estudio sobre el diseÑo estructural y...

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TRABAJO FIN DE CARRERA

“ESTUDIO SOBRE EL DISEÑO ESTRUCTURAL Y CONSTRUCTIVO DE URNAS Y TANQUES CONTENEDORES DE AGUA PARA FINES

EXPOSITORIOS”

E.U. ARQUITECTURA TÉCNICA Pedro Barrié de la Maza Noviembre 2011

TITULACIÓN: ARQUITECTURA TÉCNICA

Alumno: Damián Brenlla Ramos Tutor: Manuel Muñoz Vidal

VOLUMEN II

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Damián Brenlla Ramos

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ÍNDICE

ÍNDICE VOLUMEN I

Página

PRÓLOGO……………………………………………………………………………………………………………………..8

OBJETO DEL TRABAJO Y CAMPO DE APLICACIÓN...........................................................................12

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN, HISTORIA Y ANTECEDENTES…………………………………….16

CAPÍTULO II. TIPOLOGÍAS.............................................................................................................................27

2.1 Tanques aislados…………………………………………………………………………………………………...30

2.2 Tanques vinculados……………………………………………………………………………………………….61

CAPÍTULO III. ANÁLISIS ESTRUCTURAL. CONSIDERACIONES TEÓRICAS..........................80

3.1 Objeto………………………………………………………………………………………………………...………...81

3.2 Tipos de dimensionamiento…………………………………………………………………………………..85

3.3 Métodos de análisis……………………………………………………………………………………………….89

3.4 Condiciones de cálculo………………………………………………………………………………………...136

CAPÍTULO IV. ANÁLISIS ESTRUCTURAL. DIMENSIONAMIENTO……………...…..175

4.1 Planteamiento………………………………………………………………………………………………...…...176

4.2 Frentes de vidrio apoyados en tres bordes………………………………………………………........179

4.3 Frentes de vidrio según tamaños apoyados en tres bordes…………………………………….188

4.4 Frentes de vidrio apoyados en tres bordes y reforzados en otro………………………...….189

4.5 Frentes de metacrilato apoyados en tres bordes……………………………………………...……201

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ÍNDICE

4.6 Frentes de vidrio apoyados en cuatro bordes………………………………………………………...207

4.7 Frentes de vidrio según tamaños apoyados en cuatro bordes………………………...………219

4.8 Frentes de metacrilato circulares para ojos de buey………………………………………………221

4.9 Frentes de metacrilato según tamaños apoyados en cuatro bordes………………………...225

4.10 Frentes plásticos reforzados apoyados en sus cuatro bordes………………………………..232

4.11 Frentes plásticos según tamaños reforzados apoyados en sus cuatro bordes………..241

4.12 Urnas enterizas plásticas…………………………………………………………………………………….243

4.13 Urnas enterizas plásticas coaccionadas totalmente……………………………………………...249

4.14 Frentes de metacrilato curvos en disposición cilíndrica……………………………………….255

4.15 Frentes de metacrilato curvos en disposición cilíndrica según tamaños…………….....260

4.16 Frentes de metacrilato curvos en disposición vertical totalmente apoyados…………262

4.17 Frentes de metacrilato curvos según tamaños en disposición vertical……………….....270

4.18 Frentes de metacrilato curvos en disposición horizontal, túneles…………………………272

4.19 Frentes de metacrilato curvos en disposición horizontal según profundidad………..278

4.20 Tanques de hormigón armado de planta rectangular…………………………………………...280

4.21 Tanques de hormigón armado cilíndricos……………………………………………………………288

4.22 Análisis comparativo ensayo-simulación……………………………………………………...……..293

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ÍNDICE

ÍNDICE VOLUMEN II

CAPÍTULO V. CONSTRUCCIÓN Y MATERIALES…………………………………………………8

5.1 Objeto………………………………………………………………………………………………………………...…...9

5.2 Aspectos constructivos de las urnas de vidrio……………………………………………………...….12

5.3 Aspectos constructivos de frentes de vidrio…………………………………………………………....44

5.4 Aspectos constructivos de los frentes plásticos y las urnas enterizas…………………….….51

5.5 Juntas elásticas………………………………………………………………………………………………………90

5.6 Aspectos constructivos de los tanques de hormigón armado………………………………...157

5.7 Resolución de puntos singulares…………………………………………………………………………...211

CAPÍTULO VI. ANÁLISIS DE COSTES Y PRECIOS..............................................................214

6.1 Objeto…………………………………………………………………………………………………………………215

6.2 Consideraciones previas……………………………………………………………………………………...216

6.3 Precio descompuesto de urna de vidrio…………………………………………………………….....218

6.4 Precio descompuesto de urna enteriza de metacrilato……………………………………….....222

6.5 Precio descompuesto de tanque de hormigón armado…………………………………...….….226

CAPÍTULO VII. NORMATIVA APLICABLE……………………………………………………...237

7.1 Introducción……………………………………………………………………………………………………….238

7.2 Normativa propia del sector……………………………………………………………………...………...239

7.3 Normativa específica…………………………………………………………………………………...………240

7.4 Normativa básica………………………………………………………………………………………………...250

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ÍNDICE

CAPÍTULO VIII. FUENTES DOCUMENTALES Y RECURSOS..........................................252

8.1 Bibliografía………………………………………………………………………………………………………….253

8.2 Recursos on-line…………………………………………………………………………………………………..254

8.3 Recursos directos…………………………………………………………………………………………….…..254

ANEXO....................................................................................................................................................255

1. Memoria de cálculo……………………………………………………………………………………………….256

2. Diseño y memoria gráfica…………………………………………………………………………….………...287

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VISTA EXTERIOR DEL OCEANÁRIO DE LISBOA, PORTUGAL

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MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN


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CAPÍTULO V.

CONSTRUCCIÓN Y MATERIALES.

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5.1 OBJETO

Este capítulo deliberadamente presente en el trabajo a modo de continuación del anterior,

sirve como culmen o término del conjunto de conocimientos estrictamente necesarios

para la elaboración de diseños y otros elementos definitorios del fin último de este

documento.

Los capítulos anteriores tanto de explicación teórica como de demostración de cálculo han

servido (o espero que así lo fuesen) para conformar el esqueleto conceptual de los

requisitos elementales para el ensamblado, encargo o construcción de urnas o tanques de

los diferentes tipos que han sido nombrados.

Aunque bien es cierto que el título del presente trabajo da mención al aspecto estructural

y constructivo, no se ha tratado de equiparar en extensión a ninguno de estos dos

aspectos, ya que se ha entendido que la construcción como tal parte imprescindible del

conjunto está destinada a materializar, dar cobertura y tapar en definitiva con pieles, el

esqueleto estructural que antes citábamos.

De esta manera ciertos aspectos constructivos ya han sido citados en los dos anteriores

capítulos, uniendo y solapando en ciertos casos ambos ámbitos.

Este capítulo pretende por tanto singularizar y concretar los diferentes interrogantes que

se presentan después de entender todo lo explicado hasta ahora en este estudio.

No hace falta decir, que estas matizaciones tienen cabida sólo y exclusivamente en el

campo constructivo, es decir, no se valorará otros condicionantes que no sean de esta

naturaleza, desechando así, conceptos parias no delimitados en esta obra.

Es vital que se precise (otra vez) que este trabajo se define, se basa y pretende transmitir,

conocimientos estáticos (sobre todo en el aspecto constructivo). Es decir, de cálculo y de

diseño, lo cual confiere al trabajo escasa información sobre los procesos, descripción de

tareas y demás actividades necesarias para la ejecución material de urnas y tanques.

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Aunque se hable o profundice en algunos casos en estos temas, no se ha pretendido

integrar explicativamente los distintos métodos, por ejemplo, para hormigonar o cualquier

proceso que se requiera para la materialización final del proyecto.

El objeto de este capítulo y por extensión de este trabajo, es el de sugerir diseños,

procedimientos de cálculo, soluciones constructivas y definición, en definitiva, de los

elementos de los que se compone un tanque o urna.

No se ha querido intervenir en estos campos debido a que se entiende que no existe un

único procedimiento de ejecución válido que nos otorgue un producto final determinado, o

dicho con otras palabras, existen varias formas de encofrar un tanque por ejemplo, de

vibrar un hormigón determinado o de colocar unas armaduras relativas a lo especificado

en un plano diseñado de antemano.

De cualquier forma durante las descripciones y tratamiento que se le da a la información

de este capítulo no se deja completamente al lector a su libre albedrío en estos temas, si

no que se reseña de soslayo alternativas, sugerencias y puntos de referencia base que

suplan de alguna forma estas carencias.

Entre los principales papeles o temáticas que pretende clarificar este capítulo se

presentan los siguientes subcapítulos:

- Aspectos constructivos de las urnas vidriadas.

- Aspectos constructivos de frentes vidriados.

- Aspectos constructivos de frentes plásticos y urnas enterizas

- Juntas elásticas

- Aspectos constructivos de los tanques de hormigón armado.

- Resolución de singularidades

Se ha dejado aparte en este capítulo los pormenores referentes a los aspectos

constructivos (en ejecución y procesos a seguir) relacionados con las urnas enterizas de

materiales plásticos.

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Esto es debido a que la conformación de estas no corresponde a un proceso constructivo

como el definido en el primer capítulo de este trabajo, si no más bien a un proceso de

fabricación con medios especializados y sistematizados, que poco o nada tienen que ver

con la construcción “in situ” o con los medios disponibles por una corporación no

especializada.

De cualquier forma y aún teniendo esto presente, esta tipología constará de su respectivo

apartado dentro de los frentes plásticos., explicando algunos tratamientos, características

y conceptos en referencia a esta tipología de urnas.

Creo también que es importante recalcar, que la organización de este estudio y de este

trabajo está hecha de una forma lo más modulable posible. Como se puede comprobar,

rara vez (excepto quizás al final de este mismo capítulo) se proponen proyectos o

ejemplos concretos de urnas o tanques si no ingredientes separados, para que

combinándolos se pueda definir cualquier variedad de proyecto, por específico que sea.

La intención de este trabajo, no pretende influenciar y mucho menos ceñir, la singularidad

de una obra deseada y diseñada por el interesado potencial que se preste. Es decir, se

presentan fragmentos o elementos que bien se definen o calculan y que a través de una

síntesis alcanzarán a formar parte de un elemento final (algo similar a urna o tanque en el

mejor de los casos), aglutinador de todos ellos, que representa un producto final listo para

su uso per se.

Es el proyectista o diseñador que con una idea clara, concepto o un proyecto fundado, el

encargado de recolectar toda la información que aquí se presta, para que modulándola

según sus intereses llegue a ser capaz por sí mismo de poder elaborar su propio proyecto

específico o aplicación concreta, dentro de la temática de este trabajo.

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5.2 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS URNAS DE VIDRIO

En este apartado se plantea desde el más elemental de los conocimientos, el establecer

todos los principios que impliquen conocimientos constructivos de urnas vidriadas, sea

cual sea su tamaño (dentro de sus limitaciones)

Todas las incógnitas con respecto a los materiales empleados y las dimensiones

apropiadas ya están resueltas en el capítulo anterior, queda ahora la composición de

elementos y el adecuado uso de ellos para un satisfactorio diseño del concepto origen.

Se hablará por tanto de los siguientes aspectos:

- Vidrio

- Aglomerantes elásticos, siliconas

- Refuerzos

- Construcción

- 5.2.1 VIDRIO

Ya hemos hablado anteriormente de este material con anterioridad y de los distintos tipos

existentes pero sea el que sea, el vidrio a utilizar este será totalmente transparente y por

tanto incoloro, sin ningún tipo de tinte que dificulte la visión.

Tradicionalmente denominado vidrio crudo, el vidrio recocido se fabrica mediante el

proceso de flotado y de ahí su nombre, que consiste en una lámina de vidrio en estado de

fusión que flota a lo largo de una superficie de estaño líquido.

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En el baño flotado la masa vítrea permanece confinada en un medio cuya atmósfera es

químicamente controlada, a una temperatura lo suficientemente alta y durante un tiempo

lo suficientemente prolongado para eliminar irregularidades y nivelar sus superficies

hasta tornarlas planas, paralelas y brillantes, pulidas a fuego.

Este vidrio será el utilizado prácticamente en todos los casos para nuestra urna, por su

precio y por cumplir con las necesidades de resistencia adecuados en dimensiones de

urnas más o menos normales y usuales, como ha sido demostrado en el anterior capítulo.

El vidrio recocido por flotado está disponible en hojas estándar de 2500 x 3600mm y hojas

"jumbo" de 3600 x 5500 mm.

El templado térmico es el tratamiento más convencional y consiste en calentar el vidrio

hasta una temperatura próxima a la de su reblandecimiento para, a continuación, enfriarlo

bruscamente, haciendo incidir sobre su superficie aire más frío y a una presión controlada.

De este modo la superficie del vidrio se contrae rápidamente y queda sometida

permanentemente a tensiones de compresión, mientras que el interior del vidrio queda

sometido permanentemente a tensiones de tracción.

Este proceso dota al vidrio templado de una resistencia mecánica mayor que el flotado

crudo, es un vidrio térmicamente procesado que, en caso de rotura, se fragmenta

totalmente en pequeños trozos, sin aristas cortantes.

El vidrio templado es manufacturado a medida y una vez templado no se puede cortar ni

agujerear.

El tamaño máximo de vidrio templado es del orden de 2400 x 3600 mm.

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Vidrio laminado

Se obtiene al unir varias lunas simples mediante láminas interpuestas de butiral de

polivinilo, que es un material plástico con muy buenas cualidades de adherencia,

elasticidad, transparencia y resistencia.

La característica más sobresaliente es la resistencia a la penetración, por lo que resultaría

indicado para prevenir roturas en el acuario, ya que la lámina de butiral contiene los

vidrios y permite acciones de urgencia ante una posible catástrofe.

En el caso de vidrios laminados habrá que imprimar los cantos con pintura epóxica o

barniz para evitar condensaciones que penetren en la capa de butiral.

Debido a que la resistencia mecánica de este vidrio en comparación con el espesor de un

mismo vidrio flotado es menor, apenas se usa en aplicaciones estándar.

Aquí se muestra el comportamiento de los distintos tipos de vidrio frente al impacto.

IMAGEN 1: COMPORTAMIENTO ANTE ROTURA DE DISTINTOS TIPOS DE VIDRIO

Clasificación del CTE según tipos de roturas:

- Modo de rotura de tipo A :

En el tipo A aparecen numerosas grietas formando muchos fragmentos separados con bordes

cortantes algunos de los cuales son grandes.

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Esta rotura es típica de vidrios tales como los siguientes:

- Vidrio recocido (según norma UNE EN 572-1);

- Vidrio de silicato sodocálcico termoendurecido al calor (según norma UNE EN 1863-1);

- Vidrio de silicato sodocálcico endurecido químicamente (según norma UNE EN 12337-1).

- Modo de rotura de tipo B :

En el tipo B aparecen numerosas grietas pero los fragmentos permanecen juntos y no se

separan.


- Vidrio laminado de seguridad (según norma UNE EN ISO 12543-1);

- Vidrio armado (según norma UNE EN 572-1);

- Vidrio armado pulido (según norma UNE EN 572-3);

- Vidrio recocido con película de refuerzo (vidrio que tiene una película plástica flexible

adherida a una superficie).

- Modo de rotura de tipo C

En el tipo C se da desintegración, llevando a un gran número de pequeñas partículas que no

son relativamente dañinas.


- Vidrio de seguridad de silicato sodocálcico templado térmicamente (véase norma UNE EN

12150-1).

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Los vidrios templados son sustancialmente más caros que los crudos, por lo que su

utilización es algo muy a tener en cuenta. La resistencia de este vidrio es mayor, pero no

proporcional al precio que puede fácilmente ser el doble que uno equivalente recocido.

Por otro lado, el vidrio templado ofrece una mayor seguridad ya que tiene una resistencia

mucho mayor a flexión, con lo que deformará mucho más que un vidrio flotado antes de

romper, si se le impone unas condiciones de deformación estrictas como las elaboradas en

este estudio, implica que su uso es poco optimo constructivamente hablando.

El vidrio laminado a cambio, tiene un precio similar a igual grosor que el recocido por

flotado (crudo) pero su resistencia es algo menor, ya que dos vidrios unidos no trabajan

igual que uno más grueso. A cambio permiten una mayor seguridad como ya hemos

comentado, gracias a la lámina de butiral que retiene las piezas en caso de rotura.

Cuánto más grosor en los vidrios, habrá más superficie de adherencia y menos curvaturas

por presión. Por lo general el grosor dependerá de la presión a la que esté sometido el

frente, y la presión es directamente proporcional a la profundidad del agua.

Los cantos de los cristales, es imprescindible que estén pulidos si y manufacturados,

consiguiendo que el canto quede plano y recto, no dejando aristas vivas, si no con un

pequeño chaflán no dejando ángulos rectos en los bordes.

IMANEGN 2: CANTO O BORDE TRATADO Y MANUFACTURADO DE LOS VIDRIOS-

Otra opción al pulido, es el arenado sin brillo que resulta más económico, de todas formas

si queremos un buen acabado y precisión, un pulido ó arenado con aristas ligeramente

limadas, para no disminuir la superficie útil de contacto.

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Se debe insistir en la precisión al cortar los cristales, y prever de 1 a 2 milímetros para la

instalación de juntas siliconadas.

Es necesario observar bien la superficie del vidrio desechándose en cualquier caso las

fisuras, pelos, esquirlas y demás imperfecciones sobre todo en el centro de la placa y en las

esquinas, en caso de no poder disponer de un material apto se intentará que los defectos

queden hacia la parte del tanque que soporte menos presiones (zona superior).

Para el cálculo de las dimensiones de los cristales a emplear se ha de considerar el espesor

de los mismos y el espesor de la junta de silicona a emplear, esta junta varía entre los 0,5

mm para acuarios de pequeñas dimensiones, hasta los 3 mm para acuarios de grandes

dimensiones (se aplica más junta para frentes mayores debido a que la dilatación por

temperatura y la deformación transversal al esfuerzo están presentes en el modo de

trabajo de estas placas)

Teniendo estas consideraciones presentes y sabiendo que la manera de disponer los

cristales es la indicada en la siguiente imagen:

IMAGEN 3: ENSAMBLE TÍPICO DE LOS VIDRIOS EN PLANTA (IZQUIERDA) Y EN SECCIÓN VERTICAL (DERECHA)

Es decir el cristal de fondo o base quedará por dentro de los laterales, entendiendo que la

silicona trabaja bien a tracción, pero no tanto a cortante.

Además de esto se dispondrán los frentes laterales de menor dimensión ofreciendo su

canto a los vidrios frontales, de esta forma se aumenta la superficie de adherencia y se deja

la junta trabajando predominantemente a tracción.

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Se ha de intentar en todo caso que el vidrio de base trabaje predominantemente a

compresión, esto se consigue tratando de que este descanse en toda su superficie sobre la

superficie de apoyo.

Entendiendo esto se formulan las siguientes consideraciones:

Dimensiones del frente frontal: h x a

Dimensiones del frente lateral: h x (b-2e-2j)

Dimensiones del vidrio base: (a-2e-2j) x (b-2e-2j)

Dónde h es la altura de la urna, a su largo, b su ancho, e el espesor de los vidrios utilizados,

y j la dimensión de la junta.

Así para una urna de 100 cm de largo por 40 cm de fondo y 50 cm de alto, con una junta

de 1mm y espesor de vidrios 10 mm tendríamos:

Unidades Dimensión X Dimensión Y

Frente frontal 2 1000 mm 500 mm

Frente lateral 2 378 mm 500 mm

Vidrio base 1 378 mm 978 mm

TABLA 1: NÚMERO DE FRENTES Y DIMENSIONES DE ESTOS PARA LA ELABORACIÓN DE LA URNA PROPUESTA

En el caso de querer disponer rebosaderos o aliviaderos para acuarios marinos se tendrá

que realizar la operación de taladrado que se explicará en el apartado del proceso

constructivo, no se podrá disponer del uso de vidrios templados en estos usos.

- 5.2.2 MATERIALES PARA UNIONES ELÁSTICAS

Son esenciales en la conformación y unión de los frentes de vidrio y deben de tener unas

características típicas debido a la aplicación o uso usual que se le va a dar.

Deben por una parte asegurar la fijación y coacción que hemos modelado y propuesto

para efectuar los cálculos de dimensionamiento, pero también ha de aportar una mínima

deformabilidad a la unión posibilitando desplazamientos originados por diferenciales de

temperatura o movimiento transversal por presiones.

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En el caso que se trata aquí se le exigirá un esfuerzo típico de tracción (aunque exista

cierto esfuerzo cortante) ya que se han dispuesto la unión entre frentes de forma óptima

para que así trabajen.

Debido a la variedad de urnas en tamaños y en formas puede haber diversos tipos de

aglomerantes sintéticos apropiados para la construcción de la urna, aunque en los

tamaños comunes de diseño, se emplean casi exclusivamente siliconas, en casos de

fuertes solicitaciones, pueden ser apropiados otro tipo de aglomerantes de altas

prestaciones.

Entre los materiales aptos (en mayor o menor medida) que se ha estudiado en el mercado

(que no en urnas), citamos:

Resinas epoxi.

Gran estabilidad y mejor impermeabilización, deben de seleccionarse aquellas que

permitan un cierto movimiento, resultando ligeramente elásticas.

Se aplican del mismo modo que las pinturas, aunque son más densas y usualmente caras.

Se comercializan incoloras y tienen una alta durabilidad. Requieren bastante tiempo de

secado para asegurarse de no resultar tóxicas a los seres vivos que habitaran el recipiente.

Una vez fraguada no desprende en teoría ni solventes ni vapores tóxicos.

Tiene una característica muy a tener en cuenta para acuarios de grandes dimensiones y

volúmenes, su resistencia (alrededor de 350Kg/cm², es decir alrededor de 34 MPa) es

altísima, del orden de 20 veces superior a las siliconas acéticas o neutras.

Por ello su utilización para uniones de vidrios es realmente interesante. Es el adhesivo

más resistente conocido. Para que se dé un orden o idea de las exigencias de aplicación, se

utiliza para reparar grietas en estructuras dañadas de hormigón, por su gran adherencia y

resistencia.

Sin embargo, tiene una pega importante también y es que tiene mucha menos elasticidad

que la silicona, con lo que absorbe peor las dilataciones entre vidrios.

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Su otro inconveniente es su capacidad de absorción, que hace que sea un material al que se

adhieren fácilmente microorganismos, hongos, proteínas, suciedad, etc. no muy adecuado

este hecho para aplicaciones como las que nos conciernen.

Además se degradan con la exposición directa a la luz, ya que los rayos ultravioleta

corrompen el material.

Por ello a la intemperie deben protegerse con barnices o coberturas de gel de poliéster,

que sí que pueden ser altamente dañinas para los potenciales habitantes de nuestro vaso.

Lacas acrílicas o de poliuretano.

Como opción más limpia o higiénica que las resinas epoxi, resulta interesante el uso de

este tipo de imprimaciones ya que su rigidez es mucho menor. También son impermeables

y de muy baja toxicidad. Son una buena opción para una imprimación final de protección,

combinadas con las resinas epoxi. Son aproximadamente la mitad de elásticas que la

silicona.

Siliconas

Serán válidas las siliconas acéticas y neutras. Aquellas que incluyan fungicidas en su

composición no podrán ser utilizadas ya que desprenden tóxicos dañinos para los

peces.

Las acéticas deberán dejarse secar un tiempo más prolongado que las neutras, pero son

perfectamente útiles. De hecho suelen ser más resistentes.

El disolvente utilizado para darles la consistencia de aplicación es acetona que es tóxica,

pero se evapora rápidamente.

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Hoy por hoy, el medio más barato, fiable y sencillo para construir una urna siempre y

cuando las exigencias estructurales lo permitan, es la utilización de siliconas acéticas o

neutras.

La silicona es un polímero inodoro e incoloro basado principalmente en el silicio. Es inerte

y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones, y en

nuestro caso, su gran capacidad impermeabilizante y adhesiva la convierte en el mejor

material tanto para fijar las paredes o frentes como para sellar las juntas e impedir que

escape el agua.

Existe una amplia variedad de siliconas en el mercado orientadas a usos muy diversos,

pero nosotros nos centraremos en las acéticas y las neutras, por ser las más adecuadas.

Como ya comentamos anteriormente, todas aquellas que lleven en su composición

fungicidas deberán ser descartadas por su toxicidad en contacto con el agua.

A) Silicona acética:

Es un sellador mono-componente y elástico de alta calidad a base de siliconas.

No se destiñe y es resistente a la radiación ultravioleta. Su elasticidad es permanente

después del endurecimiento, lo que para acuarios es fundamental, ya que las juntas deben

tener la capacidad de absorber las dilataciones de los vidrios causadas por la presión del

agua y las variaciones de la temperatura (aunque estas sean mínimas)

La excelente adherencia al vidrio es su principal virtud. También resulta muy útil para

pegar otros materiales como aluminios y cualquier tipo de plástico. La única excepción

reseñable es el PVC, superficie a la cual no se adhiere.

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Tampoco se adhiere al hormigón (en principio.)

Dentro de las siliconas acéticas hay distintas marcas que, según su composición,

especifican resistencias a tracción diferentes. En cualquier caso, para la fijación de los

vidrios deberemos buscar una marca que asegure al menos una resistencia a tensión de 18

Kg/cm², es decir unos 1,7 MPa.

Esto es aplicable aproximadamente a acuarios o urnas en un entorno de 300 litros, ya que

para menos volúmenes de agua tampoco tendremos que ser tan estrictos.

En cualquier caso, es necesario el hacer un cálculo estructural de exigencias a las juntas

elásticas similar al explicado en el capítulo estructural.

Esta silicona viene diluida en acetona (ácido acético), un disolvente muy común que

permite darle a la silicona la consistencia adecuada para su aplicación. Esta acetona, en

contacto con el aire se evapora, liberándose de la silicona y permitiendo que esta

solidifique.

La silicona acética, por tanto es la silicona común y corriente, sin ningún tipo de aditivos

adicionales. Esto precisamente la convierte en la silicona más resistente y elástica de todas

y por ello resulta la más óptima para la fijación de los vidrios en la urna.

Al llevar acetona, implica un tiempo de secado mayor que la neutra.

Este tipo de silicona ataca a los butilos.

Esto es algo a tener en cuenta cuando usemos vidrio laminado (no especialmente

recomendable para aplicaciones que requieran ciertas cualidades mecánicas, como es

esta) ya que la capa intermedia de butiral en contacto con esta silicona se degrada.

B) Silicona neutra:

Es un sellador de caucho de silicona de reticulación neutra. La única diferencia con la

acética es que no contiene acetona, por tanto no es ácida y no ataca a los butilos.

Su curado se realiza por tanto sin acetona.

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Reticula en contacto con la humedad del ambiente.

Se adhiere al vidrio y a todo tipo de plásticos, incluido el PVC.

Es muy resistente y elástica y funciona incluso mejor cuanto mayor sea el grado de

humedad.

C) Siliconas de altas prestaciones:

Denominadas S.A.P. y también conocidas como siliconas de espejo.

Son siliconas neutras de alta resistencia, sin más, que observando pormenorizadamente su

modo de trabajo, se ve sometida de modo predominante a esfuerzos cortantes.

Se especifica así porque esta silicona no acética no marca la capa de nitrato de plata del

espejo y, al ser los espejos elementos de gran densidad y por tanto mucho peso en

proporción a su volumen, necesitan de un adhesivo de una resistencia y adherencia muy

alta.

Por ello pueden ser ideales para fijar los frentes vidriados, con la única salvedad de que, al

necesitar altas resistencias no llevan ningún tipo de aditivos ni colorantes y usualmente

son de color blanco traslúcido, lo que como a continuación mencionaremos, implica que se

tiñen con el tiempo.

En cuanto a los colores, destacar que la modificación del color blanco traslúcido de la

silicona implica la adición de tierras y dióxido de titanio que reducen su resistencia e

incluso merman su elasticidad.

Sin embargo, debido a su capacidad adherente, la silicona resulta una buena superficie

para la acumulación de hongos, algas y restos de medicamentos, lo que unido al color

blanco traslúcido le da un aspecto sucio con el tiempo.

Por ello, aunque se pierda resistencia y elasticidad, resulta necesario el uso de siliconas

negras, donde esa suciedad pasa más desapercibida.

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En cualquier caso, la silicona a utilizar para el cordón de sellado del interior de la urna no

requiere de esas mismas exigencias de resistencia y flexibilidad por lo que el hecho de

usar aditivos para el color no debe de ser un problema.

- Modo de aplicación.

Las superficies a aplicar deben estar secas y limpias de polvo, grasas y otras sustancias

que impidan una buena adherencia. Para ello, el mismo disolvente, la acetona, será la

opción más adecuada como producto de preparación superficial.

También se pueden usar otros disolventes como tolueno, xileno, isopropanol,

metiletilcetona, metilisobutilcetona, etc.…

Los cordones de silicona deberán ser continuos, sin burbujas y homogéneos, ya que las

discontinuidades en el material provocarán fisuras y la consecuente fuga de agua.

Para la unión de vidrios, habrá que asegurarse de que estos no estén en contacto directo

entre sí y haya material de silicona entre medias.

Si están en contacto es muy posible que con las dilataciones, aunque sean mínimas, los

vidrios se presionen entre ellos (de forma puntual causando enormes tensiones en esos

puntos) y rompan.

Antes del secado, la silicona es fácilmente maleable y extensible, con lo que su aplicación

resulta muy sencilla.

Cuando el material seca y solidifica, con un elemento cortante se pueden recortar los

restos sobrantes para dejar un acabado más estético.

Se suele comercializar en cartuchos de 300 ml y será necesario contar con una pistola de

presión para su aplicación, dejando un diámetro en la boquilla de salida siempre inferior al

ancho de los vidrios empleados.

La aplicación de la silicona se realizará en los cantos de los vidrios a emplear y el cordón

compartirá eje central con el del vidrio.

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Como se intuye en el concepto representado por la imagen cuarta, para una correcta

aplicación y evitar desperdicios del material el producto DE “⊘boquilla x altura de

cordón” aplicado debe ser igual al escenario final de “espesor de vidrio x espesor de junta”

Tener en cuenta que para el pegado de vidrios de acuarios de más de 300l sería

aconsejable usar siliconas de resistencia a tracción o rotura de 1,70 MPa (18Kg/cm²) o

superior. Algunas de las marcas y clases existentes con sus correspondientes resistencias:

IMAGEN 4: A LA IZQUIERDA,

APLICACIÓN DEL CORDÓN DE

SILICONA EN LOS CANTOS. A LA

DERECHA, EL ESTADO FINAL DEL

MISMO

IMAGEN 5: SITUACIÓN DE FIJADO FINAL DE

DOS FRENTES, EL ESPESOR DE JUNTA

ESTARÁ COMPRENDIDO ENTRE LOS 0,5 mm

Y 3 mm

TABLA 2: MARCAS COMERCIALES Y CLASES DE SILICONAS NEUTRAS

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Con respecto al sellado de la urna, esta se define como la aplicación y disposición de un

material impermeable que cree una separación o barrera física entre el contenido y las

juntas del continente (urna).

Esta unión no tiene que ser necesariamente del mismo material que el de usado para la

fijación de los frentes, pero es recomendable para evitar incompatibilidades químicas

entre materiales.

Debe de aplicarse por todo el perímetro de juntas de la urna (juntas de fondo y laterales)

con un cordón de garganta de una dimensión entre ev y ev/2 siendo ev el espesor de vidrio

usado para la aplicación

IMAGEN 6: UNIÓN ELÁSTICA. EN ROJO EL MATERIAL FIJANTE Y EN VERDE EL SELLANTE.

Algunos modelos con fungicidas que no se deben usar en ningún caso:

Olivé 600F , Olivé 830F , Orbasil K-86 , Orbasil K-93 , Orbasil bricolaje , Sikasil-C , Sikasil-E.

TABLA 3: MARCAS COMERCIALES Y CLASES DE SILICONAS ACÉTICAS

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Producto Nº1: Silicona acética de altas prestaciones, recomendable para aplicaciones

interiores que requieran de alta resistencia por parte de la junta.

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- 5.2.3 Refuerzos

Existiendo diversos tipos, interiores y exteriores principalmente, se procede a comentar

en las siguientes líneas, aspectos a tener en cuenta para el montaje y construcción de este

tipo de elementos, en ocasiones imprescindibles en las urnas proyectadas.

Para asegurar adecuadamente los vidrios, hay que saber que los puntos que más presión

soportan son, en general todas las juntas y especialmente las de la base del acuario (como

hemos visto en el apartado estructural)

Para acuarios de más de 1,50 m de longitud se ha visto mediante simulaciones que es

bastante recomendable la instalación de un tirante central que ate el vidrio frontal al

trasero (evitando dimensionar grandes espesores de vidrio), para asegurar las

deformaciones que provoca el agua en el frente delantero y trasero, que suelen ser los

cristales de mas superficie (referentes de cálculo)

Esa flexión antiestética que se produce en el centro del vano, hay que tener en cuenta que

indica una sección de vidrio inadecuada, o la necesidad de un apoyo intermedio para

reducir la luz entre juntas.

Si esas deformaciones se mantienen un tiempo prolongado, se produce un agotamiento a

flexión del vidrio y acaba rompiendo, con lo que en caso de llenar y encontrarnos con esta

situación se deberá vaciar lo antes posible y realizar una sujeción por medio de una tiranta

auxiliar.

IMAGEN 7:

DESCRIPCIÓN DE

REFUERZO POR

TIRANTA DE

VIDRIO Y

PROCESO LÓGICO

DE

PLANTEAMIENTO

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Para la colocación de esta tiranta, es aconsejable aumentar la superficie de contacto entre

piezas, para permitir uniones más resistentes y esfuerzos en la unión (explicados en el

apartado estructural).

De esta manera, y para mejorar la resistencia a flexión de las cara frontal del vidrio, resulta

muy útil colocar una pieza de vidrio, en forma de tira en la parte superior de dicho frente,

pegada perpendicularmente al vidrio y de extremo a extremo, de forma que se rigidiza esa

parte del vidrio que es la que tiene los apoyos mas separados. Esta clase de refuerzo se

denomina interior longitudinal o alemán y está suficientemente expuesta su

caracterización en el capítulo 2.

Esta pieza como se ha demostrado anteriormente ronda aproximadamente los 10cm de

ancho, dependiendo del espesor del vidrio empleado y las dimensiones de la urna.

El refuerzo realmente actúa como si en esa zona aumentásemos la sección del vidrio, es

decir para una urna de igual tamaño, como hemos visto, será necesario menos grosor de

frente para una urna reforzada con respecto a una sin reforzar.

Es la misma función que realizan los arriostramientos en los muros de fábrica por

ejemplo. Grandes machones o pilastras de piedra que a cada cierta distancia refuerzan la

resistencia del muro.

Estas tirantas longitudinales, a su vez nos servirán de apoyo para aumentar la sección de

agarre de la tiranta que une los vidrios delantero y trasero, de forma que aseguramos aún

más si cabe el atado del punto más desfavorable del cristal. (Véase punto P de la figura).

Esta tiranta central deberá tener un mínimo de 15cm de anchura, no por resistencia a

tracción, si no para asegurar una mayor superficie de adherencia entre los dos vidrios y la

unión con adherente

Cuanto más ancha, más superficie de agarre tendremos y quedarán mas afianzadas las

uniones de silicona, por ejemplo.

En la imagen anterior se puede observar la lógica constructiva cuando un grosor de vidrio

es impuesto en la fabricación de una urna.

En el paso 1 se observa que una vez realizada la urna, existe un claro problema por

deformaciones debidas a la flexión del frente (paso 2).

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Para intentar atajar este problema se crean las tirantas longitudinales o alemanas (paso

3), habrá que calcular su sección dependiendo del material empleado (normalmente

vidrio), pero como dimensión convencional se toma aproximadamente como 10

centímetros de ancho de referencia.

Si aún así las deformaciones fuesen inadmisibles (paso 4) dado un criterio limite (como el

impuesto en el capítulo 3) se trataría de introducir un esfuerzo transversal, el cuál como se

comento anteriormente tendría una anchura de unos 15 cm y una longitud tal que

contactara con los refuerzos longitudinales pero no con los frentes de la urna. (paso 5).

En el caso de disponer de refuerzo transversal este ha de ser calculado según lo explicado

en el capítulo 4.

Nota: En el caso de querer disponer en un principio, de refuerzos alemanes y

transversales trabajando de forma conjunta, se dimensionará preferentemente y

únicamente el refuerzo transversal, quedando los alemanes o longitudinales a expensas de

estos y actuando de forma secundaria, más como superficies de distribución de tensiones

que como refuerzos en sí mismos.

La misma lógica es aplicable para la parte inferior interna de la urna, que aunque no sufre

de deformaciones importantes es aquí donde se dan lugar las mayores tensiones.

En el apartado de diseño se definirá con mayor precisión un ejemplo de este tipo de urnas.

Otra opción interesante para reforzar las aristas del acuario, generando la formación de

los denominados refuerzos exteriores, será la utilización de perfilería metálica, que en

nuestro caso deberá ser realizada en aluminio o acero inoxidable o galvanizado, por ser

materiales con buen comportamiento ante la humedad como ya mencionamos.

Para ello las piezas a preparar deberán ser marcos completos, enterizos y continuos, tanto

para el perímetro superior de la urna como para el inferior.

Para el perímetro inferior, el de la base, se utilizará perfil en L, mientras que para el

perímetro superior se puede usar tanto perfil en L como perfil en T.

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Cabe destacar que de esta forma, utilizando bastidores inferiores, el vidrio de fondo pasa a

trabajar a flexión dado que se apoya en su perímetro; para evitar esto se dispondrá de una

placa o lámina que rellene este hueco (holgura) impuesto y transmita ortogonalmente el

esfuerzo pasando así a trabajar el vidrio de fondo a compresión.

De todos modos, para ambos casos y para que este refuerzo perimetral de verdad trabaje

adecuadamente, deberá ser una única pieza, doblando el perfil en las esquinas de la urna,

previo a cortar el ala para permitir el doblado.

Si el marco se realiza a base de piezas cortadas y ensambladas a inglete para realizar los

encuentros a 90º, el rendimiento de este marco se reduce enormemente.

En caso de realizar el marco superior, la tiranta central se podrá fijar fácilmente al ala del

perfil por encima del vidrio.

La razón de usar perfil en T para el marco superior es que nos permitirá una superficie

donde fijar lámparas o donde poner una tapa fácilmente.

Los perfiles de aluminio a utilizar deberán tener un espesor mínimo de 1,5 mm que serán

los más adecuados para nuestro caso (en casos de mediana capacidad).

Esa sección deberá ser mayor cuanto más volumen tenga la urna, y por tanto más grueso

sea el vidrio. En cualquier caso deberán ser acordes a los cálculos de inercia necesaria,

estudiados en el anterior capítulo.

La medida del perfil, como convenio más o menos exacto, deberá tener al menos como

medida del ala por lo menos cinco veces el grosor del vidrio que vayamos a utilizar. Es

decir si se utiliza un vidrio de 10 mm de grosor, es recomendable utilizar un perfil de 50

mm de ala. Para los perfiles que formarán los refuerzos verticales, esta relación es de 3, es

decir 30 mm de ala para 10 mm de espesor d frente.

Otro convenio más o menos exacto, pero que puede servir como orientación es el empleo

del refuerzo transversal es cuando la longitud del frente mayor está comprendido entre

los 1,2 y 1,5 metros para adelante.

De cualquier manera, la adopción de refuerzos no es necesaria si se dispone de un espesor

suficiente de vidrio como se ha calculado en el capítulo anterior.

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Todas las recomendaciones aquí presentes se hacen a título indicativo y como líneas

generales constructivas a seguir. Se recomienda ante cualquier duda la consulta de

dimensiones típicas que este estudio ofrece o el cálculo del frente o encargo específico a

realizar en los numerosos casos resueltos en los capítulos dedicados al dimensionamiento

de estructuras.

IMAGEN 8: REFUERZOS Y BASTIDORE S METÁLICOS, RESUMEN.

IMAGEN 9: MODELO 3D DE URNA REFORZADA CON BASTIDORES METÁLICOS

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Otro tipo de refuerzos que no pertenecen ni a los interiores ni a los bastidores son las

tirantas trabajando independientemente (aisladas).

Esta solución aunque poco usual suele emplearse en situaciones dónde la estética prima

sobre el espíritu primordialmente constructivo. Estos tirantes suelen ser tensores

aplicados en cables de acero que impiden la apertura de los frentes de la urna. Su sección y

disposición estratégica fueron estudiados con anterioridad.

Debe de asegurarse que la superficie de transición entre tirante y frente sea lo más amplia

posible aumentando la superficie de adherencia y evitando ocasionar tensiones en el

frente debido a un excesivo cortante.

El modo de uso en este caso puede ser mucho más interesante dado que los refuerzos son

ajustables, ya que la tensión de trabajo del cable que aporta tensión y por ende del frente,

pueden ser modificados por el usuario.

IMAGEN 10: TENSOR DE ACERO INOXIDABLE

IMAGEN 11: VISTA EN PLANTA Y EN ALZADO DE UN REFUERZO METÁLICO APLICADO A UN FRENTE

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Esto quiere decir que podemos ajustar la deformación ocasionada y que con tanta

impetuosidad hemos calculado en el capítulo anterior.

Sabiendo esto, podemos variar la forma de trabajo de nuestra urna haciendo que no esté

apoyada en un cuarto borde (liberándolo de coacciones) o que lo esté en un cierto factor

Rc (explicado anteriormente).

En teoría podríamos eliminar la flecha en el borde superior es decir, validar

completamente las suposiciones de cálculo que hemos efectuado.

En cualquier caso esta regulación debe ser paulatina conforme se llena o vacía la urna y

nunca brusca o realizada de forma continua.

Este tipo de refuerzos no son muy comunes y se prefiere el empleo de medidas más

tradicionales como las anteriormente comentadas

Descripción de un encargo de bastidor tipo

Se trata de dos bastidores (inferior y superior), para cercar la urna de vidrio. Elaborado

con un perfil del tipo 40x40x2mm.

El inferior debe de ser realizado con un solo perfil enterizo (de una sola pieza). Es decir, no

habrá empates, si no que el perfil se doblará en ángulos de 90º para formar un cerco de

forma rectangular como los especificados en los planos adjuntos al final de esta memoria.

No se remachará la unión para cerrarlo, si no que se soldará o se empleará otro método de

unión (por que va apoyado en una mesa y quedaría cojo)

Un bastidor superior, también a partir de perfil 40x40x2mm, exactamente igual que el

inferior pero con un tirante transversal colocado y asegurado con remaches (sobre el

bastidor). El cierre perimetral de este bastidor puede ser realizado por remachado en una

esquina.

IMAGEN 12: PERSPECTIVA DE LOS DOS BASTIDORES DE

CERCADO

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Elaboración de los bastidores:

Para que el canto cierre, debemos tomar en cuenta el espesor, así que marcamos de la

siguiente manera:

La marca azul, es el espesor del aluminio, 2 mm. El ángulo está marcado en negro y el corte

en rojo.

Especial atención al doblado, ya que come dimensiones interiores (dónde irá la urna) y

puede peligrar que la caja o urna no quepa al final dentro del bastidor de aluminio. Se debe

de intentar hacer un radio de doblado lo menor posible.

IMAGEN 14: CORTE NE V DEL BASTIDOR

IMAGEN 13: MARCADO DE

CORTES A REALIZAR

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Colóquese un ángulo de aluminio exactamente en la raya de la doblez, para evitar

deformaciones.

IMAGEN 15: DOBLADO CON AYUDA DE SOPLETE

Al finalizar el proceso de cerrado se debe de verificar la escuadra y se enfriamos con un

paño mojado.

IMAGEN 16: UNIÓN Y FORMACIÓN DEL ANGULO RECTO

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IMAGEN 17: BASTIDOR CERRADO

Por último para unir y cerrar el bastidor habrá que soldarlo o unirlo mediante un método

que no deje el bastidor cojeando.

Existen diferencias entre el empleo del acero y el del aluminio para la construcción de

urnas reforzadas, no sólo estructurales y de dimensionamiento si no en el modo de

trabajar el material en sí mismo.

Así mientras las soldaduras en aluminio son normalmente difíciles y caras, exigiendo

grosores de material bastante elevados, la soldadura en acero está más que comprobada y

estudiada.

Se sugiere como alternativa al soldeo el empleo de remaches metálicos, que aunque no

vinculan los esfuerzos tan eficazmente (trabaja como articulación) son bastante eficientes

en aplicaciones de dimensiones medias.

Este remache por tanto deberá ser dispuesto en una esquina del bastidor en caso de ser

empleado.

IMAGEN 18: SECCIÓN VERTICAL. DETALLE CONSTRUCTIVO DE LA

DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UNA URNA REFORZADA CON

BASTIDORES.

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La urna de vidrio estará dispuesta sobre el bastidor perimetral de una forma semejante a

como indica la figura (imagen 18), en el apartado de diseño se describirá más fielmente y

de una forma gráfica más concisa.

Haciendo de fondo de apoyo del vidrio base se dispondrá de un material elástico tipo

goma o neopreno para hacer que esa placa trabaje a compresión; de igual forma se

dispondrán bandas perimetrales a lo largo del bastidor metálico.

El material coloreado de verde (imagen 18) resultarían cordones de silicona a modo de

sellado, esta silicona debe de ser de bajo módulo, muy deformable, para permitir las

dilataciones del vidrio de forma adecuada y tener una deformación pareja a la del material

elástico.

Para los bastidores verticales de refuerzo, las dimensiones de estos no tienen la función de

aumentar su inercia frente a flexión, si no ofrecer compacidad y rigidez al conjunto, por lo

tanto no es necesario usar el mismo angular que para los bastidores perimetrales

superiores e inferiores.

En las juntas se dispondrán cordones de silicona de bajo módulo simplemente como

muestra la ilustración.

Nota:

El dimensionado expuesto en el cálculo se refiere a bastidores exteriores superiores, se

usa usualmente el mismo tipo para los inferiores debido a criterios estéticos y de pedido

comercial único.

Si no se desea usar perfiles tan grandes, es una opción recomendada el de usar refuerzos

transversales (tirantes o tirantes integrados en el bastidor), haciendo referencia entonces

al cálculo únicamente del tirante, estudiado de forma individualizada en el capítulo cuarto.

IMAGEN 19: SECCIÓN HORIZONTAL,

DETALLE COSNTRUCTIVO DE LA ZONA DE

UNIÓN DE LOS FRENTES VERTICALES

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- 5.2.4 MONTAJE GENERAL DE LA URNA

Una de las consideraciones más importantes es disponer de un emplazamiento apropiado

para la construcción de la urna.

Tendrá que acondicionarse una superficie lo mas lisa y nivelada posible para apoyarla.

Esta superficie se cubrirá con algún material mullido que permita absorber las

irregularidades de la base y evite una rotura por tracción sobre el vidrio.

Este material puede ser espuma de poliuretano, telgopor, polifan, goma espuma, corcho, o

cualquier otro que cumpla con este requisito y a ser posible impermeable.

Una vez preparada la base, se deberá colocar el vidrio de fondo. Posteriormente se

montará el vidrio trasero, los laterales y por último el frontal.

Se tendrá en cuenta que la solución óptima es aquella en la que los vidrios verticales

apoyen fuera de la base, de manera que el peso de los mismos no recargue las esquinas del

vidrio inferior de la urna. De esta forma, la silicona aplicada en estas juntas no quedará

presionada por el peso de los cristales, lo que implicaría un cordón de silicona entre

vidrios muy fino. Además como se ha explicado antes, obligará (esta disposición) a la junta

a trabajar predominantemente a tracción con las ventajas mecánicas que esto conlleva.

Como se ha indicado en el apartado de vidrio, el frente frontal y el trasero se disponen

exteriormente sobre las piezas laterales.

Como ejemplo, para una urna de 1.500mm de ancho x 500mm de fondo x 600mm de alto,

espesor de junta 3mm y un espesor de 12mm, los cortes del vidrio serán de:

- Base 1.470mm x 470mm

- 2 laterales de 470mm x 600mm

- 2 frentes de 1.500mm x 600mm

Otra solución posible es colocar los vidrios laterales apoyados sobre el vidrio de base, pero

el montaje resulta más complicado, ya que aplomar y ajustar los vidrios en su posición

correcta requiere más precisión y es más fácil que las piezas se muevan.

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A cambio los descuentos de los cortes no tienen que ser tan precisos como en el caso

anterior.

De cualquier forma los cálculos expuestos en este trabajo no acreditan esta solución

constructiva

Para fijar y sellar correctamente los vidrios se deberán sujetar temporalmente con cinta de

embalar o similar para asegurar el correcto aplomado durante el secado de la silicona.

Nunca se utilizará para el fijado de los cristales el sistema de rayos UVA que resulta muy

estético para otras aplicaciones, pero en nuestro caso con la presión y la falta de

elasticidad la unión se rompería. Lo adecuado es usar silicona, que es resistente y flexible,

para absorber las dilataciones producidas por los empujes del agua.

Como se ha dicho anteriormente los cantos deben estar cortados a 90º y pulidos. Para ello

deberemos asegurarnos de que dichos cantos están rectificados y se han pulido

adecuadamente para matar las aristas. Esto se debe a que el cristal se corta a flexión y en

vidrios gruesos y el corte no es totalmente perpendicular a la cara del vidrio.

Además, con el corte se han podido producir irregularidades que con la presión del agua

producirían la rotura del vidrio. Para evitarlas se han de repasar los cantos sabiendo que

el borde pulido brillante es el más resistente, le sigue el borde arenado y por último el

borde con un corte neto que lógicamente es el menos resistente.

Ni que decir tiene que los vidrios deberán estar perfectamente cortados a escuadra, para

asegurar que todos sus planos coincidirán a 90º a la hora del montaje.

La limpieza de los cristales deberá ser clave para la correcta disposición de los frentes, el

uso de alcohol o acetona es altamente recomendable; se recomienda también el empleo de

guantes para evitar el contacto de grasa corporal con los vidrios, evitando una mala

adherencia posterior de la silicona.

Posteriormente a la fijación de los vidrios se habrá de recortar con un elemento cortante la

silicona que sobresalga de las juntas y se procederá a sellar todas las juntas interiores con

un cordón de silicona.

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IMAGEN 20: PERSPECTIVA TRUCADA DE LA DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS INTEGRANTES DE LA URNA

- 5.2.5 TALADRO DE VIDRIO PARA PUESTA DE REBOSADERO

Anteriormente ya se ha hablado del tipo de rebosaderos (elementos de desagüe en

superficie) existentes.

Su construcción no es compleja ya que se realiza uniendo piezas de vidrio entre sí para la

generación de un espacio delimitado separado físicamente del resto de la urna; pero la

operación más compleja y que repercute muy negativamente si se ejecuta mal es el

taladrado del vidrio para tal fin.

Taladrar un vidrio o una pieza de cristal no es una tarea muy común, pero tampoco es

imposible de llevarla a cabo. Las brocas que se utilizan para perforar o taladrar vidrios son

de punta de lanza o diamante.

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Se procede de la siguiente forma. Luego de marcar el lugar exacto en donde se desea

perforar, se debe cercarlo con un aro de plastilina o masilla elástica alrededor, y rellenar

ese cercamiento o envoltorio con un poco de aguarrás o agua fría.

Esto se hace para refrigerar el vidrio; si no se dispone de un taladro con refrigeración

líquida incorporada

Otra forma más sencilla de refrigerar es hacerlo directamente con la mecha, es decir,

mojar la punta de la mecha con agua o aguarrás, en este caso entonces, refrigeraremos la

mecha y no la placa.

La tarea de refrigerar es importante porque al estar en contacto la mecha con el vidrio, se

recalienta y el vidrio se puede quebrar. Por eso, hay que refrigerar la mecha

constantemente.

Luego, fijaremos bien el vidrio para que no se desplace durante la perforación, son

apropiadas las sargentas con contactos elásticos y no rígidos. Todo esto debemos apoyarlo

sobre una base plana.

Seguidamente se procederá a taladrar a bajas revoluciones y presionando con suavidad el

taladro, para que avance con lentitud y así evitar que se resquebraje el vidrio.

No hace falta decir que esta operación no puede ser llevada a cabo en vidrios laminados o

templados ya que no admiten este tipo de trabajos.

Con respecto a la broca acoplada al taladro estas están compuestas de un vástago y una

punta de carburo de tungsteno (widia) con forma de punta de lanza.

Se utilizan para taladrar vidrio, cerámica, azulejos, porcelana, espejos, etc. Es muy

recomendable la utilización de soporte vertical o taladro de columna y la refrigeración con

agua, trementina (aguarrás) o petróleo (queroseno).

IMAGEN 21: BROCA CON PUNTA DE LANZA.

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5.3 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE FRENTES DE VIDRIO

En este apartado, complemento en algunos aspectos del anterior, intentaremos exponer

los conceptos constructivos que van asociados a la utilización de una placa (frente) de

forma independiente, es decir sin componer un conjunto aislado (una urna aislada en la

clasificación presentada en este trabajo)

Se deduce del anterior párrafo que la aplicación más común entonces para estos frentes es

la utilización de estos para obtener visión de un tanque o depósito en su mayoría opaco.

Hablaremos del resto del tanque, esa porción opaca y realmente contenedora de agua, más

tarde, para ahora centrarnos en el frente de visión en sí mismo.

Como ha sido sugerido en anteriores capítulos la utilización de este tipo de frentes

vidriados viene muy condicionada por varios factores a tener en cuenta:

- 5.3.1 CONDICIONANTES DIMENSIONALES

Como hemos esgrimido superficialmente en el apartado de tipologías y explicado más a

fondo en el apartado estructural, el empleo de frentes vidriados conlleva el uso de

grosores de placa normalmente mayores a otros materiales por riesgo de rotura por

esfuerzos (no tanto por deformación) lo que conlleva el empleo de este material en

aplicaciones dónde los 4 bordes estén apoyados de forma casi exclusiva.

La opción de apoyarlos sólo en 3 lados implica el uso de grosores mucho mayores de este

material. Este hecho ligado a que el vidrio distribuido de manera comercial y estándar no

suele sobrepasar los 22 mm de grosor (aunque pueden conseguirse dimensiones mayores)

complica y hace más complejo en general la adaptación del uso de este material (vidrio

crudo, templado o laminado) en un proyecto con unas exigencias normales.

De cualquier forma el uso de esta tipología queda restringido en la mayor parte de los

casos a frentes de menor dimensión que los plásticos

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- 5.3.2 CONDICIONANTES HIGROTÉRMICOS

Es una problemática que hasta ahora no se ha tratado, pero que interviene muy de forma

muy severa cuando en el ambiente destinado al uso, intervienen ciertos factores.

La más importante de ellas es que el agua contenida en el tanque pueda permanecer a una

temperatura inferior a la del ambiente externo, es decir, la temperatura del agua

almacenada (y esta circunstancia se da casi exclusivamente en los biotopos marinos)

enfría el vidrio ocasionando un fenómeno de pared fría, que puede inducir dadas las

características humídicas del local o recinto, en las conocidas y temidas condensaciones.

Para ello habrá que estudiar las condiciones ambientales del emplazamiento y dentro de lo

posible intentar establecer una atmósfera ventilada y refrigerada con el objetivo de bajar

la temperatura de punto de rocío.

Como ejemplo se propone un tanque contenedor de agua con un frente de 22 mm de

grosor con agua marina con temperatura acorde a las condiciones de las rías gallegas

(18ºC) ubicado en un espacio interior dónde la temperatura está controlada a 22ºC y una

humedad relativa del 55%.

IMAGEN 23: ANÁLISIS DE CONDENSACIONES EN EL FRENTE, EN ROJO LA TEMPERATURA, EN AZUL LA PRESIÓN DE

VAPOR

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Teniendo que no se producen condensaciones ya que temperatura superficial exterior es

mayor que la temperatura de rocío, sin embargo si variamos algún parámetro de las

condiciones exteriores (se consideran constantes las interiores) como las ocasionadas por

una escasa ventilación o un mal sistema de refrigeración, se tiene que se producirían

condensaciones para una temperatura exterior de 23ºC.

Debido a esto, se tiene que hacer un planeamiento correcto y una análisis estratégico de la

posición de este frente (y aquí también se incluyen las urnas) dentro del recinto de

exposición.

Se debe en todo caso, ante riesgo de condensaciones, de intentar aumentar la temperatura

del tanque dentro de lo posible, disminuir la temperatura exterior del espacio destinado al

público o facilitar una ventilación eficaz a este emplazamiento.

Como veremos más adelante este tipo de situaciones problemáticas son más difíciles de

obtener utilizado frentes acrílicos.

- 5.3.3 CONDICIONANTES DE SEGURIDAD

Se ha deducido en el capítulo cuarto que usualmente cuando hablamos de urnas vidriadas

o frentes de este material, en términos de dimensionamiento entra en juego, al contrario

que con otros materiales las tensiones admisibles, que soporta este.

Es decir, mientras que con materiales plásticos existe un margen para acciones

accidentales o esfuerzos extras, con el vidrio esto no es así, debido a su fragilidad, poca

deformación antes de rotura y posibilidad de rotura repentina, no es recomendable para

proyectos destinados a aplicaciones susceptibles de acciones dinámicas, como golpes,

sismos, etc.

Puede pensarse, que la utilización de vidrios de seguridad como los templados puede

disminuir o eliminar las posibilidades de rotura o de desprendimiento de fragmentos

potencialmente peligrosos al exterior.

Esto en realidad es cierto y teóricamente tendría posiblemente aplicaciones muy a tener

en cuenta, a no ser por dos factores importantes:

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Uno es el precio de venta de vidrios templados (que en algunos casos puede duplicar o

triplicar los del vidrio crudo) y otro la no disponibilidad de espesores mayores de 22 mm

que podrían ser requeridos para aplicaciones de gran tamaño

- 5.3.4 CONDICIONANTES DE COMERCIALIZACIÓN, TRANSPORTE Y

COLOCACIÓN

Como se acaba de comentar en el punto anterior, la inexistencia a fácil mano de espesores

de dimensiones mayores que 22 mm hace que las aplicaciones válidas o posibles salidas

que este material posea dentro de nuestra temática se vean increíblemente limitadas.

Otro factor a tener en cuenta es el transporte de vidrio en cajas de camiones el cuál se ve

restringido a las dimensiones de este (ancho 2,42 metros, alto 2,37 metros) este hecho

implica que si se quieren hacer frentes de longitudes o alturas mayores se tenga que

recurrir a la modulación de estos usando juntas elásticas y refuerzos.

Dada la casuística apreciada en el presente estudio no se ha encontrado ninguna

configuración de urnas o tanques con frentes yuxtapuestos, aún así se muestra una

solución constructiva válida que sería aplicable para tal propósito.

En la imagen anterior se aprecia una solución que podría solventar una unión entre

frentes de vidrio, la misma se observa antes de estar sometida a carga y en condiciones de

trabajo, debido a esta deformación del adhesivo, (silicona) la ejecución de esta junta debe

de dejar una oquedad para una futura expansión bajo carga.

IMAGEN 24. FRENTE DE VIDRIO

YUXTAPUESTO CON MASILLA ELÁSTICA Y

TAPAJUNTAS ESTRUCTURAL. SECCIÓN

HORIZONTAL

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El tapajuntas que parte de una función estética, ayuda a limitar los posibles

desplazamientos y coartan totalmente su movimiento, debido a esto, si cumplen esta

condición, se denominan estructurales

. Las juntas elásticas se verán más adelante, pero esta al ser una solución específica de

estos frentes se incluye en este apartado.

Pero sin duda la mayor preocupación que supera incluso a la etapa de cálculo, diseño y en

definitiva proyecto, es la de la ejecución material. El vidrio es un material de densidad

2490 kg/m3; esto implica, por proponer un ejemplo, que una placa de un metro cuadrado

de superficie y 15 mm de grosor, pesa 37,35 kg aproximadamente, este hecho unido a la

fragilidad del material y a la existencia de zonas de posibles concentraciones de tensiones

(como bordes o vértices) hacen que la manipulación del vidrio deba ser lo más cuidadosa

posible.

El uso de dispositivos de manipulación como ventosas mecánicas, neumáticas, poleas, etc.

se hace imprescindible para dimensiones medianas, tanto en fábrica como en obra.

IMAGEN 25: VENTOSA PARA MANIPULACIÓN DE PLACAS O FRENTES VIDRIADOS

Si no se toman precauciones, en el vidrio pueden aparecer:

- Mermas y creces. Defectos de dimensiones establecidas

- Rebabas. Costuras salientes

- Grietas, producidas por tensiones, tanto térmicas como de esfuerzos mecánicos

Para evitar este tipo de imperfecciones, que ponen a este material en riesgo, es

indispensable el buen almacenamiento en cuanto tengamos el vidrio a nuestra disposición.

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Lo óptimo en cualquier caso, es tener en obra las unidades el menor tiempo posible.

De no ser esto posible, es necesario emplazarlos al abrigo de la humedad y del sol y del

polvo, colocados sobre una superficie plana y resistente. En caso de almacenarlos en el

exterior es imprescindible el uso de un entoldado ventilado.

Las pilas no tendrán un espesor superior a 25 cm y con 6% de pendiente con respecto a la

vertical y con los planos de apoyo formando 90º.

Irán apoyados sobre dos travesaños de madera o formados de un material blando.

El almacenaje de pilas de vidrios al sol es especialmente peligroso, ya que le riesgo de

roturas por absorción de calor es muy elevado.

- 5.3.5 REQUISITOS CONSTRUCTIVOS EN EL DISEÑO

Los frentes vidriados nunca podrán estar colocados en el tanque de tal forma que

produzcan en ellos mismos dilataciones o contracciones, es decir, se evitará el empleo de

este material bajo condiciones que induzcan cambios en el (por temperatura,

localizaciones propensas a golpes, etc.)

Tampoco podrán crear contracciones, tensiones y deformaciones en elementos rígidos, o

lo que es lo mismo, deberá de disponerse de un material elástico capaz de sufrir

deformaciones en contacto entre el vidrio y ese material de elevado módulo elástico. Esto

es especialmente importante ya que sugiere el uso de aglomerantes elásticos o elementos

flexibles en zonas de contacto entre partes (aplicable a urnas también)

Por lo tanto nunca será posible el contacto entre dos o más vidrios distintos, ni el contacto

entre hormigón-vidrio u metal-vidrio.

También hay que tener en cuenta la fijación, propiamente dicha.

Los productos vítreos, han de colocarse con las coacciones suficientes y de tal forma, que

no puedan desplazarse (pero si deformarse) ni perder su emplazamiento original previsto

bajo la acción de los esfuerzos a los que está sometido (peso propio, presión hidrostática,

golpes, vibraciones, etc.)

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Como consideraciones críticas, hacer varias apreciaciones.

El vidrio ha sido suplantado a lo largo de los últimos tiempos en este tipo de

construcciones casi totalmente por materiales plásticos, PMMA y otras evoluciones de

este, para incluso medianos o pequeños frentes se prefiere hacer frente a soluciones más

costosas (en términos de materiales) situándose estas en el lado de la seguridad.

Aún sabiendo que este material se encuentra actualmente en desuso, puede ser

interesante proponer ciertas cuestiones o conceptos, que ante la necesidad de utilizar

únicamente el vidrio como frente, puedan ofrecer soluciones de diseño para la ejecución

de tanques con frentes de este tipo.

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5.4 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LOS FRENTES

PLÁSTICOS Y URNAS ENTERIZAS

En este presente punto, complemento en algunos aspectos del anterior, intentaremos

exponer los conceptos constructivos que van asociados a la utilización de una placa o

lámina (conceptos explicados en el capítulo tercero) de metacrilato de forma

independiente, es decir sin componer un conjunto aislado (una urna aislada en la

clasificación presentada en este trabajo) o también de un conjunto o una construcción

íntegramente formada por frentes de este tipo.

La mayor parte de los frentes, tanto curvos como rectos, de grandes a medianas

dimensiones y la gran mayoría de los expuestos en museos, zoológicos y aquariums del

mundo, son fabricados a partir de este material.

Es de entender entonces la enorme importancia que conlleva el correcto uso de estos

elementos para la conformación de un adecuado y seguro frente de tales características.

En este estudio se estima que se ha hablado lo suficiente sobre este material en los

apartados correspondientes expuestos hasta ahora, por lo tanto y de cualquier forma nos

pretendemos introducir ahora en los productos ofertados por las empresas referentes a

este material.

- 5.4.1 ¿PORQUÉ METACRILATO Y NO VIDRIO?

1. Porque aunque actualmente el PMMA es aún más caro que el vidrio (esta diferencia se

incrementa a mayores espesores) debido a su fácil mecanización y trabajabilidad y escasos

costes de mano de obra, puede, para dimensiones reducidas ser de una repercusión

económica, su adquisición, comparable al menos al vidrio.

2. Por que cuando el transporte es un claro factor a tener en cuenta, debido a distancias

principalmente, la menor fragilidad de este, implica menores roturas que conlleva

menores perdidas por material en obra.

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3. Porque su densidad es bastante menor que la del vidrio (2490 kg/m³ el vidrio, con

respecto a 1190kg/m³ el metacrilato) siendo ligeramente mayor que la del agua, esto

repercute en gran parte de las soluciones constructivas que se manejarán más adelante y

condicionará el proceso constructivo con este material.

4. Porque su dimensionamiento depende de su deformación y no de su aptitud resistente,

lo que implica que se guarde una resistencia residual a mayores de las requeridas,

aumentando el margen de seguridad del dimensionado.

5. Es entre 10 y 20 veces más resistente al impacto que el vidrio, haciéndolo idóneo para la

ejecución de frentes de grandes dimensiones dónde un público masivo puede estar

expuesto a roturas accidentales.

6. Porque en términos convencionales, es resistente a la intemperie.

7. Porque aunque su superficie es más blanda que la del vidrio, la evolución química está

realizando cada vez más optimizaciones de esta propiedad, además de que su superficie

admite lijado, con las ventajas que esto conlleva.

8. Es más transparente y deja pasar mayor cantidad de luz a través de su superficie, lo que

aumenta la capacidad de visión a través de él, esto es especialmente importante en frentes

de grandes dimensiones (espesores).

9. Menor conductividad térmica que el vidrio, desaparece en gran medida el efecto de

pared fría, evitando en la mayor parte de los casos condensaciones superficiales y con esto

desperfectos en el sistema constructivo.

10. Como se ve en la gráfica de condensaciones y presiones de vapor característicos de un

frente acrílico de 22 mm de grosor, con las mismas condiciones ambientales que las

presentes en el análisis del frente vidriado, tampoco se producen condensaciones en este

frente.

De hecho no se producen condensaciones hasta que la temperatura en el exterior del

tanque se incrementa hasta los 26ºC, a diferencia del vidriado en el cuál se producían

condensaciones con un incremento menor de temperatura (23ºC)

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IMAGEN 26: ANÁLISIS DE CONDENSACIONES SUPERFICIALES EN UN FRENTE DE METACRILATO.

- 5.4.2 TIPOLOGÍAS DE METACRILATO

Existen dos principales tipos de metacrilato: el obtenido por colado y el obtenido por

extrusión.

Mientras que el obtenido por colada se basa en el enfriamiento del material en estado

monomérico en un molde, el extrusionado se produce por la inyección del material

caliente a través de una boca de extrusión, lo que le confiere forma.

El metacrilato de colada es un polímero termoplástico obtenido por polimerización en

masa de monómero puro que se puede cortar, taladrar, adherir, imprimir, fresar, pulir

mecánicamente, moldear por vacío y flexionar en caliente (termodoblado)

Destaca por ser el plástico con menor propensión a su degeneración, gracias a sus

excelentes propiedades resistentes a los rayos UV y a la intemperie en general, así como a

su estabilidad térmica.

Su elevado nivel de transparencia lo dota de una calidad óptica excelente y sus múltiples

posibilidades coloristas y su fácil manipulación, lo convierten en un material ideal para

trabajos que requieran una bonita estética.

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El metacrilato de extrusión tiene un comportamiento diferente al de colada, y para

diferenciarlos se pueden efectuar gran número de ensayos de laboratorio (Vicat,

resistencia química, peso molecular, etc.), pero la manera más fácil de distinguirlos es

analizando su comportamiento al fuego.

Si acercamos una llama a una de las esquinas hasta que prenda, y observamos que crepita

al quemar (no caen gotas encendidas), podemos afirmar que aquel material es acrílico de

colada.

Si fuera acrílico de extrusión caerían gotas encendidas.

Finalmente, si soplamos para apagar la llama, y acto seguido tocamos la superficie

quemada con otro trozo de metacrilato, y al separarlos vemos que se han pegado y que

salen hilos, podemos ratificar que es metacrilato de extrusión.

El metacrilato de colada nunca desprende hilos.

El Metacrilato de colada (GX) y el Metacrilato de extrusión (XT) son sustancias plásticas

cuyo estado rígido, termoplástico o termoelástico, depende de la temperatura. El intervalo

de termoelasticidad es diferente en los dos tipos de material, ya que su peso molecular, es

también distinto.

El metacrilato de extrusión XT tiene un intervalo de termoelasticidad relativamente

pequeño, y si se rebasa, el modelo será parcialmente termoplástico y por lo tanto

irreversible; es decir las piezas son irrecuperables después del moldeo.

La contracción que experimentan las planchas de colada después de ser calentadas, es

aproximadamente del 2%; las de extrusión el 3%, si se trata de planchas lisas, y del 10% si

se trata de planchas grabadas. En consecuencia, es recomendable tener en cuenta estos

valores, antes de cortar las piezas.

Las planchas de metacrilato de extrusión, deben moldearse después de haberse verificado

su grado de humedad, pues según en tanto por ciento de agua que contengan, temperatura

de moldeo y duración del calentamiento, pueden aparecer burbujas en la planchas.

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Como este plástico acrílico se pueden fabricar en la actualidad una gran diversidad de

artículos tanto para el hogar, comercio, publicidad o para la industria. Entre la inmensa

variedad de piezas que se pueden fabricar están: accesorios para baño, cubiertas para

mesa o para maquetas, folleteros, exhibidores, rótulos, mobiliarios, cestas, porta-posters,

porta precios, reconocimientos, calzadores, llaveros, reglas, partes y accesorios

relacionados con la náutica como automotrices, etc.

Las láminas comercialmente más comunes son las que se definen a continuación, aunque

pueden producirse otras de mayores dimensiones.

Los espesores van desde 2 mm hasta 30 mm (3 cm) aunque también existen de mayores

grosores los cuales reciben la denominación de blocks.

TABLA 4: VALORES TÍPICOS DE LAS DIMENSIONES DE PLACAS OBTENIDAS POR EXTRUSIÓN

TABLA 3: COMPARATIVA ENTRE LOS DOS TIPOS DE MATERIALES

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TABLA 5: VALORES CARACTERÍSTICOS DE LAS PLACAS OBTENIDAS POR COLADO

A mayor grosor, deberán solicitarse al fabricante o distribuidor como pedidos especiales,

no obstante, existen empresas y operarios que trabajan el PMMA uniendo o pegando

piezas previamente cortadas para lograr grandes grosores de acrílico.

Los colores son variados, los hay desde los opacos, traslúcidos, transparentes,

fluorescentes y los terminados en espejo.

- 5.4.3 DIFERENCIAS PRÁCTICAS

Peso molecular

Los dos tipos de acrílico son fabricados a partir de metacrilato de metilo, pero los

pesos moleculares son muy distintos: colado con 2.200.000 y extruido con

150.000. Estas diferencias hacen al extruido más sensible a la temperatura y al

ataque con solventes.

Temperaturas del termoformado

El colado aproximadamente entre los 150 - 170 ºC. El extruido en cambio entre los

140 - 160 ºC. Tanto el colado como el extruido requieren la utilización de hornos

por circulación de aire para conseguir en el producto terminado las excelentes

propiedades ópticas.

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Para el extruido se deberá poner extrema atención en el tiempo de exposición a

altas temperaturas.

Tratamiento superficial

El acrílico extruido necesita que las superficies de contacto tengan un tratamiento

antiadherente, pues existe tendencia a pegarse a los metales en caliente. Se

recomienda la utilización de estufas verticales para simplificar su manipuleo.

Comportamiento térmico

Las planchas de acrílico extruido requieren de un calentamiento muy uniforme;

diferencias superiores a 5° C producirán importantes tensiones internas,

provocando distorsiones ópticas y posibilidad de cuarteamiento.

En el acrílico colado, estas diferencias pueden ser de hasta 15°C dentro de una

misma plancha sin por ello ver afectada la calidad final.

Encogimiento por calentamiento

El acrílico extruido tiene distintos porcentajes de encogimiento, uno mayor, del

orden de 3 a 6%, dependiendo del espesor en el sentido de extrusión, y otro en el

sentido transversal que va desde un 0,5 a 1%.

En el acrílico colado encoge uniformemente un 2% en ambas direcciones.

Memoria elástica

Las planchas extruidas, a diferencia de las de colado, no tienen memoria elástica,

esto significa que luego de termoconformada no acepta otro proceso similar.

Facilidad de moldeo

Por su baja viscosidad a las temperaturas de moldeado, las planchas extruidas son

más fácilmente moldeables, pudiéndose lograr diseños más complejos con

menores fuerzas de moldeo.

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Pre-secado

A diferencia del acrílico colado que se puede moldear directamente, las extruidas

necesitan un proceso de secado previo para eliminación de humedad residual. Con

temperaturas entre 75 a 80 °C durante aproximadamente 1 hora por cada

milímetro de espesor.

Temperatura de servicio

Las planchas de acrílico extruido tienen una temperatura máxima de servicio de

71° C, a diferencia de las de colada que alcanza los 85° C.

Combustión

La combustión del acrílico extruido produce goteo de material fundido, no así con

las planchas de colada.

Pulido a la llama: este proceso no es recomendado para planchas extruidas pues

pueden inflamarse. Esto no ocurre con las de colada.

Maquinado

Las planchas de acrílico extruido al ser maquinadas tienen tendencia a empastar la

zona de trabajo. Se deberán bajar las velocidades de maquinado y realizar un

avance más lento; es indispensable un buen sistema de refrigeración con el fin de

evitar la fusión del material.

- 5.4.4 OPERACIONES ELEMENTALES DEL PMMA

Las láminas de acrílico pueden cortarse de diversas maneras, utilizando herramientas

manuales o eléctricas, como las que se usan para cortar madera y la selección de la

herramienta adecuada dependerá del tipo de trabajo a realizar.

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Almacenamiento

La lámina acrílica es protegida con película de polietileno en ambas caras, gracias a lo cual

el material resiste las raspaduras leves que pudiera sufrir durante el transporte, manejo o

almacenaje e inclusive durante algunos procesos de trabajo como puede ser el corte con

sierra o fresado; además este tipo de protección ayuda a mantener la lámina libre de polvo

y humedad conservando su apariencia como nueva hasta la finalización del trabajo o

producto.

Debido a que esta protección es aplicada con carga electrostática (libre de adhesivo) se

recomienda que una vez retirada la protección, y para que el material no se raye o

maltrate, se evite el manejo excesivo de las láminas.

Las láminas acrílicas deben ser almacenadas preferiblemente en posición vertical, en

estantes levemente inclinados con un ángulo aproximado de 10 grados y una base de

paneles de madera o metal; logrando así que estas descansen sobre toda la superficie, para

evitar el la flexión o deformación y facilitar su manejo.

En caso de almacenaje horizontal, toda la superficie de la tarima deberá estar cubierta en

su base, con el propósito de que el peso del material se distribuya uniformemente en toda

la superficie, evitando así rasgar la película protectora al momento de realizar maniobras

ya sean manuales o con montacargas.

En cualquier tipo de almacenamiento y para obtener una mejor identificación del

material, se recomienda que las láminas más grandes sean almacenadas en la parte trasera

de su estante.

Por ser un material termoplástico, puede sufrir deformaciones (antes o después de los

diferentes procesos de transformación) si es almacenada cerca de fuentes de calor o

vapores de solvente, ya que estos tienden a ablandarla y modificar su planimetría.

Asimismo se recomienda para el aprovechamiento al máximo del material sobrante de

trabajos grandes, para ser utilizados en piezas pequeñas (de las que se pudiera obtener

pasta de metacrilato), tener para su almacenaje, un rack solo destinado para ello con

divisiones identificadas y divididas por colores es recomendado.

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Limpieza

Evítese almacenar las láminas en lugares cercanos a cámaras de pintura, radiadores,

recipientes calientes, líneas de vapor e incluso cerca de áreas de impresión debido a que

los solventes pueden penetrar la protección y modificar la superficie del material.

La lámina acrílica se limpia completa y fácilmente humedeciendo con agua ligeramente un

material textil suave.

Para manchas de grasa o aceite prepárese una solución al 1% con jabón de pastilla o

detergente suave, utilizando agua templada. Sólo en casos extremos se podrá utilizar

alcohol isopropílico o queroseno.

Nunca debe de limpiarse la superficie con un textil seco, debido a que la acumulación de

polvo puede ocasionar ralladuras en el material. Es importante no utilizar solventes

orgánicos como gasolina, acetona, thinner, benceno, tetracloruro de carbono y tolueno ya

que estos químicos atacan la superficie de la lámina y la debilitan, causando craqueo

(microfisuras) y rayas en la superficie.

Las cargas de electricidad estática son provocadas comúnmente cuando se retira la

película protectora de la superficie del material o simplemente por manejo.

Aunque esta propiedad es muy común entre los materiales plásticos, para evitar la

atracción de polvo y viruta por cargas electrostáticas en la superficie de la lámina no es

suficiente aplicar aire comprimido ya que estos contaminantes continuarán adheridos, por

lo cual la limpieza se deberá realizar con un textil humedecido. Antes de doblar, pintar o

termodoblar la lámina acrílica, y para obtener un mejor acabado y apariencia, ésta deberá

estar libre de polvo y viruta.

El lugar de trabajo debe someterse a una limpieza constante para evitar las impurezas que

quedan en el aire debido a la pasta de la pulitura, y en el piso a causa de las virutas de

acrílico.

Además es recomendable identificar y designar los elementos de trabajo necesarios en un

lugar para cada uno, de forma tal que cualquiera pueda encontrarlo.

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Tipos de corte

La lámina acrílica puede ser cortada de diversos modos, utilizando herramientas

manuales y eléctricas, como las que se usan para cortar madera y metales no ferrosos

como el cobre y el latón, por ejemplo, sierras viajeras, sierras bajo mesa o sierras de banco.

La selección del equipo depende principalmente del tipo de pieza y volumen a producir. Es

muy importante que cuando realice esta operación se considere las siguientes

indicaciones para evitar, principalmente, el astillado y reblandecimiento de cantos o

bordes:

1. El equipo seleccionado (sierras) deberá tener un mínimo de vibración para evitar

estrellamientos.

2. El eje de la mesa y la guía de corte deberán estar perfectamente alineados (en escuadra)

para evitar cortes comidos o no escuadrados.

3. El material deberá estar apoyado firmemente en la mesa de trabajo, con ello se

obtendrá mejores resultados además de mayor seguridad para el operador.

4. La viruta o polvo que se produzca durante esta operación deberá retirarse de la

superficie de la lámina acrílica preferiblemente con aire comprimido, para evitar que se

provoquen marcas.

Las láminas delgadas pueden ser cortadas en forma muy similar al vidrio, a mano, con

cutters o navajas para cortar plástico, estas últimas tienen la forma de un garfio y se

encuentran fácilmente en tiendas distribuidoras de acrílico, en ferreterías o en tiendas

donde venden artículos para arquitectos, diseñadores o ingenieros.

En una mesa lo suficientemente amplia, colóquese la lámina a cortar, mídase y delimítese

el área o ancho a cortar, colóquese una regla de madera, aluminio u otro sobre las marcas

de corte para que le sirva de guía, presione firmemente sobre la regla con la mano

izquierda y con la mano derecha tome la navaja de corte (garfio).

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Apúntese hacia donde se iniciará el corte, presiónese la navaja al nivel de la regla y

oriéntese como si estuviese rayando, nótese que al pasar la navaja a la orilla de la regla,

dejará una línea marcada como hendidura o surcada, nuevamente repítase la operación y

el surco se irá agrandando.

Para desprender la parte marcada o surcada, muévase la lámina de acrílico de tal forma

que la parte que deberá desprender sobresalga de la mesa de trabajo, sujétese firmemente

la hoja y presiónese la parte saliente hasta desprenderla, sí no se des prende con cierta

facilidad quiere decir que le faltó rayado o surcado. Ya desprendida deberá lijarse los

bordes con una lija de grano fino para evitar los filos.

Al realizar la operación anterior se recomienda usar guantes y no utilizar este método de

corte para espesores mayores a 3 mm.

Notas:

1. Siempre hágase la incisión apoyado de una regla o con una pieza de borde recto.

2. Colóquese la lámina sobre un borde recto, sujétese bien y despréndase con un

movimiento fuerte y preciso.

Corte con sierra circular

La sierra circular deberá de tener dientes rectos para favorecer el enfriamiento y no

reblandecer el material de acrílico. Se recomiendan las sierras que tienen los dientes de

carburo de tungsteno.

El empuje de la sierra, al cortar, debe ser lento para evitar el calentamiento y el posible

estrellamiento del acrílico, la sierra deberá operarse a velocidades relativamente altas y

antes de iniciar el corte asegúrese de que haya desarrollado la máxima velocidad. Mientras

mayor sea el espesor a cortar, mayor deberá ser el diámetro de la sierra y menor número

de dientes por centímetro.

Cuando se utilice una sierra circular de mano, es necesario sujetar la lámina firmemente y

presionar, además de pasar la sierra al estar cortando, con cierta rapidez para evitar

calentamientos. Esto también se aplica para las caladoras de mano.

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Corte con sierra cinta

La sierra cinta es lo indicado para hacer cortes curvos en hojas planas y para refiletear

piezas ya formadas. Es recomendable el uso de esta sierra con velocidad variable.

Es conveniente utilizar una cinta para cortar metal o las especiales para plásticos; también

es necesario ajustar la guía lo más cercano al material para evitar estrellamientos en la

línea de corte y reducir al mínimo la vibración de la sierra.

Corte con Láser

Una de las varias ventajas que ofrece el sistema de corte con láser es la versatilidad de

aplicación; ya que además de su empleo directo en el corte de láminas acrílicas ofrece la

posibilidad de procesado en muchos otros tipos de materiales.

Se obtienen también cortes finos con cantos precisos, lo cual es muy recomendable para

piezas de acrílico con formas muy intrincadas, además se pueden efectuar barrenos desde

0.1mm de diámetro a una velocidad de hasta 150,000 perforaciones por hora.

Con el dispositivo láser es posible cortar, soldar o desbastar superficies de hasta 30 mm

de espesor, debido a que la energía láser se concentra en un sólo punto y la generación de

calor se puede limitar a una zona mínima con lo cual se evitan deformaciones y además

posibles cambios estructurales en el material.

Fresado

La lámina acrílica puede ser cortada con routers tanto portátiles como fijos y con

maquinas computarizadas de control numérico (CNC), para lo cual se recomienda utilizar

routers eléctricos de potencia mínima de 1.5 HP y de 20,000 a 30,000 RPM.

El tipo de brocas a utilizar para lograr cortes uniformes, deberá ser con pastillas de

carburo de tungsteno de 1/4 ó 3/8 de pulgada e idealmente de 1/2 de pulgada para evitar

que la vibración producida por la alta velocidad rompa el material.

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Las brocas generalmente cuentan con 1 a 4 cortadores o navajas, las más comunes y

económicas son las de 2 cortadores las cuales proporcionan buen acabado.

Este tipo de equipos es el mayormente recomendado para cortar o rectificar formas

repetidas cuidando que la velocidad de alimentación, con esto se asegurará de obtener

cortes uniformes y de gran calidad; de lo contrario, el rectificado lento sobrecalentará el

material, dejando cantos con huellas de maquinado profundas e inclusive viruta adherida.

Al cortar con router para la fabricación de piezas repetidas, deberá utilizarse plantillas

previamente modeladas, las mismas pueden ser de madera, aglomerado, acrílico, etc.; el

tiempo de vida de las plantillas dependerá del tipo de material utilizado.

El corte con router además de rectificar cortes exteriores permite obtener formas

circulares de gran diámetro, cortes rectos y piezas con formas irregulares. Es importante

asegurarse de fijar firmemente con cinta doble adhesivo su plantilla al material a copiar,

con esto evitará daños por desprendimiento de plantillas.

La dirección de alimentación correcta es muy importante para lograr un buen corte. Las

piezas deberán estar alimentadas en sentido contrario a las manecillas del reloj, con esta

medida se evitará que las cuchillas de la broca del router atrapen la pieza, logrando cortes

de gran calidad y una operación segura.

Resulta muy importante que antes de iniciar cada operación se elimine de la mesa de

trabajo y de la lámina acrílica el polvo y la viruta generada por el corte; al mantenerse

siempre limpia la mesa de trabajo se evitará que los residuos rayen las piezas.

Barrenado

Cualquier tipo de taladro portátil o de pedestal puede ser usado para perforar las láminas.

El taladro de columna (antes expuesto) es ideal debido a que brinda un mejor control y

mayor precisión en la operación. Las brocas de alta velocidad para acero pueden ser

utilizadas siempre y cuando se modifique el ángulo de ataque.

Dicha modificación se realiza afilando pequeños planos en ambos filos de la broca, con un

esmeril de grano mediano o fino.

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Estos planos deberán quedar paralelos a la longitud de la broca con 1/32 de pulgada de

espesor y un ángulo de inclinación de entre 60 y 80 grados.

El ángulo agudo permite a la broca entrar y salir fácilmente del material sin astillarlo y

agilizando la operación.

Para lograr un mejor acabado dentro de la perforación, úsese brocas con canales pulidos y

de espiral lenta, los cuales limpiarán de viruta la perforación, sin maltratar o quemar las

paredes del barreno.

La lámina deberá estar firmemente sujetada a la mesa de trabajo, para lo cual se

recomienda que la cara inferior de la pieza sea apoyada sobre una base preferentemente

de acrílico o madera para que al terminar el viaje de la broca ésta se encaje y se continúe

cortando sobre material sólido.

Esta medida también se aplica para cuando se barrena con taladro manual.

En los casos de perforaciones expuestas a esfuerzos, es necesario que exista una tolerancia

para el ajuste de la pieza, la cual se puede conseguir considerando que el diámetro del

barreno sea más grande que el diámetro del tornillo a utilizar, con esto se evitará que

una vez que esté colocada la pieza de acrílico se produzcan astillas por la contracción y

expansión del material.

IMAGEN 28: BARRENADO DE UN FRENTE DE PMMA

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Pegado

La lámina acrílica puede ser pegada con solventes y adhesivos (siempre inocuos a los

seres vivos), formando uniones fuertes y durables.

La fuerza y apariencia de la unión dependerá en gran parte del cuidado y la destreza con

que se realice la operación.

Para lograr una mejor adherencia y mayor fuerza de unión, es importante que las piezas a

unir no se fuercen ya que esto provocaría debilidad en la unión.

Para realizar cualquier tipo de unión no es necesario ningún tipo de preparación previa de

las áreas a unir, siendo muy importante inspeccionar los cortes de sierra o router los

cuales deberán mostrar en el material una huella de maquinado poco profunda y

uniforme, con lo que se logrará que los cantos asienten correctamente.

En los casos de que las áreas a unir tengan imperfecciones (huella profunda o viruta

adherida), es necesario lijar o darle algún otro tipo de acabado hasta dejarlas

perfectamente asentadas en escuadra y lisas.

Antes de realizar la operación, remuévase siempre la protección (película estática) del

área que va a unir. La selección del adhesivo dependerá del tipo de unión, forma de la

pieza, volumen a producir y resistencia a esfuerzos.

Tipos de adhesivos

Existen tres métodos (además del soldeo) para el pegado siendo el método de capilaridad

el más común, debido a su facilidad de operación y a su rápido pegado.

A) Capilaridad

Este método consiste en la acción de un solvente o adhesivo de baja viscosidad que fluye

entre las superficies a pegar; se puede aplicar con jeringa, gotero o recipientes de boquilla

estrecha.

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La mejor forma de evaluar si se está aplicando correctamente esta técnica, consiste en

asegurarse que al aplicar el adhesivo o solvente en un extremo de las piezas a unir, éste

corra con facilidad por toda el área a pegar y parezca que se está iluminando el canto.

En caso de que el solvente no fluya completamente dentro de la unión, inclínese

ligeramente la pieza, esto permitirá que el adhesivo fluya libremente dentro de la unión.

Durante los primeros minutos es muy importante no mover las piezas unidas a fin de

evitar que la unión resulte débil. La mayoría de los solventes siguen reaccionando sobre la

lámina después de los primeros minutos de su aplicación.

La alta resistencia de las uniones se alcanza entre las 24 y 48 horas posteriores e inclusive

sigue fortaleciéndose durante las semanas subsecuentes, por lo que se recomienda

durante las primeras horas manejar con cuidado las piezas unidas ya que la unión, aunque

aparentemente se perciba resistente, todavía no alcanza internamente su grado máximo

de resistencia.

Aplicando el solvente o adhesivo de baja Viscosidad (de canto), fluirá por acción capilar

B) Inmersión o remojo, pasteo.

Otro de los métodos de unión, es el de inmersión o remojo. Este consiste en sumergir en el

solvente (pasta de metacrilato, metacrilato monomerizado) el canto de las piezas a unir,

durante un lapso de 2 a 3 minutos.

Para efectuar esta operación, utilícese una bandeja poco profunda de aluminio, acero

inoxidable, acero galvanizado, polietileno, etc.

Colóquese dentro de la bandeja una malla metálica o plástica tipo mosquitero, para que el

borde o canto de la lámina no toque el fondo de la misma y no manche el material.

Procúrese que la bandeja esté nivelada y vierta el solvente dentro de ella, asegurándose

de cubrir uniformemente hasta el nivel de la malla.

Posteriormente colóquese el canto de la pieza a pegar dentro de la bandeja hasta que se

apoye sobre la malla.

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Nótese que la parte en contacto se hincha y se disuelve ligeramente; retire el material

permitiendo escurrir el exceso; coloque con cuidado, rápidamente y en forma precisa el

canto sumergido.

Manténgase por un mínimo de 45 segundos las piezas unidas, sin aplicar presión y

cuidándose que éstas no se muevan, ya que los primeros segundos son críticos para lograr

una buena resistencia de la unión.

En caso de que después de 20 segundos la unión presente burbujas de aire atrapadas,

aplíquese presión sobre la superficie para desalojar las burbujas; no demasiada presión

para prevenir que el solvente escurra y manche la unión.

El tiempo de evaporación varía para los diferentes tipos de solventes, así como las

condiciones de temperatura y humedad de cada zona.

Por lo anterior se recomienda que para determinar su tiempo de proceso requerido, se

desarrolle la habilidad necesaria mediante repeticiones de cualquiera de los métodos

antes descritos.

En caso de que las piezas unidas presenten manchas blancas en alguna de sus caras, éstas

ya no podrán ser removidas, ya que este problema se presenta cuando las condiciones de

humedad son muy altas y al evaporarse el solvente se integra con moléculas de agua del

material.

C) Adhesivo polimerizable (adhesivos acrílicos o adhesivos de metacrilato)

El último método para pegado es el de adhesivo polimerizable.

Se utiliza cuando no se pueden emplear los otros dos métodos debido a que las partes a

unir no asientan correctamente o el área a pegar es difícil.

Estos adhesivos son espesos por lo que se recomienda se apliquen directamente con un

recipiente de boquilla estrecha, como los usados para los tintes de cabello, haciendo en la

punta un corte a 45 grados para con ello controlar mejor el adhesivo.

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Remuévase la película protectora del área a unir y aplique el adhesivo, cuidando de

colocar cinta adhesiva o de enmascarar alrededor del área a pegar; después de cinco

minutos, mientras el adhesivo todavía esté húmedo, retírense las cintas cuidadosamente.

Colóquese con cuidado el adhesivo en uno de los lados de la unión y luego júntese las

piezas y manténganse inmóviles por un mínimo de 15 minutos.

IMAGEN 29: ADHESIVOS ACRÍLICOS

D) Soldadura TIG

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo

permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes no superiores

a un 2%.

Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada

de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado.

Los gases más utilizados para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el

helio, o mezclas de ambos.

La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones

más resistentes y más dúctiles. Otra ventaja de la soldadura por arco en atmósfera inerte

es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y

proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver

claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la

calidad de la soldadura.

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El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con

sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de

producción.

Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es

menor.

Pulido

Para restablecer el brillo en los bordes de las láminas existe el pulido mecánico.

De la calidad del corte dependerá el lograr un buen acabado liso y brillante. Un borde o

canto bien maquinado puede ser pulido sin lijarlo previamente. Antes de proceder al

pulido de bordes con huellas de maquinado profundas, se recomienda que los cantos sean

lijados con lija de grano medio entre el No. 180 y 320.

Mientras más fino sea el grano más fino será el acabado. Este proceso se puede realizar a

mano o con lijadoras mecánicas comerciales, como las que se utilizan para madera.

Trabájese los bordes con movimientos circulares, presionando ligeramente y lubricando

preferiblemente con agua. Las huellas de maquinado poco profundas pueden ser

eliminadas mediante la técnica de raspado.

La navaja para raspar puede fabricarse con cualquier trozo de metal con un borde plano y

afilado.

El raspado manual es una alternativa para preparar los cantos en lugar de lijarlos.

Después de cualquier proceso de maquinado, la lámina acrílica presenta huellas poco

profundas lo que permite optimizar tiempos de lijado, generando ahorros económicos.

Pulido Mecánico

La lámina acrílica puede ser pulida mecánicamente utilizando motores de 3 a 5 HP con

discos de franela de 1 a 3 pulgadas de espesor y de 8 a 12 pulgadas de diámetro.

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También se pueden emplear herramientas eléctricas o neumáticas del tipo portátil

equipadas con discos de franela.

Se recomienda trabajar a velocidades entre 1000 y 1800 rpm. Es importante que en este

proceso se utilicen pulidores de cera en pasta que no contenga solventes (pasta café, pasta

blanca o pasta verde).

Por razones de seguridad, es importante no empezar a pulir cerca de los bordes del

material debido a que el rodete fácilmente puede atraparlo y precipitar la pieza fuera de

las manos del operario manos.

Comiéncese siempre a pulir del centro hacia abajo y manténgase en movimiento el

material de un lado hacia otro hasta alcanzar el borde inferior; luego dese la vuelta y

repítase el proceso.

El termodoblado y el termoformado

El equipo comúnmente más usado para doblar la lámina acrílica se consigue con

resistencias eléctricas tipo resorte del No. 20, de alambre recto de nicromio o del tipo

blindadas (aprox. 1kw X 1,2 m).

El uso de este tipo de equipo ayuda a formar dobleces en línea recta, con cualquier grado

de inclinación.

Cuando se vaya a calentar, con este tipo de equipo, el material de más de 3 mm de espesor,

es aconsejable colocar resistencias en ambos lados del mismo (arriba y abajo) ó en su

defecto darle vuelta en la mitad del ciclo de calentamiento; esta medida ayudará a evitar el

craqueo por piezas dobladas en frío y a optimizar tiempos de proceso.

Cuando se efectúen dobleces usando sólo una resistencia, asegúrese de efectuar esta

acción por el lado calentado.

Antes de proceder a realizar cualquier doblez, es necesario retirar la protección (película

plástica), posteriormente colóquese la línea a doblar directamente sobre la línea de calor

hasta que el material se doble por gravedad.

estudio sobre el diseÑo estructural y...

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