE FIBRA DE VIDRIO
CONCLUSIONES
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Los vidrios templados poseen una gran resistencia al choque térmico, pudiendo soportar cambios bruscos de temperatura.
La resistencia mecánica del vidrio templado hace que sea el único producto adecuado para su utilización en fachadas de vidrio cumpliendo función de arquitectura.
El vidrio se puede usar como sistema de fachada auto portante, generalmente lisa y acristalada, independiente del de la estructura del edificio. Ese uso es como muro cortina que está diseñado para resistir la fuerza del viento, así como su propio peso, y transmitirla a los forjados.
Se puede construir “una vivienda” usando el vidrio como elementos estructurales pero solo por motivos artísticos y no teniendo su función principal que es la de ser habitable.
El vidrio (por ejemplo laminado) no se puede usar como elemento estructural porque debido a sus propiedades mecánicas de resistencia a la compresión no podría soportar grandes cargas o esfuerzo verticales u horizontales.
El máximo problema encontrado en una viga (tipo de elemento estructural) de vidrio es el pandeo lateral de las propias vigas debido a su esbeltez en su sentido transversal.
Por otro lado la fibra de vidrio si puede reemplazar al vidrio y ser usado como elemento estructural solo si es combinado con algún otro material adecuado para así juntos conseguir una superior resistencia a la tracción o a la compresión.
La fibra de vidrio es muy importante como refuerzo de estructura de hormigón.
La fibra de vidrio como material compuesto es decir usado como material de refuerzo junto con una resina epoxica su propiedades mecánicas aumentan.
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BIBLIOGRAFÍA:
Luziaga patiño AM, Comportamiento mecánico de vigas de hormigón armado reforzadas con fibra de vidrio y resina epoxica, ETTSICCP, UPM, 2005.
Bravo JP, Comportamiento mecánico de hormigón reforzado con fibras de vidrio: influencia de porcentaje de fibra agregada, Universidad de chile, 2009.
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