Panel emparedado
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No confundir con el sistema de placa Sandwich .
Estructura de panel de material compuesto de aluminio

Un panel sándwich es cualquier estructura hecha de tres capas: un núcleo de baja densidad (PIR, lana mineral, XPS) y una capa delgada de piel adherida a cada lado. Los paneles sándwich se utilizan en aplicaciones donde se requiere una combinación de alta rigidez estructural y bajo peso.

La funcionalidad estructural de un panel sándwich es similar a la clásica viga en I , donde dos hojas frontales resisten principalmente las cargas de flexión en el plano y laterales (similar a las alas de una viga en I), mientras que el material del núcleo resiste principalmente las cargas de corte. (similar a la red de una viga en I). [1] La idea es usar una capa ligera / suave pero gruesa para el núcleo y capas fuertes pero delgadas para las hojas frontales. Esto da como resultado un aumento del grosor total del panel, lo que a menudo mejora los atributos estructurales, como la rigidez a la flexión, y mantiene o incluso reduce el peso. [2]

Los paneles sándwich son un ejemplo de un compuesto estructurado sándwich : la resistencia y ligereza de esta tecnología la hace popular y generalizada. Su versatilidad significa que los paneles tienen muchas aplicaciones y vienen en muchas formas: los materiales del núcleo y la piel pueden variar ampliamente y el núcleo puede ser un panal o un relleno sólido. Los paneles cerrados se denominan casetes .

Aplicaciones

Epcot 's de la nave espacial Tierra es un ejemplo del uso de la ACP en la arquitectura. Es una esfera geodésica compuesta por 11,324 mosaicos ACP.

Una aplicación obvia es en aviones, donde el rendimiento mecánico y el ahorro de peso son esenciales. También existen aplicaciones de transporte y automoción. [3]

En edificación y construcción, estos productos prefabricados están diseñados para su uso como envolventes de edificios. Aparecen en edificios industriales y de oficinas, en cuartos limpios y frigoríficos y también en viviendas particulares, ya sean de reforma o de obra nueva. Combinan un producto de alta calidad con una gran flexibilidad en cuanto al diseño. Generalmente tienen una buena eficiencia energética y sostenibilidad. [4]

En el embalaje, las aplicaciones incluyen tableros de polipropileno estriado y tableros de polipropileno alveolar. [5]

Tipos

Paneles de biopolímero impresos en 3D

Debido a la capacidad de las impresoras 3D para fabricar paneles sándwich complejos, recientemente ha habido un florecimiento de la investigación en esta área que cubre la absorción de energía, [6] fibra natural, [7] con fibras sintéticas continuas, [8] y para vibración. [9] La promesa de esta tecnología es para nuevas complejidades geométricas en paneles sándwich que no son posibles con otros procesos de fabricación.

sorbo

Los paneles de aislamiento estructural o los paneles de aislamiento estructural (comúnmente denominados SIP ) son paneles que se utilizan como material de construcción .

ACP

Panel de obra de material compuesto de aluminio (Dibond)
Vista detallada del panel del sitio de construcción

Los paneles compuestos de aluminio ( ACP ), hechos de material compuesto de aluminio ( ACM ), son paneles planos que constan de dos láminas delgadas de aluminio revestidas en espiral unidas a un núcleo que no es de aluminio. Los ACP se utilizan con frecuencia para revestimientos externos o fachadas de edificios, aislamiento y señalización . [10]

El ACP se utiliza principalmente para revestimientos o particiones arquitectónicas externas e internas , falsos techos, señalización, revestimientos de máquinas, construcción de contenedores, etc. , falsos techos, etc. El ACP también se utiliza ampliamente en la industria de la señalización como alternativa a sustratos más pesados ​​y costosos.

El ACP se ha utilizado como un material liviano pero muy resistente en la construcción, particularmente para estructuras transitorias como stands de ferias comerciales y elementos temporales similares. Recientemente también se ha adoptado como material de respaldo para el montaje de fotografías de bellas artes, a menudo con un acabado acrílico mediante procesos como Diasec u otras técnicas de montaje frontal. El material ACP se ha utilizado en estructuras famosas como Spaceship Earth , el Jardín Botánico VanDusen y la sucursal de Leipzig de la Biblioteca Nacional Alemana . [11]

Estas estructuras hicieron un uso óptimo de ACP a través de su costo, durabilidad y eficiencia. Su flexibilidad, bajo peso y fácil formación y procesamiento permiten un diseño innovador con mayor rigidez y durabilidad. Cuando el material del núcleo sea inflamable, se debe considerar el uso. El núcleo estándar de ACP es de polietileno (PE) o poliuretano (PU). Estos materiales no tienen buenas propiedades de resistencia al fuego (FR) a menos que se traten especialmente y, por lo tanto, generalmente no son adecuados como material de construcción para viviendas; varias jurisdicciones han prohibido su uso por completo. [12]Arconic, propietario de la marca Reynobond, advierte al posible comprador. En cuanto al núcleo, dice que la distancia del panel al suelo es un determinante de "qué materiales son más seguros de usar". En un folleto tiene un gráfico de un edificio en llamas, con la leyenda "[a] s pronto como el edificio es más alto que las escaleras de los bomberos, tiene que ser concebido con un material incombustible". Muestra que el producto de polietileno Reynobond es de hasta aproximadamente 10 metros; el producto ignífugo (c. 70% de núcleo mineral) desde allí hasta c. 30 metros, la altura de la escalera; y el producto europeo con clasificación A2 (c. 90% de núcleo mineral) para cualquier cosa por encima de eso. En este folleto, Seguridad contra incendios en edificios de gran altura: Nuestras soluciones contra incendios , la especificación del producto solo se proporciona para los dos últimos productos.[13]

Los materiales del revestimiento, en particular el núcleo, fueron implicados como la principal causa de la rápida propagación de las llamas en el incendio de la Torre Grenfell de 2017 en Londres. [14] También ha estado involucrado en incendios de edificios de gran altura en Melbourne , Australia; Francia; Los Emiratos Arabes Unidos; Corea del Sur; y Estados Unidos. [15] Los núcleos resistentes al fuego, como la lana mineral (MW), son una alternativa, pero suelen ser más caros y, a menudo, no son un requisito legal.

Las láminas de aluminio se pueden recubrir con fluoruro de polivinilideno (PVDF), resinas de fluoropolímero (FEVE) o pintura de poliéster. El aluminio se puede pintar en cualquier tipo de color, y los ACP se producen en una amplia gama de colores metálicos y no metálicos, así como patrones que imitan otros materiales, como la madera o el mármol . El núcleo es comúnmente polietileno de baja densidad (PE) o una mezcla de polietileno de baja densidad y material mineral para exhibir propiedades ignífugas. [10]

3A Composites (anteriormente Alcan Composites & Alusuisse) inventó los compuestos de aluminio en 1964, como una invención conjunta con BASF, y la producción comercial de Alucobond comenzó en 1969. El producto fue patentado en 1971, una patente que expiró en 1991. Después de la expiración de la Varias empresas patentadas iniciaron la producción comercial como Reynobond (1991), Alpolic (Mitsubishi Chemicals, 1995), etalbond (1995). Hoy, se estima [¿ por quién? ] que más de 200 empresas en todo el mundo están produciendo ACP.

Historia

Las técnicas de construcción de paneles sándwich han experimentado un desarrollo considerable en los últimos 40 años. Anteriormente, los paneles sándwich se consideraban productos adecuados solo para construcciones funcionales y edificios industriales. Sin embargo, sus buenas características de aislamiento, su versatilidad, calidad y apariencia visual atractiva, han dado como resultado un uso creciente y generalizado de los paneles en una gran variedad de edificios.

Código de Prácticas

  • Los paneles sándwich requieren la marca CE para venderse en Europa. La norma europea de paneles sándwich es EN14509: 2013 Paneles aislantes autoportantes de doble revestimiento con cara metálica - Productos fabricados en fábrica - Especificaciones.
  • La calidad de los paneles sándwich se puede certificar aplicando el nivel de calidad EPAQ

Caracteristicas

Las cualidades que han producido el rápido crecimiento en el uso de paneles sándwich, particularmente en la construcción, incluyen:

Resistencia termica

  • Los paneles sándwich tienen valores de λ desde 0.024 W / (m · K) para poliuretano hasta 0.05 W / (m · K) para lana mineral. Por tanto, pueden alcanzar distintos valores U según el núcleo y el espesor del panel.
  • La instalación de un sistema con paneles sándwich minimiza los puentes térmicos a través de las juntas.

Aislamiento acústico

  • La medida de reducción de sonido evaluada se encuentra en aprox. 25 dB para elementos PU y aprox. 30 dB para elementos MW.

Propiedades mecánicas

  • El espacio entre los soportes puede ser de hasta 11 m (paredes), según el tipo de panel utilizado. Las aplicaciones normales tienen espacios entre los soportes de aprox. 3 m - 5 m.
  • El espesor de los paneles es de 40 mm hasta más de 200 mm.
  • La densidad de los paneles sándwich varía desde 10 kg / m 2 hasta 35 kg / m 2 , dependiendo del espesor de la espuma y del metal, disminuyendo el tiempo y esfuerzo en: transporte, manipulación e instalación.
  • Todas estas propiedades geométricas y materiales influyen en el comportamiento de falla global / local de los paneles sándwich bajo diferentes condiciones de carga, tales como indentación, [16] impacto, [17] fatiga [18] y flexión. [19]

Comportamiento del fuego

  • Los paneles sándwich tienen diferentes comportamientos al fuego, resistencias y reacciones en función de: la espuma, el espesor del metal, el revestimiento, etc. El usuario deberá elegir entre los diferentes tipos de paneles sándwich, en función de las necesidades.
  • La investigación realizada por la Asociación de Aseguradoras Británicas y el Building Research Establishment en el Reino Unido destacó que "los paneles sándwich no inician un incendio por sí mismos, y donde estos sistemas han estado implicados en la propagación del fuego, el incendio a menudo ha comenzado en áreas de alto riesgo como como zonas de cocción, propagándose posteriormente como consecuencia de una mala gestión del riesgo de incendios, medidas de prevención y contención ". [20]
  • Existe evidencia de que cuando se utilizan paneles sándwich para revestir un edificio, puede contribuir a la rápida propagación del fuego hacia el exterior del edificio. Como dijo un arquitecto, al elegir el material del núcleo para un panel sándwich "yo solo uso los de lana mineral porque tu instinto te dice que no es correcto envolver un edificio en plástico". [21] En 2000, Gordon Cooke, un consultor líder en seguridad contra incendios, informó que "el uso de paneles sándwich con núcleo de espuma plástica ... es difícil de justificar cuando se considera la seguridad de la vida". Dijo que los paneles "pueden contribuir a la severidad y velocidad del desarrollo del fuego" y esto ha llevado a "pérdidas masivas por incendio". [22]
  • El diseño de una cavidad entre el revestimiento y la pared exterior del edificio (o su revestimiento de aislamiento) también es significativo: las llamas pueden ocupar la cavidad y ser arrastradas hacia arriba por convección, alargándose para crear incendios secundarios, y hacerlo "independientemente de la materiales utilizados para revestir las cavidades ". [23]

Impermeabilidad

  • El sistema de ensamblaje de paneles sándwich ayuda a crear edificios herméticos al aire y al agua.

Ver también

  • Teoría del sándwich
  • Nido de abeja compuesto
  • Criterios de rendimiento en colinas
  • Teoría de la placa
  • Aislamiento térmico
  • Aislamiento acústico
  • Lana mineral

Referencias

  1. ^ Thomsen, OT; Bozhevolnaya, E .; Lyckegaard, A. (2005). Estructuras sándwich 7: avanzando con estructuras y materiales sándwich . Saltador. ISBN 978-1-4020-3444-2.
  2. ^ Aly, Mohamed F .; Hamza, Karim T .; Farag, Mahmoud M. (abril de 2014). "Un procedimiento de selección de materiales para vigas intercaladas mediante optimización paramétrica con aplicaciones en la industria de la automoción". Materiales y diseño (1980-2015) . 56 : 219-226. doi : 10.1016 / j.matdes.2013.10.075 .
  3. ^ "Gorcell de Renolit" . Renolit.com . Consultado el 3 de octubre de 2014 .
  4. ^ "Panel de nido de abeja Stinger" . coroplast.com. Archivado desde el original el 27 de octubre de 2012 . Consultado el 3 de octubre de 2014 .
  5. ^ "Paneles sándwich de embalaje" . Karton.it . Consultado el 3 de octubre de 2014 .
  6. ↑ Yazdani Sarvestani, H .; Akbarzadeh, AH; Niknam, H .; Hermenean, K. (septiembre de 2018). "Paneles sándwich poliméricos arquitectónicos impresos en 3D: absorción de energía y rendimiento estructural". Estructuras compuestas . 200 : 886–909. doi : 10.1016 / j.compstruct.2018.04.002 .
  7. ^ Azzouz, Lyes; Chen, Yong; Zarrelli, Mauro; Pearce, Joshua M .; Mitchell, Leslie; Ren, Guogang; Grasso, Marzio (abril de 2019). "Propiedades mecánicas de estructuras no estocásticas de biopolímero de celosía de celosía impresa en 3D para paneles sándwich con pieles compuestas de fibra natural" (PDF) . Estructuras compuestas . 213 : 220-230. doi : 10.1016 / j.compstruct.2019.01.103 . hdl : 2299/21029 .
  8. ^ Sugiyama, Kentaro; Matsuzaki, Ryosuke; Ueda, Masahito; Todoroki, Akira; Hirano, Yoshiyasu (octubre de 2018). "Impresión 3D de estructuras sándwich compuestas utilizando fibra de carbono continua y tensión de fibra". Compuestos Parte A: Ciencia aplicada y fabricación . 113 : 114-121. doi : 10.1016 / j.compositesa.2018.07.029 .
  9. ^ Zhang, Xiaoyu; Zhou, Hao; Shi, Wenhua; Zeng, fumando; Zeng, Huizhong; Chen, Geng (octubre de 2018). "Pruebas de vibración de la estructura de satélite impresa en 3D hecha de paneles sándwich de celosía". Revista AIAA . 56 (10): 4213–4217. Código Bib : 2018AIAAJ..56.4213Z . doi : 10.2514 / 1.J057241 .
  10. ^ a b "Productos de diseños de metal arquitectónico" . Diseños arquitectónicos en metal. Archivado desde el original el 24 de julio de 2014 . Consultado el 18 de junio de 2014 .
  11. ^ "ALUCOBOND® A2" . Alucobond . Consultado el 31 de enero de 2013 .
  12. ^ Walker, Alissa. "¿Cuándo solucionará Dubái el problema de los rascacielos en llamas?" . Gizmodo . Gawker Media . Consultado el 6 de enero de 2016 .
  13. ^ "Seguridad contra incendios en edificios de gran altura: nuestras soluciones contra incendios" (PDF) . Productos Arquitectónicos Arconic SAS . Diciembre de 2016. Archivado desde el original (PDF) el 6 de abril de 2019 . Consultado el 23 de junio de 2017 .
  14. ^ "Investigación de la torre Grenfell: hallazgos de la silla hasta ahora" . The Guardian . 30 de octubre de 2019 . Consultado el 8 de septiembre de 2021 .
  15. ^ Wahlquist, Calla (15 de junio de 2017). "Revestimiento en el fuego de gran altura de Londres también se culpó por el incendio de Melbourne 2014" . The Guardian . Consultado el 15 de junio de 2017 .
  16. ^ Rajaneesh, A .; Sridhar, I .; Akisanya, AR (enero de 2016). "Fallo de indentación de placas sándwich de material compuesto circular". Materiales y Diseño . 89 : 439–447. doi : 10.1016 / j.matdes.2015.09.070 . hdl : 2164/7951 .
  17. ^ Rajaneesh, A .; Sridhar, I .; Rajendran, S. (marzo de 2014). "Rendimiento relativo de placas sándwich de metal y espuma polimérica bajo impacto de baja velocidad". Revista Internacional de Ingeniería de Impacto . 65 : 126-136. doi : 10.1016 / j.ijimpeng.2013.11.012 .
  18. ^ Rajaneesh, A .; Satrio, W .; Chai, GB; Sridhar, I. (abril de 2016). "Predicción de la vida a largo plazo de laminados de CFRP tejidos bajo fatiga por flexión de tres puntos". Compuestos Parte B: Ingeniería . 91 : 539–547. doi : 10.1016 / j.compositesb.2016.01.028 .
  19. ^ Rajaneesh, A .; Sridhar, I .; Rajendran, S. (junio de 2014). "Mapas de modo de falla para placas sándwich de composites circulares bajo flexión". Revista Internacional de Ciencias Mecánicas . 83 : 184-195. doi : 10.1016 / j.ijmecsci.2014.03.029 .
  20. ^ Asociación de aseguradoras británicas (mayo de 2003). "Informe técnico: comportamiento frente al fuego de los sistemas de paneles sándwich" (PDF) .
  21. ^ Booth, Robert; Muestra, Ian; Pegg, David; Watt, Holly (15 de junio de 2017). "Los expertos advirtieron al gobierno contra el material de revestimiento utilizado en Grenfell" . The Guardian .
  22. ^ Gordon ME Cooke (noviembre de 2000). "Paneles sándwich para revestimientos externos: problemas de seguridad contra incendios e implicaciones para el proceso de evaluación de riesgos" (PDF) .
  23. ^ Probyn Miers (invierno de 2016). "Riesgos de incendio de paneles de revestimiento externos: una perspectiva desde el Reino Unido" . Perspectiva . ( 3.3.2 Cavidades ).

enlaces externos

  • PPA-Europe: Asociación europea de paneles y perfiles
  • IFBS: Internationaler Verband für den Metallleichtbau
  • SNPPA: Syindicat National du Profilage des products Plats en Acier
  • EURIMA: Asociación Europea de Fabricantes de Aislamientos
  • PU Europe: industria europea de aislamiento de poliuretano
  • ISOPA: Asociación Europea de Productores de Diisocianatos y Poliol [ enlace muerto permanente ]
  • MFB: Alianza de asociaciones europeas del metal
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