Hispanopedia WikiUna estructura textil es una estructura hecha de tela , con o sin armazón estructural formado por el propio tejido. Esta tecnología ofrece a los usuarios una variedad de diseños arquitectónicos estéticos de forma libre. Las estructuras a medida se diseñan y fabrican para cumplir con los requisitos estructurales, ignífugos , de resistencia a la intemperie y de fuerzas naturales a nivel mundial. Las estructuras textiles se consideran una subcategoría de las estructuras tensadas .
La selección de materiales, el diseño, la ingeniería, la fabricación y la instalación de una estructura textil son componentes esenciales para garantizar una estructura sólida .
Conceptos básicos de la estructura de los tejidos
Materiales de membrana
La mayoría de las estructuras textiles están compuestas de tela propiamente dicha , en lugar de mallas o películas . Por lo general, la tela se recubre y lamina con materiales sintéticos para aumentar su resistencia , durabilidad y resistencia ambiental . Entre los materiales más utilizados se encuentran los poliésteres laminados o recubiertos con cloruro de polivinilo (PVC) y la fibra de vidrio tejida recubierta con politetrafluoroetileno (PTFE). [ 1 ]
Lienzo de algodón
El tejido tradicional para las estructuras textiles es la sarga de algodón ligera , la lona ligera o la lona impermeable gruesa.
Poliésteres
La resistencia, durabilidad, costo y elasticidad hacen del poliéster el material más utilizado en estructuras textiles. Los poliésteres laminados o recubiertos con películas de PVC suelen ser la opción menos costosa para fabricaciones de larga duración. Los laminados generalmente consisten en películas de vinilo sobre mallas de poliéster tejidas o de punto (llamadas sargas o sustratos), mientras que los poliésteres recubiertos de vinilo suelen tener un tejido base de alta densidad y alta resistencia a la tracción recubierto con una sustancia adhesiva que proporciona resistencia adicional. El tejido precontratado se fabrica colocando el tejido de poliéster bajo tensión tanto antes como durante el proceso de recubrimiento. Esto da como resultado un tejido con mayor estabilidad dimensional .
Poliésteres laminados con vinilo
Un tejido laminado suele estar compuesto por una malla de poliéster de refuerzo prensada entre dos capas de película de PVC sin soporte. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones en estructuras textiles, se refiere a dos o más capas de tejido o película unidas mediante calor, presión y un adhesivo para formar una sola capa.
Con una malla o tejido abierto de poliéster, las láminas de vinilo exteriores se adhieren entre sí a través de las aberturas de la tela. Sin embargo, las mallas de tela más gruesas tienen un tejido demasiado denso para permitir la misma adhesión. En este caso, se utiliza un adhesivo para unir las láminas exteriores a la tela base.
Una buena unión química es fundamental tanto para prevenir la delaminación como para desarrollar la resistencia de la costura. La costura se crea al soldar tejidos recubiertos de vinilo. El adhesivo permite que la costura cumpla con los requisitos de fuerza cortante y carga de la estructura a cualquier temperatura. El adhesivo evita la absorción de humedad por las fibras de la malla, lo que también previene el crecimiento de hongos o la congelación que podrían afectar la adhesión del revestimiento exterior a la malla. Los adhesivos son de base acuosa para cumplir con las regulaciones de la EPA.
Las mallas de tejido abierto suelen abaratar el tejido, aunque esto también depende de la cantidad y el tipo de características que se requieran en el vinilo. Se puede incorporar prácticamente cualquier color, poliéster recubierto de vinilo resistente a los rayos UV y solidez del color. Sin embargo, cuantas más características se añadan, mayor será el coste del tejido.
Poliéster recubierto de vinilo
El poliéster recubierto de vinilo es el material más utilizado para estructuras de tela flexible. Está compuesto por una malla de poliéster, un agente adhesivo y recubrimientos exteriores de PVC. La malla soporta el recubrimiento (que se aplica inicialmente en forma líquida) y proporciona la resistencia a la tracción , la elongación, la resistencia al desgarro y la estabilidad dimensional del tejido resultante. El poliéster recubierto de vinilo se fabrica en paneles grandes mediante el termosellado de una costura superpuesta con una soldadora de radiofrecuencia o una selladora de aire caliente. Una costura adecuada debe ser capaz de soportar la carga requerida para la estructura. La zona de la costura debe ser más resistente que el tejido recubierto original al realizar la prueba de resistencia a la tracción.
La resistencia a la tracción del tejido base viene determinada por el grosor ( denier ) y la resistencia (tenacidad) de los hilos, así como por la cantidad de hilos por pulgada lineal o metro. Cuanto mayor sea el grosor del hilo y mayor la cantidad de hilos por pulgada, mayor será la resistencia a la tracción del producto final.
El agente adhesivo actúa como un enlace químico entre las fibras de poliéster y el revestimiento exterior, y también evita la absorción de agua por las fibras, lo que podría provocar daños en el tejido por ciclos de congelación y descongelación.
El líquido de recubrimiento de PVC (vinilorganisol o plastisol) contiene sustancias químicas para lograr las propiedades deseadas de color, resistencia al agua y al moho, y retardancia a la llama. También se puede fabricar tela con alta transmisión de luz o completamente opaca. Después de aplicar el recubrimiento a la malla, la tela se introduce en una cámara de calentamiento que seca el líquido. Los recubrimientos de PVC están disponibles en una gama de colores, aunque los colores no estándar pueden ser costosos. Los colores pueden estar sujetos a pedidos mínimos para que la máquina de recubrimiento elimine cualquier resto de color anterior.
Fibra de vidrio
La fibra de vidrio tejida recubierta con PTFE ( Teflón o silicona ) es también un material base ampliamente utilizado. Las fibras de vidrio se estiran en filamentos continuos, que luego se agrupan en hilos. Estos hilos se tejen para formar un sustrato. La fibra de vidrio posee una alta resistencia a la tracción, se comporta elásticamente y no sufre relajación de tensión ni deformación por fluencia significativas. El recubrimiento de PTFE es químicamente inerte y puede soportar temperaturas desde 100 °F hasta más de 450 °F. Además, es inmune a la radiación y se puede limpiar con agua. La fibra de vidrio PTFE cuenta con las certificaciones Energy Star y Cool Roof Rating Council. Durante las pruebas científicas de sus propiedades solares, se descubrió que las membranas de fibra de vidrio PTFE reflejan hasta el 73 % de la energía solar, mientras que retienen solo el 7 % en su superficie exterior. Ciertos grados de fibra de vidrio PTFE pueden absorber el 14 % de la energía solar, permitiendo el paso del 13 % de la luz natural y el 7 % de la energía reirradiada (calor solar). [ 2 ]
Debido a su eficiencia energética, su alta temperatura de fusión y su baja deformación, los tejidos a base de fibra de vidrio han sido el material preferido para las cúpulas de estadios y otras estructuras permanentes, especialmente en Estados Unidos. Sin embargo, cuando se construyen adecuadamente, las estructuras de poliéster pueden ser igualmente duraderas.
Olefina / poliolefina
Para la fabricación de tejidos se dispone de diversos polímeros compuestos principalmente de polietileno, polipropileno o combinaciones de ambos.
Tejido de PVDF
Los tejidos de PVDF están disponibles para la fabricación de estructuras textiles.
Tejido de ePTFE
Los tejidos de ePTFE están disponibles para estructuras textiles.
Tela opaca
El tejido opaco , también conocido como tela de bloqueo, es un material opaco. Consiste en un laminado que intercala una capa opaca entre dos capas exteriores blancas. Permite controlar la calefacción y la iluminación de la estructura, ya que impide el paso de la luz a través del techo y las paredes. Además, su opacidad evita que manchas, suciedad, reparaciones o paneles ligeramente desiguales en el exterior de la estructura sean visibles desde el interior.
Recubrimientos superiores
La mayoría de los tejidos utilizados para estructuras textiles llevan algún tipo de recubrimiento o capa protectora en la superficie para facilitar la limpieza. Este recubrimiento proporciona una superficie dura que actúa como barrera, impidiendo que la suciedad se adhiera al tejido y permitiendo su limpieza con agua. Con el tiempo, el recubrimiento se desgasta, dejando el tejido expuesto a la suciedad y dificultando su limpieza. Cuanto más grueso sea el recubrimiento, mayor será su durabilidad. Sin embargo, los recubrimientos demasiado gruesos se vuelven quebradizos y se agrietan al doblarse.
Existen varios recubrimientos de acabado de uso común:
- La laminación de película de PVF está compuesta de fluoruro de polivinilo (conocido comercialmente como Tedlar). Consiste en una capa de película laminada al tejido de PVC durante el proceso de fabricación. El resultado es un tejido más grueso que resiste mejor la intemperie y los agentes químicos que otros tejidos. Su capacidad de autolimpieza repele la lluvia ácida, el grafiti y los excrementos de aves. Gracias a estas características, se utiliza frecuentemente en zonas industrializadas , regiones desérticas y zonas costeras. El recubrimiento más grueso tiene una baja tasa de erosión, lo que resulta en una vida útil aproximada de 25 años, dependiendo de las condiciones ambientales. Este recubrimiento superior es flexible, lo que crea una unión fuerte y consistente con el PVC. Los tejidos recubiertos de PVF se pueden fabricar en una variedad de colores, pero también están sujetos a tiradas mínimas de fabricación. El recubrimiento de PVF también hace que el tejido no sea soldable. Las costuras no se superponen, sino que se unen a tope con una costura soldada adicional, que luego se aplica a la parte inferior del tejido que no tiene el recubrimiento superior.
- El recubrimiento acrílico es el más económico y disponible. Su aplicación por pulverización proporciona un acabado brillante y resistencia a la degradación por rayos UV . Gracias a su delgadez, el material es fácil de fabricar y se puede reparar mediante soldadura por alta frecuencia o aire caliente. Dependiendo de las condiciones ambientales, un recubrimiento acrílico puede brindar al tejido una vida útil de 10 años o más. Los recubrimientos acrílicos son ideales para estructuras textiles y se utilizan en productos como pabellones para ferias comerciales, salas de conciertos temporales y almacenes portátiles.
- El recubrimiento superior de PVDF se compone de una mezcla de flúor, carbono e hidrógeno. La combinación de flúor y carbono proporciona una resistencia superior a la degradación por rayos UV y al daño químico que el recubrimiento acrílico. Los tejidos recubiertos con PVDF también conservan el color durante más tiempo que los recubiertos con acrílico. Los tejidos de PVDF resisten las algas y los hongos, y además poseen propiedades de autolimpieza que facilitan su mantenimiento. Estos tejidos recubiertos son flexibles, resistentes al agrietamiento, fáciles de manipular y, por lo general, tienen una vida útil de 15 a 20 años, dependiendo de las condiciones ambientales. El PVDF se injerta químicamente al PVC y a los polímeros utilizados, lo que reduce la gama de colores. Dado que el blanco es el único color estándar, las demás opciones de color son limitadas y deben fabricarse especialmente. Debido a las propiedades químicas del recubrimiento, es necesario lijarlo para exponer el PVC antes de soldar. Esto también incrementa los costos de fabricación. Las reparaciones in situ también son difíciles, ya que la membrana debe lijarse manualmente antes de la reparación.
- El recubrimiento superior de PVDF/PVC consiste esencialmente en una dilución del recubrimiento de PVDF que reduce el costo de fabricación del tejido. Este tejido se puede soldar sin necesidad de desgastarlo, lo que disminuye los costos. Sin embargo, debido a la dilución del PVDF, su durabilidad y resistencia a los factores ambientales se ven reducidas. Esto resulta en una vida útil general de 10 a 15 años. Estos materiales también están disponibles en colores, pero su producción es limitada.
- Recubrimiento superior de TiO2 (dióxido de titanio) "Titan W": TITAN W es un acabado superficial cuya formulación fue preparada por Naizil SpA en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Padua.
Propiedades de la tela
Al hablar de las propiedades de los tejidos para su uso en una estructura, existen varios términos que se utilizan comúnmente:
- La resistencia a la tracción es un indicador básico de la resistencia relativa. Es fundamental para los tejidos arquitectónicos que funcionan principalmente a tensión.
- La resistencia al desgarro es importante porque, si un tejido se rompe, generalmente lo hará por desgarro. Esto puede ocurrir cuando una concentración de tensión o un daño localizado provoca la rotura de un hilo, lo que a su vez aumenta la tensión en los hilos restantes.
- La fuerza de adhesión mide la resistencia de la unión entre el material base y el recubrimiento o la película laminada que lo protege. Resulta útil para evaluar la resistencia de las uniones soldadas que conectan tiras de tela en un ensamblaje fabricado.
- La resistencia a la llama no es lo mismo que la ignifugación . Un tejido con un revestimiento ignífugo puede soportar incluso una fuente de calor muy intensa. Sin embargo, puede arder si hay una fuente de ignición de gran tamaño.
- El tejido tensado de forma libre permite utilizar formas libres en la construcción de edificios, ya que es un material flexible.
Propiedades estructurales
Al elegir un tejido, es fundamental tener en cuenta ciertas propiedades. Estas incluyen la relación tensión-deformación ( carga unitaria frente a elongación unitaria), la vida útil prevista, los mecanismos de unión del material (soldadura, encolado, etc.) y el comportamiento del tejido en presencia o ausencia de fuego.
Los datos de tensión-deformación deben obtenerse tanto en régimen uniaxial como biaxial. Esta información caracteriza el tejido en términos de rigidez, elasticidad y plasticidad. Es fundamental para determinar la respuesta del material bajo carga en aplicaciones estructurales. La resistencia al corte , la deformación por corte y el coeficiente de Poisson , aunque difíciles de obtener, son fundamentales para el análisis de un tejido como material estructural.
Ahorro de costes en estructuras de tela
Las estructuras textiles ofrecen múltiples ventajas sobre los edificios tradicionales en ciertos casos. En algunos casos, no requieren iluminación, ya que el tejido utilizado suele ser translúcido, lo que las convierte en una solución energéticamente eficiente. Movilidad: Se pueden mover, ya sea sobre ruedas o reubicarlas por completo. Ahorro: Su coste es aproximadamente la mitad del de una estructura tradicional.
Propiedades de la tela: Al hablar de las propiedades de la tela para su uso en una estructura, existen varios términos que se utilizan comúnmente:
La resistencia a la tracción es un indicador básico de la resistencia relativa. Es fundamental para los tejidos arquitectónicos que funcionan principalmente bajo tensión. La resistencia al desgarro es importante, ya que si un tejido se rompe, generalmente lo hará por desgarro. Esto puede ocurrir cuando una concentración de tensión local o un daño localizado provoca la rotura de un hilo, lo que aumenta la tensión en los hilos restantes.
La fuerza de adhesión mide la resistencia de la unión entre el material base y el recubrimiento o la película laminada que lo protege. Es útil para evaluar la resistencia de las uniones soldadas que conectan tiras de tela en un conjunto fabricado. La resistencia a la llama no es lo mismo que la ignifugación. Un tejido con un recubrimiento ignífugo puede soportar incluso una fuente puntual de calor muy intenso. Sin embargo, puede arder si hay una fuente de ignición de gran tamaño.
Por supuesto, al determinar la idoneidad de un material para una estructura, deben tenerse en cuenta otras propiedades. Para comprender plenamente el valor y la utilidad de un tejido, considere lo siguiente:
- Coeficientes de sombreado
- Datos generales de rendimiento solar, óptico y térmico
- Datos acústicos
- Estabilidad dimensional
- Solidez del color
- Capacidad de limpieza
- Resistencia y estabilidad de la costura
- Capacidad de manipulación general, incluyendo resistencia a la abrasión, capacidad de plegado, etc.
Galería
Techo de tela en Tulsa, Oklahoma:
Véase también
Referencias
- ↑ "Asociación Internacional de Tejidos Industriales - Asociación de Estructuras Ligeras" . Archivado del original el 19 de abril de 2009. Consultado el 4 de junio de 2009 .
- ↑ "Membrana de fibra de vidrio PTFE" . www.taiyo-europe.com . Archivado del original el 2 de noviembre de 2016. Consultado el 20 de enero de 2016 .
- ↑ Linthout, Thomas (2016). Form-finding and patterning of fabric structures using shape optimization techniques (PDF) (tesis de maestría). Universiteit Gent.
- sector secundario
- Edificio
- Sistema estructural
- Arquitectura tensada