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PoliMac resiste 100.000 ciclos de abrasión, diez veces más que los recubrimientos de polímeros tradicionales

Nuevo revestimiento para las soluciones de acero de doble trenzado: PoliMac

Nuria Ferrer; Ingeniera Geóloga, A. Bianchini Ingeniero – Maccaferri

Juan Carlos Portela; Geólogo, A. Bianchini Ingeniero - Maccaferri

27/11/2018
Nuestro planeta está cambiando y las condiciones ambientales y climáticas se están volviendo, cada vez, más agresivas a causa del cambio climático, que ya es más que una evidencia. Además, la frecuencia y severidad de la exposición de las soluciones en ingeniería están aumentando. Dentro de 120 años, ¿cuáles serán las condiciones de exposición de nuestra estructura? ¿Consideramos esta incertidumbre dentro nuestros diseños y cálculos? ¿Seleccionamos un producto que sea más duradero para reducir su riesgo?

PoliMac® es una marca registrada de Maccaferri

1.- Introducción

Las características técnicas de los materiales empleados en ingeniería deben responder a estas necesidades de un mundo cambiante y a las exigencias de las soluciones en ingeniera. De hecho, hoy debemos considerar que la exposición y las condiciones de trabajo serán peores en las próximas décadas. ¿Ha considerado estos parámetros dentro de su diseño?
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Para lograr una estructura duradera adecuada, se debe tener en cuenta la condición ambiental esperada. Esta afirmación también se menciona en los estándares europeos relacionados con la construcción como por ejemplo el Eurocódigo 0 - Base para el diseño estructural. Los puntos 2.3 y 2.4 de Eurocódigo 0 resaltan la necesidad de tomar en consideración la condición ambiental esperada. El diseñador debe considerar que el cambio climático hará que la exposición ambiental sea más agresiva en las próximas décadas. “Para lograr una estructura duradera adecuada, se deben tener en cuenta las condiciones ambientales esperadas junto con medidas de protección particulares”.

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Los clientes exigen una mayor resistencia, un mejor rendimiento y un mayor valor que nunca. Existe una necesidad, cada vez mayor, de que las soluciones en ingeniera sean más robustas para enfrentarse el deterioro del clima, con condiciones cada vez más adversas a los que se enfrentan los materiales de ingeniería civil.

Además, el mercado exige soluciones de ingeniería que admitan y se adapten a las necesidades cambiantes de la aplicación inicial, posibilitando un abanico de soluciones ante un abanico de problemas.

2.- Nuestras soluciones en alambre de doble trenzado en ingeniería

Una parte importante de nuestras soluciones de alambre de doble trenzado (mallas de sostenimiento en taludes, gaviones, muros de terreno reforzado tipo Terramesh) incluidas todas en la norma UNE EN 10223-3 se utilizan en entornos de trabajo cada vez más agresivos y altamente abrasivos que requieren una solución con características técnicas mejoradas.

Maccaferri patentó los primeros gaviones a finales del siglo XIX. Desde entonces, Maccaferri ha desarrollado recubrimientos avanzados metálicos y plásticos para maximizar la longevidad y el rendimiento de sus soluciones. Desde 1879, nuestras soluciones de malla de doble torsión de alambre de acero se han mejorado continuamente. Se han introducido mejores recubrimientos para satisfacer la evolución de la demanda en el mercado.

Si bien nuestra aleación GALMAC 4R (Zn90Al10) según la UNE EN 10223-3 tiene una durabilidad de 50 años en ambientes de tipo C3 ¿Qué pasa cuando se supera el umbral de este ambiente para los que estaba proyectada la solución? Los cambios ambientales a corto plazo nos plantean un nuevo desafío para los recubrimientos, empleando polímeros aplicados a los productos de alambre de acero con el fin de responder a unas condiciones de exposición más severas tales y como que se esperan en las próximas décadas.

3.- Cambio climatico y evolucion en las aleaciones y revestimientos de acero

3.1.- Hidráulica y transporte de sedimentos

Como consecuencia del cambio climático, las precipitaciones más abundantes y frecuentes están causando un aumento de eventos turbulentos, como las inundaciones. De hecho, el cambio climático también puede desempeñar un papel muy importante en el transporte de sedimentos, ya que afecta el momento y la magnitud de las inundaciones y otros eventos climáticos.

Podemos decir que, en general, cuanto mayor es el flujo, más sedimentos serán transportados por la corriente de agua. El flujo de agua puede ser lo suficientemente fuerte como para suspender partículas a medida que se mueven río abajo, o simplemente empujarlas a lo largo del fondo de un canal.

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El efecto de fricción de los sedimentos que se mueven hacia abajo puede desgastar el revestimiento del producto de malla de alambre. Una vez que el recubrimiento de polímero se raspa, el alambre de acero debajo se someterá a una rápida degradación. Además, en trabajos geotécnicos, el inesperado empeoramiento de las condiciones de instalación y uso puede ocasionar daños significativos a los recubrimientos de alambre.

3.2..- Exposición al medio ambiente: Radiación UV

El aumento de la exposición a diferentes factores y medios puede dañar el acero, comprometiendo así toda la estructura ya sea de sostenimiento o de control. Así pues, los cambios ambientales presentan nuevos desafíos en los requisitos de los recubrimientos protectores orgánicos a largo plazo, con respecto a las condiciones de exposición más severas, a saber:

  • Pérdida de masa por desgaste abrasivo.
  • Reducción de las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción / alargamiento) con el tiempo.
  • Fragilidad por baja temperatura.
  • Degradación causada por rayos UV intensos.

Finalmente, cuando los recubrimientos ya no son efectivos, el alambre de acero estará expuesto a una degradación acelerada debido a los efectos de corrosión y abrasión.

La fragilización causada por los rayos UV intensos, la reducción de las propiedades mecánicas con el tiempo y la pérdida de masa debido al desgaste abrasivo son el efecto de los cambios ambientales en los recubrimientos de polímeros tradicionales. Cuando los recubrimientos ya no sean efectivos, el alambre de acero debajo estará expuesto a una degradación acelerada.

3.3.- Contaminación urbana e industrial

Además, los materiales de construcción están más a menudo expuestos a entornos químicos agresivos que exigen una durabilidad y un rendimiento más exigentes.

El crecimiento exponencial de las áreas urbanas y los crecientes procesos industriales y agrícolas están dando lugar a entornos químicos cada vez más agresivos. Esta contaminación del medio ambiente, incluido la atmósfera, exige una mayor durabilidad y rendimiento de las obras.

Por ejemplo, el crecimiento exponencial de las áreas urbanas causó un aumento en la contaminación atmosférica y fenómenos relacionados, tales como la lluvia ácida y la contaminación del suelo.

En los cursos de agua, los contaminantes a menudo provienen de la contaminación de fuentes puntuales (como aguas residuales industriales u otras fuentes de efluentes), aunque también pueden entrar en el agua a través de la escorrentía superficial sobre suelos contaminados (residuos de minas, vertederos y áreas urbanas), derrames químicos o depósitos de la contaminación del aire.

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4.- PoliMac

Para responder a las necesidades de un mundo cambiante, Maccaferri desarrolló PoliMac, un nuevo recubrimiento de polímero para malla hexagonal de doble torsión que puede lograr las demandas de rendimiento técnico de los proyectos de control de erosión e hidráulicos, geotécnicos y de erosión. Ofrece más valor que nunca. El nuevo revestimiento PoliMac es una mezcla de polímeros con una excelente adherencia al alambre, especialmente adaptado para soportar ambientes extremadamente agresivos. El recubrimiento PoliMac es el recubrimiento más avanzado y resistente que puede enfrentar los desafíos de un mundo cambiante. Los productos PoliMac tendrán una identificación en el cable del orillo con PoliMac impreso en él.

  • PoliMac maximiza la longevidad y eficiencia del producto a través de su rendimiento mecánico mejorado y una mayor resistencia química.
  • PoliMac cumple con los requisitos del proyecto ambiental. De hecho, está libre de metales pesados y respetuoso con el medio ambiente.
  • PoliMac es un nuevo recubrimiento de polímero que muestra una excelente adhesión al alambre y una excelente resistencia a la abrasión.

Los recubrimientos de polímero PoliMac se aplican a numerosos productos Maccaferri para permitir el desarrollo de soluciones que cumplan con las demandas de durabilidad, rendimiento y eficiencia de costos de los proyectos de ingeniería civil de hoy en día: Gaviones, Green Terramesh, Reno Mattresses, Terramesh System, Mallas de Doble Trenzado y MacMat R están disponibles con recubrimiento PoliMac para soportar las condiciones de aplicación más severas.

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4.1.- PoliMac: abrasion, temperatura, UV, daños en instalación y ataque químico

Se han realizado extensas pruebas sobre el nuevo revestimiento de polímero. Los resultados demuestran que PoliMac puede soportar las condiciones de aplicación más severas, incluidos los entornos químicos y mecánicos agresivos y el impacto químico y la radiación UV a largo plazo.

Nuestro revestimiento presenta 5 pilares técnicos cumpliendo con las normas EN 10223-3 y EN 10245-3 que a continuación vamos a desgranar:

  • Resistencia a la abrasión

Los ensayos han sido realizados mediante un pistón neumático, adaptando la norma UNE EN 60229 así como con maquinaria especial para simular la abrasión de un flujo cargado de sedimentos. Los resultados han demostrado que PoliMac ofrece 10 veces mejor resistencia que los polímeros tradicionales.

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Así mismo se han sometido pruebas al ensayo del Coeficiente de Desgaste de Los Angeles ASTM C131. La prueba compara el desgaste abrasivo entre PoliMac, PVC y las aleaciones metálicas (Zn y Zn / Al) cuando las muestras se combinan en una máquina que se parece a una mezcladora de cemento por fricción entre los materiales.

Las dimensiones de las piezas de ensayo están estandarizadas:

  • 6 mm de espesor
  • Diámetro 16mm

Las muestras se pesan antes y después de la prueba de abrasión para medir la masa perdida. Todos los revestimientos, excepto el PoliMac perdieron masa tras el ensayo.

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La norma EN 10223-3 no proporciona ninguna guía para el rendimiento de abrasión del cable para aplicaciones de ingeniería civil y ambiental. Por lo tanto, tuvimos que desarrollar nuevos métodos de prueba derivados de otros sectores de ingeniería donde se prueba la resistencia a la abrasión. En particular, el nuevo método de prueba se toma de EN 60229 que se refiere a cables y cables eléctricos.

Las pruebas demostraron que PoliMac ofrece una resistencia a la abrasión 10 veces mejor que el PVC. Esto hace que PoliMac sea muy adecuado para trabajos hidráulicos y, en general, entornos de trabajo altamente abrasivos.

  • Resistencia a baja temperatura

Los ensayos se han realizado según la ASTM D 746 ‘Método de prueba estándar para la temperatura de fragilidad de plásticos y elastómeros por impacto’. La prueba proporciona la evaluación de los efectos a largo plazo introducidos por temperaturas bajas y establece la temperatura a la cual el 50% de las muestras probadas probablemente fallaría. Nuestro polímero soporta temperaturas de -35°C.

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  • Resistencia UV

Se determina mediante los ensayos de la UNE EN ISO 4892-3 ‘Plásticos - Métodos de exposición a fuentes de luz de laboratorio (lámparas fluorescentes UV)’ y UNE EN ISO 527-1 ‘Determinación de las propiedades de tracción’. Nuestro polímero fue expuesto a radiación UV en un aparato diseñado para simular los efectos de la intemperie que se producen cuando los materiales se exponen en entornos reales de uso final a la radiación solar global. Posteriormente, la resistencia a la tracción de PoliMac se midió después de 2.500 horas de exposición a UV, presentando una resistencia superior (35%) a un polímero convencional.

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  • Resistencia a los daños en la instalación

Para determinar este parámetro se ha empleado la ASTM D 2240 ‘Método de prueba estándar para propiedades de caucho - Dureza del durómetro’. Este método de prueba se basa en la penetración de un tipo específico de indentador cuando se fuerza en el material en condiciones específicas. La dureza de la indentación está inversamente relacionada con la penetración y depende del módulo elástico y del comportamiento viscoelástico del material. Los ensayos arrojan valores de un 23% superiores de dureza contra un polímero convencional.

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  • Resistencia química

Nuestro polímero ha resistido los ataques de los ácidos y bases más comunes en la actividad industrial y humana. Estos son algunos de los compuestos ensayados contra el revestimiento PoliMac ante los cuales ha demostrado ser un revestimiento fiable sin comprometer en ningún caso a la aleación Zn/Al que protege el revestimiento.

Ácido Sulfúrico: Presente en diversas aplicaciones industriales, tales como refino de petróleo y baterías de vehículos. Es un ácido mineral fuerte y altamente corrosivo y un agente oxidante.

Ácido Fórmico: Utilizado en la producción de germicidas y desinfectantes. Es altamente corrosivo.

Ácido Nítrico: Ampliamente utilizado en la refinación y extracción de minerales en general, y en la fabricación de explosivos y fertilizantes. Es un ácido mineral altamente corrosivo y agente oxidante.

Ácido Acético: Se utiliza principalmente en la producción de vinagre comercial. También se usa comúnmente en la fabricación de botellas de PET o como disolvente de uso general. Es corrosivo e inflamable.

Hidróxido de Sodio: Se utiliza en aplicaciones industriales como el tratamiento de efluentes, la fabricación de detergentes y jabones, y el tratamiento de celulosa. Es altamente corrosivo. El PVC no soporta temperaturas superiores a 60°C, pero PoliMac es resistente.

Alcohol Bencílico: Se utiliza principalmente en la producción de jabones, perfumes, disolventes de tinta y como base de resina epoxi. El PVC no resiste, pero PoliMac ofrece una gran resistencia.

Amoníaco: Una solución alcalina altamente corrosiva, que se encuentra en la producción y composición de tintes, productos de limpieza y fertilizantes. El PVC no ofrece resistencia, pero PoliMac resiste perfectamente.

Ph: Resistencia a la abrasión después de la exposición de PoliMac a diferentes pH. Este test se ha desarrollado por Maccaferri en ausencia de un test homologado para tal ensayo.

Las muestras del mismo lote se dividen y se sumergen en soluciones acuosas (ácidas y alcalinas) de pH 2, 4, 6, 8, 10 y 12. A intervalos de 500, 1.000, 2.000, 3.000 y 5.000 horas de exposición, una muestra se somete a la prueba de abrasión. La resistencia a la abrasión se mide para controlar la interferencia de diferentes entornos con el revestimiento de plástico observándose un mejor rendimiento de PoliMac en comparación con el recubrimiento de polímero tradicional.

 

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4.2.- Normativa

Trabajando con el Centro de Innovación de Maccaferri (MIC), PoliMac ha sido ampliamente probado para obtener el cumplimiento de las normativas internacionales (EN 10223-3, EN 10245-3):

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4.3.- Características técnicas del revestimiento PoliMac

  • El espesor nominal del revestimiento PoliMac es de 0,50 mm.
  • Las características técnicas y la resistencia al envejecimiento del recubrimiento PoliMac cumplen con la norma EN 10245-1.
  • Color: gris RAL 7037.
  • Resistencia a la radiación UV: la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura del compuesto base después de 2.500 horas de exposición a QUV-A (modo 1 de ISO 4892-3) no cambian más del 25% de la prueba inicial resultados.
  • Resistencia química: el PoliMac resiste los agentes químicos en concentraciones que son representativas del suelo y el agua que normalmente se encuentran en las obras civiles.
  • Prueba avanzada de envejecimiento acelerado en niebla salina: cuando la malla de alambre recubierta con PoliMac se somete a la prueba de niebla salina (ISO 9227) después de 6.000 horas de exposición, la malla no muestra más del 5% de DBR (óxido pardo oscuro).
  • Resistencia a la abrasión: el recubrimiento PoliMac no expone el alambre metálico cuando se prueba de acuerdo con el procedimiento descrito en el punto 4.1.2.1 de la EN 60229: 2008, después de 100.000 ciclos aplicando una fuerza vertical del ángulo de acero de 20N.

5.- Resumen

El nuevo PoliMac es un revestimiento de polímero avanzado para productos de malla de alambre de acero en usos de Ingeniería Civil.

Los clientes del mundo de construcción dentro de los sectores de infraestructura, minería y medio ambiente exigen un mayor rendimiento de las soluciones que se prescriben. Requieren una vida de diseño más larga, menor compromiso de mantenimiento, mayor valor y un menor impacto ambiental. Además, las condiciones bajo las cuales se espera que operen esas soluciones son cada vez más exigentes: mayor contaminación, mayores cargas de trabajo y empeoramiento de las condiciones ambientales.

En pocas palabras: al diseñar una estructura con una vida útil de diseño de 120 años, ¿no deberíamos considerar las peores condiciones de exposición del año 2138 y no las del presente?

Para abordar con garantías estas demandas y reducir el riesgo a los que se enfrentan nuestros clientes y proyectistas, Maccaferri ha desarrollado PoliMac, un nuevo revestimiento polimérico para productos de malla de alambre de acero, incluidos gaviones, colchones Reno, sistemas de protección contra caídas de roca y soluciones de refuerzo del suelo.

El recubrimiento de polímero PoliMac se aplica a alambre de acero galvanizado antes de ser tejido en productos de malla de doble trenzado. Utilizando una exclusiva formula de polímero y tecnología de extrusión exclusiva de Maccaferri, los productos recubiertos con PoliMac ofrecen una mayor resistencia a la abrasión, mejor rendimiento a baja temperatura, resistencia a los rayos ultravioleta y resistencia a los ataques químicos que los productos tradicionales de malla de alambre recubierto con polímero.

El resultado es que los muros de contención ejecutados con gaviones durarán más tiempo, los trabajos hidráulicos con Gaviones Recubrimiento (Colchones Reno) resistirán la abrasión causada por la carga sedimentaria del río, la solución de muro de terreno reforzado con paramento verde o mineral, Terramesh, se puede usar con rellenos más agresivos y las soluciones de mitigación de desprendimientos de rocas durarán más tiempo en los entornos costeros. Tenemos ante nosotros una solución que es más resistente, duradera, requiere menos mantenimiento y capaz de soportar el futuro empeoramiento de las condiciones ambientales que afecte a nuestra infraestructura.

Probado en reconocidos laboratorios y universidades de acuerdo con los estándares internacionales, PoliMac resiste 100.000 ciclos de abrasión; diez veces más que los recubrimientos de polímeros tradicionales.

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A. Bianchini Ingeniero, S.A.

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