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Innovando en la sustitución de puentes de madera por materiales compuestos


La ciudad de Greater Geelong, en Australia, ha utilizado una estrategia innovadora para reemplazar los puentes de madera envejecidos con un diseño de 100 años sin necesidad de mantenimiento, empleando para ello los elementos de innovación que ofrecen los #MaterialesCompuestos  y otros elementos reforzados con #FibraDeCarbono.  Como ejemplo y para fomentar la innovación sostenible, la Ciudad, con el apoyo presentó un puente peatonal sin mantenimiento de 100 años en 2017. 

La licitación invitó a las empresas a aportar soluciones al costoso problema de mantenimiento asociado a los puentes tradicionales, generalmente fabricados en madera, acero u hormigón, cuyo mantenimiento cuesta a la Ciudad más de $ 500,000 por año, destinados a inspeccionar, reparar, mantener y reemplazar cada año.

La presentación ganadora provino de un consorcio que incluía a un fabricante con un potencial de innovación vanguardista en el tratamiento de los materiales y a una empresa de ingeniería australiana. Este consorcio investigó y desarrolló un nuevo e innovador producto de construcción, elaborado a partir de un geo polímero, que incluye algunos materiales reciclados,  reforzado con #FibraDeCarbono, que será más resistente y durará más que los productos existentes y habituales en la fabricación de un puente o una estructuras similar.

Los dos primeros puentes programados para ser reemplazados con el nuevo diseño han sido estructuras de madera sobre Cowies Creek en Deppler Park. Se espera que la construcción comience este mismo año.

La licitación fue la primera ofrecida en Australia utilizando un proceso innovador, cuyo objetivo fue alentar el desarrollo y la viabilidad de tecnologías limpias, y productos económicamente viables que aprovechen materiales renovables y fuentes de energía, al tiempo que reduzcan emisiones y desechos, utilizando el poder adquisitivo sustancial.

El nuevo material eliminará potencialmente el 'cáncer concreto' que supone la degradación de las estructuras y proporcionará un enfoque nuevo y disruptivo que tendrá una amplia aplicación en la industria de la construcción en general.

Este proyecto ha permitido afrontar los desafíos del cambio climático y el fugaz ritmo de las tendencias económicas, asumiendo las necesidades de innovación del desarrollo sostenible en términos de nuevos productos y servicios, derivados de la industria de los materiales compuestos. También representa, sin duda, un ejemplo de cómo es posible liberar el camino para ofrecer soluciones sostenibles al mercado, lo cual representa una aspiración clave en la visión innovadora e integradora de la industria de los #composites.

Fibra de carbono o fibra de vidrio, ¿Pueden sus ventajas adaptarse a todos los retos?


By Matt Green Vice President of Technical Services at NRI, Neptune Research Inc.


 

Recientemente, realicé un programa de capacitación educativa para un cliente para ayudarlos a aprender más sobre los sistemas de reparación de compuestos (ECR Systems ™), cómo pueden implementarse con éxito en sus instalaciones y cómo cumplir con los estándares de la industria. Este tipo de eventos educativos y de capacitación se enfocan en una revisión no comercial e imparcial de los requisitos de calificación y estándares, y se han convertido en un elemento básico en nuestra compañía en los últimos años y son muy bien recibidos por la industria.

Una de las preguntas que recibí en esta capacitación reciente fue sobre la diferencia en los tipos de fibra, específicamente #FibraDeCarbono versus #FibraDeVidrio, y cuál es "mejor" que la otra. Para responder a esta pregunta, necesitaremos ahondar más, más allá de simples lemas de marketing y reclamos de productos. Pero la esencia de la respuesta es que no existe una bala de plata. La pregunta más importante es esta: "¿Cuál es mejor para mi necesidad de reparación?"

Antes de comenzar, es importante tener en cuenta que si bien hay muchas aplicaciones para materiales compuestos, este artículo solo pretende abordar la cuestión relacionada con el uso de materiales compuestos para reparar tuberías y tuberías que sufren una reducción del espesor de la pared que requiere una reparación estructural. Otros usos ciertamente tienen su propio conjunto de criterios y necesidades del compuesto, pero los comentarios y observaciones aquí se enfocarán en la reparación de tuberías.

En segundo lugar, también es importante conocer y comprender qué constituye el sistema completo de ECR en este contexto, ya que no es solo la fibra y la resina, sino la lista completa de componentes que componen el "sistema" instalado en total. Aunque obviamente los tipos específicos de polímero y fibra elegidos tienen un gran impacto en las propiedades, el sistema completo también incluye el material del sustrato (en este caso, la tubería), los métodos de preparación de la superficie, los métodos de instalación y los protocolos de curado.

El mercado y el uso de materiales compuestos para la reparación de tuberías dañadas han crecido significativamente en la última década, y como tal, se han comercializado multitud de opciones. Cada compañía y sistema de reparación tiene sus reclamos, lista de beneficios y por qué deberían usarse. Gran parte de este marketing se dirige y se crea en función de las ofertas de productos específicos del vendedor, lo que dificulta que una industria lo utilice como una opción relativamente nueva para saber cuál es la mejor solución para su problema.

Por lo tanto, una de las preguntas más frecuentes de los usuarios de ECR Systems se refiere a fibra de carbono versus fibra de vidrio, pero como se mencionó, no se trata de qué producto es "mejor" porque mejor es una cuestión de percepción y debe definirse por necesidad. Algunos pueden definir mejor en función de una propiedad material específica, algunos basados ​​en la facilidad de instalación y otros simplemente en el costo. Mejor para uno no es necesariamente mejor para todos. Para ayudar a comprender mejor, repasemos algunos de los elementos que pueden revisarse para obtener una mejor idea general de cada uno y proporcionar un marco que pueda usarse para juzgar su "mejor" aspecto específico.

Comparando las propiedades del material

En la mayoría de las situaciones, una simple comparación de propiedades de materiales no es la guía más útil para seleccionar un sistema para una reparación específica. Sin embargo, es extremadamente valioso entender estas diferencias y cómo pueden afectar el resultado de un diseño de reparación. Un ejemplo perfecto es el módulo de tracción del sistema compuesto. Si bien cada sistema individual tiene sus propias propiedades únicas basadas en los ingredientes específicos del material, en general, si compara dos sistemas típicos basados ​​en epoxi y solo difiere del tipo de fibra, encontrará que el sistema de carbono promedio será aproximadamente de 2.5- 3 veces más alto que el sistema de fibra de vidrio promedio para esa propiedad material. Esto significa que un diseño de reparación que calcule para un espesor de reparación requerido final, podría ser bastante diferente entre los dos sistemas para una reparación, pero puede no ser tan diferente para los demás. Por lo tanto, aunque no queremos centrarnos en la varianza de las opciones de diseño de reparación, es importante saber que también pueden participar en el diseño final de la reparación. Al comparar las propiedades, las tres propiedades más importantes a tener en cuenta que son las más afectadas por la fibra serían la resistencia a la tracción, el módulo de tracción y la tensión a la falla del sistema compuesto.

Y el ganador es…

Independientemente de las propiedades del material o los datos de diseño, todavía no es tan simple como una pregunta "cuál es mejor". Hay un momento y un lugar para todo, y no es diferente cuando se mira qué fibra puede adaptarse mejor a las necesidades del escenario dado. La fibra de carbono es más rígida y liviana, lo que le permite obtener un grosor más económico cuando se trata de necesidades de reparación de alta presión y diámetros grandes. La fibra de vidrio es un material más flexible con valores más altos de deformación y falla, lo que permite que un sistema que use fibra de vidrio absorba más cargas antes de dañar las fibras, al tiempo que mantiene una resistencia a la tracción similar a la de algunos grados de carbono. En contraste, muchas veces, el diseño puede no requerir una solución de reparación de alta rigidez y alta resistencia debido a las condiciones de diseño, y la rentabilidad de la fibra de vidrio gana. Ambos tienen su valor en el mercado, es simplemente una cuestión de conocer los requisitos para el escenario y elegir el mejor sistema para sus necesidades.

 

 

Los Composites garantizan la construcción de infraestructuras más fuertes que permiten a los EEUU resistir los golpes de la naturaleza


 

Durante 2017, huracanes, incendios forestales, inundaciones y  tornados azotaron a los EE. UU., infligiendo daños valorados en millones de dólares en carreteras, puentes, redes eléctricas y otras infraestructuras. Daños que pueden evitarse, según la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles #ASCE, si los EEUU invierten 4,6 billones de dólares en 2025 para realizar reparaciones y remplazos utilizando composites.

El uso de #MaterialesCompuestos puede ayudar al país a mejorar el rendimiento de sus infraestructuras y con ello, la calidad de vida de las personas con una simple inversión. Así lo ha puesto recientemente de manifiesto la subdirectora del laboratorio de ingeniería del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Joannie W. Chin, quien manifestó que “Los materiales compuestos avanzados a menudo son más resistentes, más livianos y más duraderos que los materiales de construcción tradicionales, lo que ofrece muchos ahorros de costes".

Esto garantiza una vida más duradera para los componentes de infraestructuras que incluyen compuestos avanzados, tales como puentes, carreteras, presas, diques, ferrocarriles, postes y otros elementos esenciales para el día a día de un país. Los huracanes, las tormentas de hielo y los fuertes vientos frecuentemente derriban postes de teléfono de madera, lo que reduce el suministro de electricidad a miles de hogares y negocios. Los postes resistentes de FRP ayudan a las empresas a mantener las luces encendidas.

Los postes compuestos son más respetuosos con el medio ambiente, no requieren el uso de conservantes químicos como la creosota y son más fáciles de instalar en lugares de difícil acceso. Los postes compuestos cuestan de dos a cuatro veces más que los postes de madera, y eso ha desalentado a muchas utilidades de instalarlos. Pero tienen una vida útil de 60 a 80 años, el doble que un poste de madera. A largo plazo, las compañías eléctricas que usan postes de FRP ahorran dinero porque están pagando los costos de instalación solo una vez en 60 años en lugar de dos veces.

Las instituciones públicas deben entender que un poste compuesto permitirá a la instalación ser más segura, más duradera, resistente y versátil. Más respetuosa y sostenible y a medio plazo. También podrá garantizar su funcionamiento de forma más económica. Y hablamos de factores que pueden aplicarse a otras infraestructuras y sobre los que continuaremos divulgando pues, habida cuenta de los beneficios, el uso de los composites en estructuras públicas no sólo es beneficioso para el conjunto de la sociedad, sino que a medio y largo plazo, es más económico y rentable, lo que hace de su uso un camino de paso obligado. Antes o después.

El tamaño del mercado de #composites parea #automoción supera los 15 mil millones de dólares en 2017

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El tamaño del mercado de #composites parea #automoción supera los 15 mil millones de dólares en 2017 y aventura una gran expansión para los próximos años, con una demanda esperada que superará las 4.000 kilo toneladas en 2024, según previsiones.

De hecho, el uso de #composites en el sector automoción representa un patrón constante para esta industria, beneficiada del uso creciente de materiales livianos que no solo benefician a la mecánica y el comportamiento del vehículo, sino también el medio ambiente, gracias a la implementación de medidas llamadas a la reducción de emisiones de carbono, otro de los factores que impulsan el mercado de composites para automoción.

No ha de olvidarse la relación existente entre resistencia, peso y mejora de la eficiencia del combustible en el vehículo, requisitos que se consiguen satisfactoriamente con el uso de #composites.

El uso creciente de materiales livianos con la implementación de medidas rentables para reducir las emisiones de carbono son los factores clave que impulsan el tamaño del mercado de composites automotrices. Este producto ofrece una relación resistencia / peso superior y mejora la eficiencia del combustible del vehículo.

La disminución del tiempo de fabricación es otro de los factores que están dinamizando el uso de #MaterialesCompuestos, teniendo en cuenta la disminución de tiempo y coste que supone el uso de composites.

El desarrollo y las exigencias de vehículos eléctricos e híbridos, que ofrecen una larga distancia de viaje debido a la reducción de peso, aun respalda más el uso de #composites en la industria del automóvil, sin olvidar los protocolos (muy rigurosos) para reducir significativamente las emisiones de carbono, también influyen en la implementación de materiales ligeros, composites, en los vehículos.

Interesados en descargar el Informe completo  https://bit.ly/2PTdTzf