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

Publicado el día 17 septiembre 2018



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.