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CONSTRUCCIÓN (II): LAMINACIÓN CON AYUDA DE VACÍO

Yate nº 500

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La incorporación de técnicas de vacío a la laminación tradicional resulta en importantes mejoras por lo que se refiere a las propiedades físicas y mecánicas de las estructuras y piezas realizadas. Por ello los procesos de laminación asistidos por vacío se dan cada vez con más frecuencia en la construcción de prototipos y pequeñas series. Conocer sus ventajas es, para el usuario, una ayuda inestimable en la toma de decisiones de compra.

El vacío constituye una ayuda extremadamente indicada para la laminación a contacto moderna, siendo imprescindible en otros procesos como la infusión y los prepreg. Mucho ha llovido desde que empezó a utilizarse en la construcción naval aunque su aplicación aún queda lejos de estar generalizada, algo que puede deberse a varias causas. Para empezar hay que considerar un requisito previo, que es si la vocación de las embarcaciones en términos de competividad o durabilidad justifica su empleo. La laminación a contacto con vacío comporta el empleo de materiales más sofisticados y el consumo de otros adicionales, y requiere una cualificación adecuada de los operarios y la transformación del ambiente o escenario de trabajo, y todo ello viene a suponer para el constructor tradicional un coste que a diferencia de otras técnicas no puede ser compensado por una reducción de horas significativa.
Sin embargo bastará con que éste se quiera posicionar algo más cerca del filo del diseño para que empiece a valorar los beneficios adicionales que comporta el recurso al vacío, máxime cuando el utilizar componentes separados en la laminación resulta en una economía de costes frente al uso de otros materiales por naturaleza más caros como los prepregs o sprints, y no en vano mucha de la laminación adicional en estas técnicas o las de infusión se realiza a contacto y asistida por vacío. Así las cosas, uno no puede descartar que al igual que ocurre en otros sectores en continua evolución, pueda aparecer un revulsivo que popularice la laminación a contacto con ayuda de vacío, y tal vez por eso con mayor razón nos interesará conocer sus técnicas.

ENTENDER EL PROCESO
Para entender el principio que se explota con la generación de vacío resulta útil recurrir a ejemplos conocidos: Si sumergimos un globo hinchado en el agua con la ayuda de un peso comprobaremos como éste se contrae. Algo parecido ocurre al colocar ese u otro globo en una nevera, ya que a medida que el aire de su interior se enfría su tamaño disminuye. Detrás de ambos fenómenos está la misma interacción entre las presiones interna y externa, de la que podemos concluir que un envase blando cerrado se contrae cuando aumenta la presión exterior o cuando se reduce la presión interior. Lo primero que se pretende al encerrar el laminado dentro de una bolsa suficientemente resistente y aspirar el aire contenido en ella mediante una bomba es pues ejercer una presión sobre éste. Mediante el sistema generador de vacío esta presión se distribuye uniformemente por dentro de la bolsa a través de una manta porosa y actúa como un escurridor del exceso de resina y un compactador de los espacios vacíos. El vacío permite llegar por diferencia hasta el límite de la presión ambiental, esto es una presión de casi una atmósfera (1013,25 HPa). Su otra gran ventaja es que permite hacerlo de forma uniforme, y por tanto ejercer esa presión sobre cualquier punto por más que la forma sea compleja. La bolsa de vacío se convierte así en un eficaz útil de prensado muchísimo menos costoso que un molde inverso, mucho mejor indicado para presionar sobre grandes planos y especialmente en los rincones. Esto lo convierte en un sistema excelente de compactación de estructuras monolíticas y de manufactura de estratificados en sándwich con resinas fluidas.

LAS VENTAJAS
Los resultados obtenidos con ayuda del vacío presentan grandes ventajas respecto al laminado a contacto convencional: se reduce el espesor, el contenido en aire y el peso final de la estructura, y al tiempo se facilita la obtención de una calidad homogénea y uniformemente libre de imperfecciones locales. En cuanto a sus propiedades mecánicas comparadas, lo más destacable es que el valor de la energía necesaria para el colapso estructural de las piezas aumenta considerablemente para las que han sido laminadas con vacío. También mejora la tolerancia a la compresión flexural y se incrementa la resistencia de los estratificados a la deslaminación y fractura. Todo ello abre grandes posibilidades a su aplicación en la fabricación de moldes, piezas y componentes, o en la de cascos y cubiertas de yates a vela o a motor de elevadas prestaciones, bajo desplazamiento o carena rápida.

MATERIALES NECESARIOS PARA LAMINAR AL VACÍO
- Bomba aspirante para hacer el vacío. Es una bomba de extracción de fluido que no requiere cebado y está concebida para un uso contínuo. Típicamente son monoestadio, rotativas, lubricadas con aceite y accionadas con un motor eléctrico. Incorporan válvulas de retención y filtro de impurezas en la aspiración. Las hay que llegan a presiones de vacío por debajo del milibar.

- Conducciones, válvulas y racores de conexión. Las tomas de aspiración son pasaparedes especialmente diseñadas para sujetarse a la bolsa de vacío. A su salida se suele adaptar un vacuómetro para apreciar visualmente el valor del vacío en el área, al que siguen las mangueras de conexión y un colector con llaves de cierre para cada conducto. Las instalaciones permanentes suelen estar dotadas de calderines o tanques acumuladores de presión.

- Cinta adhesiva (tacky tape). Se fija a los márgenes de la lámina de vacío a la vez que a la superficie del molde a lo largo de toda la junta perimetral del laminado y permite tanto el sellado como la sujeción de la bolsa. Las hay de diferente grado de adhesión y se las diferencia por su color negro o blanco.

- Bolsa de vacío (vacuum bagging film). Se trata de una lámina flexible de propileno de grandes dimensiones, que ha sido estabilizada al calor. Al extenderse sobre la pieza debe cuidarse su posicionamiento y tensión para evitar que forme excesivos pliegues al contraerse. Tipicamente son de color transparente, amarillo, azul o verde claro y de tres o cuatro metros de ancho, si bien se encuentran también en medidas mayores.

- Manta de sangrado (breather fabric). Es un tejido filtrante, cuya finalidad es proveer el espaciado suficiente que permita el paso adecuado del aire entre la bolsa y el laminado. Su dimensionamiento es especialmente crítico por cuanto también debe absorber todo el excedente de resina que se quiere extraer del laminado.

- Película microperforada (release film). Se trata de una fina película de polipropileno transparente que permite el paso controlado del aire, vapores y excedentes de resina a través de pequeños agujeros. Se recubre con ella el laminado antes de cubrirlo con la manta de sangrado. Las hay con varias densidades de perforación: P1 (mucho), P3 (medio) o P90 (poco).

- Piel pelable (peel ply). Película o film protector al que no se adhiere la resina y que tiene como finalidad mantener aislada de la suciedad y contaminación la cara vista del laminado final o las de laminados intermedios. Este film podrá dejarse el tiempo que sea preciso y extraerse según convenga. Suele tener una característica banda de color que indica por donde hay que tirar para arrancarlo o pelarlo.

MÉTODO DE REALIZACIÓN
La impregnación de las fibras puede realizarse de la forma manual tradicional o bien con ayuda de máquinas impregnadoras de forma previa a la aplicación de las telas. Los procesos de laminación asistida con vacío son relativamente sencillos y de fácil supervisión y se adaptan bien al empleo de las resinas epoxi, si bien presentan alguna dificultad adicional si se emplea con las resinas de poliéster y viniléster debido a la extracción forzada de vapores de estireno y a los reducidos tiempos de fluencia de éstas últimas. Para poder aplicar eficazmente vacío en las diversas técnicas de laminación se precisan una serie de equipos fijos, de materiales aptos para este uso, y de diversos accesorios consumibles que se superponen en el llamado stack (o montón) de vacío. Como la técnica del vacío por reversión de la presión es un elemento común que comparten las alternativas a la laminación a contacto (infusión, prepreg y sprint) la descripción de estos elementos servirá también para todas ellas.

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