29 de agosto de 2008

ETFE para la construccion

ETFE es la sigla que denomina al copolímero de etileno-tetraflúoretileno, un material plástico emparentado con el Teflón, muy durable, adaptable y que puede ser transparente. El ETFE está siendo utilizado en muchas mega estructuras en la actualidad, como en la Villa Olímpica de Beijing, donde se construyen un enorme centro acuático cubierto, 'hecho de burbujas', aunque a cierta distancia se asemeje a un gigantesco colchón, y el nuevo Estadio Olímpico, 'tejido' con una estructura metálica a semejanza de un nido de tejedores cuyos intersticios serán cubiertos con almohadones de ETFE; o como la gigantesca 'carpa' de más de 100.000m2 que Foster+partners construye en Astana, la capital de Kazakhstan, para albergar el Centro Khan Shatyry.

Originalmente fue diseñado (alrededor de los años '70 cuando DuPont inventó un polímero de fluoro-carbono para ser utilizado como material aislante en la industria aeronáutica) para cubrir las necesidades de un material altamente resistente a la corrosión y de gran fortaleza bajo condiciones de variaciones térmicas muy amplias. DuPont no trató, inicialmente, de introducirlo en la industria de la construcción y fue el ingeniero mecánico alemán Stefan Lehnert quien, mientras investigaba sobre nuevas tecnologías para su uso en la navegación a vela, visualizó su potencialidad como material para la arquitectura, especialmente por su transparencia, auto limpieza y propiedades estructurales. En 1982, Stefan Lehnert, fundó Vector Foiltec en Bremen y su primera obra utilizando ETFE fue el pabellón de un zoológico en Arnheim, Holanda. Desde entonces, el ETFE se ha convertido en un material con popularidad creciente, no exento de la influencia de la moda, especialmente entre los arquitectos europeos y se lo ha visto utilizado en atrios de edificios de oficinas, en algunos edificios educacionales, clínicas, salas de exposiciones y zoológicos de Gran Bretaña y Alemania. El Proyecto Edén (año 2000) en Cornwall, Inglaterra de Grimshaw Architects, que consta de dos gigantescos invernaderos geodésicos cubiertos con ETFE, fue 'aclamado' como una maravilla de la ingeniería y generó una ola de interés por el producto en todo el mundo.

Una propiedad muy interesante para los arquitectos es que puede producirse como un film muy delgado y durable empacado en rollos por sus fabricantes: DuPont (Tefzel), Asahi Glass Company (Fluon) y Vector Foiltec (Texlon). Se puede utilizar en forma de hojas, como un vidrio, o inflado en paneles neumáticos (tal el caso de la mayoría de los proyectos más conocidos) como el Allianz Arena en Alemania o el Centro Acuático Nacional de Beijing estirarse hasta tres veces su largo sin perder su elasticidad y es totalmente reciclable. Una desventaja importante es que puede ser dañado por elementos punzantes aunque, si se rasgara, podría emparcharse en caliente con piezas del mismo material. Este método de soldadura permite trabajar con piezas más grandes que el vidrio: una 'tira' de ETFE puede medir hasta 55m de largo por 3,66m de ancho. (la estructura más grande del mundo realizada en film laminado de ETFE). Los paneles del Proyecto Edén, en Cornwall, también fueron realizados con este copolímero. Otras propiedades muy importantes son: su peso es de sólo el 1%, transmite más luz y su costo es entre 24% y 70% menor, comparado con el vidrio. Además es muy resistente, pudiendo soportar hasta 400 veces su propio peso con una vida útil estimada de unos cincuenta años; repele la suciedad; puede Generalmente dos o tres capas del material son soldadas y embarcadas en forma plana, luego se inflan in situ formando los paneles neumáticos o 'almohadones'. Estos paneles requieren de una presión de aire semi continua para mantenerlos estables y agregarle propiedades térmicas, por lo que la mayoría de los sistemas incluyen pequeñas válvulas que se enchufan en los mismos y se conectan a líneas de suministro de aire conectadas a un sistema computerizado que monitorea la presión de aire en los paneles y puede agregarle o quitarle de manera individual y aún de entre cada una de sus capas, lo que también admite un mayor control del paso de luz que los paneles permiten. En algunas instalaciones esto se realiza automáticamente mediante sensores de luz. Como la gran mayoría de los proyectos no admiten tanta complejidad, es nuestra tarea evaluar proyecto a proyecto, la conveniencia de la utilización del ETFE, el que es directamente desaconsejado en obras de pequeña escala o domésticas. Otra importante desventaja es que los paneles, al utilizarse inflados en las cubiertas, pueden amplificar los ruidos de la lluvia ya que la tensión superficial de las caras del 'almohadón' actúan como el parche de un tambor. Los fabricantes han desarrollado algunas técnicas para evitar ruidos de este tipo, incluyendo el intercalado de capas de policarbonato, pero su uso aún no se ha extendido. Su utilización en interiores, como divisiones de oficinas, presenta el problema de que el ETFE transmite más sonido que, por ejemplo el vidrio o la madera, y resulta ciertamente inconveniente en salas de reuniones o conferencias. Este inconveniente se convierte en una ventaja para interiores ruidosos ya que el sonido es despejado hacia el exterior dado su permeabilidad.

Proyecto Edén, 2001

(fotos 1 á 10 de la Galería de imágenes)
Estos enormes invernaderos, diseñados por Grimshaw Architects, conformados por un juego de cúpulas geodésicas, que forman parte de un complejo medioambiental en Cornwall, Inglaterra, fueron originalmente proyectados en vidrio hasta que los arquitectos pensaron que el ETFE les proveía de una alternativa con similar durabilidad pero más liviana y flexible. Estos invernaderos de unos 30.000m2 (en su momento la estructura más grande del mundo en este material y que se mantiene como un proyecto referencial) albergan especies de todo el mundo recreando climas mediterráneos y de las selvas tropicales.

Basel Stadium - Basilea, 2001

(fotos 11 á 16)
El estadio del equipo suizo Basilea FC en el parque de San Jacobo fue diseñado por Herzog & de Meuron. Los paneles neumáticos de este estadio fueron inflados inyectando aire deshumidificado entre las distintas capas de film de ETFE, selladas mediante soldadura en caliente de los bordes de los paneles. El nombre de la ciudad (y del equipo) fue materializado utilizando piezas translúcidas de color rojo pero el resto puede ser iluminado de distintos colores o recibir proyecciones de imágenes.

Art Center College of Design, Campus Sur, 2004

(foto 17)
Estos estudios y galerías para estudiantes de arte en Pasadera, California fueron realizados en un antiguo túnel de viento enterrado. Los tres lucernarios, que permiten la iluminación natural, fueron realizados con películas impresas de ETFE. El proyecto pertenece al estudio de Daly Genik Architects, de Santa Mónica quienes trabajaron junto al diseñador gráfico Bruce Mau para imprimir las tramas del film que regulan la cantidad de luz y calor transmitido durante el día, mientras que por las noches "resplandecen como linternas".

Allianz-Arena, 2005

(fotos 18 á 27)
Posiblemente el proyecto más difundido a escala internacional dada la importancia de la Copa del Mundo. Su 'sobrenombre' de Bote Inflable se debe sin dudas a su forma y a los 2.800 paneles neumáticos que recubren su exterior. Como el estadio del Basilea FC, la piel puede iluminarse por las noches, brillando en rojo, blanco o azul según el equipo que juegue allí como local.

Teatro Duisburg Meiderich, 2005

(foto 28)
Teatro al exterior construido en una antigua fundición de acero en Duisburg, Alemania. La necesidad de dar alguna protección a los espectadores sugirió la construcción de esta cubierta translúcida con paneles de ETFE que pueden rotar o deslizarse de un lado a otro utilizando un motor eléctrico, solución que hubiese sido mucho más complicada si se hubiere utilizado vidrio, dado su peso y menor flexibilidad. La permeabilidad sonora del ETFE, por otra parte, permitió evitar estudios más serios de acústica dado que la reverberación del sonido en la cubierta es casi inexistente.

Centro Nacional de Actividades Acuáticas de Beijing, 2007

(fotos 29 á 32)
The Watercube, albergará actividades olímpicas de natación, water polo, natación sincronizada y saltos durante los juegos de 2008. El proyecto es de PTW Architects de Sydney, Australia quienes dicen haberse inspirado en tramas celulares y pompas de jabón, y que utilizaron una caja iridiscente de paneles de ETFE para generar ese efecto de burbujas que aseguran haber logrado. Este gigantesco 'colchón' de 70.000m2 y 4.000 paneles neumáticos cuenta con cinco piscinas y asientos para 17.000 espectadores, convirtiéndolo en el mayor proyecto que utiliza ETFE en la actualidad). Las 'burbujas' de film azul, algunas cubriendo una longitud de nueve metros sin estructura, colaborarán en el calentamiento del interior casi como en un invernadero, atrapando el 90% de la energía solar que incide en el edificio y reciclándolo para calentar, también, el agua de los natatorios. Durante los juegos, la piel exterior servirá como gigantescas pantallas de televisión sobre las que se proyectarán los eventos que estarán desarrollándose en el interior.

Estadio Nacional de Beijing, 2007

(fotos 33 á 40)
También diseño de Herzog & de Meuron, el Estadio Nacional de Beijing se inspiró en una cesta artesanal aunque, también, se lo asemeje a un nido de tejedores. Se localiza a pocos cientos de metros del Centro de Actividades Acuáticas (que los mismos autores 'bautizaron' como "el cubo de agua"). El proyecto se caracteriza por los contrastes al combinar la estructura (en si misma contrastante por su intrincada malla que a la distancia pareciera una tarea de artesanos pero materializada con elementos industrializados de acero) con los etéreos y 'blandos' paneles de ETFE.

Centro Recreativo y Cultural Khan Shatyry, 2008

(fotos 41 y 42)
Este complejo cultural y recreativo de más de 100.000m2 diseñado por Foster+Partners y localizado en Astana, la capital de Kazakhstan, utilizará al ETFE para su gigantesca estructura a modo de carpa. El complejo incluye una amplia gama de comercios, cafés y cines, al igual que un parque en terrazas. Su parte superior estará cubierta por la 'carpa' de ETFE que permitirá el paso de la luz natural protegiendo al visitante del duro clima local y permitiendo que el parque pueda ser utilizado permanentemente. Aunque espantoso, este proyecto de Foster será, cuando sea finalizado, la mayor estructura en ese material.

Museo LeMay, 2009

(foto 43 y 44)
El nuevo edificio del Museo Harold LeMay en Tacoma, Washington, albergará la mayor colección privada de automóviles, motocicletas, camiones y objetos relacionados con la actividad automotor en el mundo. El edificio hace referencia a las antiguas 'capotas' de los viejos modelos utilizando al ETFE como el material preponderante. Grant Architects, de Los Ángeles son autores del proyecto.

Earthpark, 2010

(foto 45)
Se trata de un Proyecto Edén estilo norteamericano realizado por Grimshaw Architects para ser construido en Pella, Iowa a un costo de 155 millones de dólares. La cubierta de ETFE abarcará tres climas amazónicos en 28 hectáreas


Propiedades del Copolímero de Etileno-Tetraflúoretileno

Fuente: www.goodfellow.com

Propiedades Eléctricas
Constante Dieléctrica @1MHz
2,6
Factor de Disipación a 1 MHz
0,0005
Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 )
25
Resistividad Superficial ( Ohm/sq )
>1014
Resistividad de Volumen ( Ohmcm )
1016
Propiedades Físicas
Absorción de Agua ( % )
0-0,03
Densidad ( g cm-3 )
1,7
Índice Refractivo
1,403
Índice de Oxígeno Límite ( % )
30-32
Inflamabilidad
V0
Resistencia a la Radiación
Aceptable
Resistencia a los Ultra-violetas
Excelente
Propiedades Mecánicas
Alargamiento a la Rotura ( % )
250-350
Dureza - Rockwell
R50
Módulo de Tracción ( GPa )
0,8
Resistencia a la Tracción ( MPa )
28-48
Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 )
>1000
Propiedades Térmicas
Calor Específico ( J K-1 kg-1 )
1900-2000
Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1
90-170
Conductividad Térmica a 23C ( W m-1 K-1 )
0,24
Temperatura Máxima de Utilización ( C )
150-160
Temperatura Mínima de Utilización ( C )
<-100
Temperatura de Deflexión en Caliente -0.45MPa
105º ( C )
Temperatura de Deflexión en Caliente - 1.8MPa
70º ( C )
Resistencia Química
Ácidos - concentrados
Buena
Ácidos - diluidos
Buena
Álcalis
Buena
Alcoholes
Buena
Cetonas
Buena
Grasas y aceites
Buena
Halógenos
Buena
Hidrocarbonos halógenos
Buena
Hidrocarburos Aromáticos
Buena
Propiedades para Película de Copolímero de Etileno-Tetraflúoretileno
Propiedad

Valor

Permeabilidad al Agua @38C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
170
Permeabilidad al Dióxido de Carbono @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
3
Permeabilidad al Nitrógeno @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1

0,2

Permeabilidad al Oxígeno @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
0,6

3 comentarios:

arqosvata dijo...

HOLA, estoy interesada en saber el costo de este material por m2, asi como tambien los principales distribuidores del mismo en america, la mano de obra q emplea para la colocacion de los paneles neumaticos y el tiempo de colocacion. gracias.

Anónimo dijo...

Hola, interesante artículo. Pero echo en falta más información sobre el reciclaje de este material, su impacto en el medio ambiente (si puede ser tóxico como el PVC o más ecológico como el EPDM), etc. Gracias.

Unknown dijo...

hola me parece un material muy interisante pero me surge las siguientes preguntas,,,
es toxico al contacto? o es posible usarlo en envoltorios de alimentos?