PROYECTO

Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas

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REQUERIMIENTOS INICIALES DEL PROYECTO

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PLANTEAMIENTO DE SOLUCIONES INNOVADORAS

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DESARROLLO EXPERIMENTAL

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RESULTADOS

1. REQUERIMIENTOS INICIALES DEL PROYECT0

Nuestro cliente, una gran empresa del sector energético que fabrica sus propios aerogeneradores y monta sus propios parques eólicos, nos solicita un producto con unas características que no encuentra en el mercado y que ninguna otra empresa está dispuesta a desarrollar para ellos.

Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas

La problemática que nos transmite el cliente es que va a implantar un nuevo parque eólico en un área con importante actividad sísmica, con los riesgos que ello conlleva a la hora de levantar cualquier estructura. El fuste (o torre) de los eólicos que van a instalar es de hormigón y está dividido en varios tramos que se acoplan entre ellos por medio de una corona de vainas en la sección inferior y otra de barras corrugadas de gran diámetro en la corona superior (Macho – Hembra). Este ensamblaje, al realizarse en una región con actividad sísmica, les obliga a sujetar el montaje mediante grúas hasta que la unión entre tramos es suficientemente fuerte para ser segura en caso de terremoto, lo que con un adhesivo estándar del mercado puede llevar hasta 12 horas, tiempo que encarecería enormemente el proyecto debido al coste de las grúas.

El producto que nos piden desarrollar debe tener buena adherencia tanto al acero como al hormigón, que son los materiales que se usarán en el montaje de estas estructuras. Debe ser un adhesivo duradero, con gran resistencia al envejecimiento en condiciones de servicio, de curado muy rápido y con buenas propiedades de resistencia mecánica y térmica. El producto desarrollado debe resistir esfuerzos mecánicos en condiciones sísmicas al poco tiempo de ser aplicado, concretamente en menos de 2 horas. Esto le permitirá al cliente ahorrar costes durante el montaje del parque eólico, ya que reducirá el tiempo de uso de las grúas.

2. PLANTEAMIENTO DE SOLUCIONES INNOVADORAS

Para resolver el problema, GAIRESA planteó el diseño de una formulación epoxi innovadora que pudiera ser aplicada por colada a gran velocidad y cuya alta reactividad permitiera un curado rápido. La elevada entalpía de reacción de un sistema epoxi de estas características es capaz de provocar un importante aumento de temperatura intrínseco durante los primeros minutos de curado, lo cual aumenta la conversión química de la reacción en poco tiempo. El resultado sería un sistema epoxi capaz de alcanzar sus máximas propiedades mecánicas y térmicas en un corto periodo de tiempo.

Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas

3. DESARROLLO EXPERIMENTAL

El desarrollo de la solución planteada comienza con el estudio químico de los componentes que van a formar parte de la formulación epoxi, escogiendo los más adecuados y compatibles para conseguir los requerimientos técnicos planteados en origen. Tras una primera batería de fórmulas, se analizan en profundidad las que ofrecen resultados más prometedores. Para ello el laboratorio de GAIRESA cuenta con numerosas técnicas de análisis entre las que destacan, dentro de las empleadas para este proyecto, la calorimetría diferencial de barrido (DSC) para el estudio de la reactividad y la resistencia térmica, y la espectroscopía infrarroja FTIR para el estudio de la cinética de reacción y la determinación del grado de conversión química.

Una vez ajustados estos parámetros, se llevaron a cabo ensayos de simulación del anclaje real a escala de laboratorio, en los que se monitorizó la reacción de curado para determinar el pico exotérmico y la conversión química de cada formulación ensayada.

Con la colaboración del Laboratorio de Construcción del CITEEC, asociado a la Facultad de Ingenieros de Caminos de la Universidad de A Coruña, se fabricaron anclajes reales en grandes probetas de hormigón, que se ensayaron con el objetivo de comprobar que el anclaje con el formulado de GAIRESA conseguía soportar tensiones a compresión de 70 MPa y adherencia a tracción superior a 5 MPa, transcurrido un periodo de 90-120 minutos desde el vertido en la vaina.

Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas
Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas
Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas
Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas

4. RESULTADOS

Tras el éxito de la campaña de ensayos en grandes probetas de hormigón, se comprobó que la formulación desarrollada por GAIRESA cumple con los requerimientos iniciales, consiguiendo reducir incluso más los tiempos de puesta en servicio solicitados en un primer momento, de 120 minutos a 90 minutos.

Paralelamente, se desarrolló un procedimiento de aplicación en el que se establecieron todos los parámetros, tiempos y operaciones a realizar para manejar el nuevo producto y cumplir con los objetivos del proyecto, transmitiendo al cliente la capacidad de ejecutarlo en obra.

Desarrollo de una formulación epoxi para anclajes estructurales con rápida resistencia a condiciones sísmicas

Este proyecto dio lugar a 3 formulados diferentes, cada uno con sus características propias y todos certificados para su aplicación en anclajes y otros adhesivos estructurales:

BEPOX 2226-20C y BEPOX 2226-10C:

formulados epoxi ultra-rápidos, incluso a muy bajas temperaturas. Rápida puesta en servicio (menos de 2 horas). Anclaje químico resistente a condiciones sísmicas.

BEPOX 2222

formulado epoxi de viscosidad y reactividad media, óptimo para uniones hormigón-hormigón (tanto viejo como nuevo) y uniones hormigón-acero.

Los 3 formulados se han certificado a través un organismo independiente con el Marcado CE de Adhesivos Estructurales, según la norma UNE-EN 15274.