En la década de 1960, los experimentos para identificar materias primas alternativas llevaron al descubrimiento y la obtención de fibras de carbono a partir de derivados del petróleo. Estas fibras, compuestas de aproximadamente un 85% de carbono, destacaron rápidamente por su excepcional resistencia a la flexión.
El polímero reforzado con fibra de carbono (Carbon Fiber Reinforced Polymer en inglés, o CFRP) es un material sintético formado por filamentos mayoritariamente de carbono de entre 6 y 10 μm de diámetro. Durante décadas, el CFRP se ha empleado abundantemente en las industrias aeronáutica y automotriz como alternativa más ligera y de menor mantenimiento que las tradicionales pletinas de acero.
Pero las fibras de carbono, integradas en sistemas CFRP, han demostrado también ser extremadamente versátiles y útiles para reforzar estructuras y corregir diversas patologías de la construcción. Entre estas últimas, las producidas por el deterioro ante condiciones ambientales agresivas, cambios en el uso y/o aumento de cargas, etc. En el caso de los refuerzos, se han empleado a menudo en actualizaciones para mejorar la respuesta de los edificios ante la actividad sísmica.
Entre las principales aplicaciones estructurales del CFRP contamos las siguientes:
-Refuerzo ante la flexión: los laminados de fibra de carbono se adhieren externamente a elementos estructurales como vigas y losas, en las zonas de momentos positivos y negativos para incrementar su resistencia a la flexión.
-Refuerzo de cortante: la eficacia de este tipo de refuerzo depende de la capacidad de la fibra de carbono para adherirse externamente y transferir la carga, por lo que la longitud de anclaje disponible es crucial para garantizar su eficiencia.
–Confinamiento estructural: este procedimiento se aplica comúnmente en el refuerzo de pilares, silos y depósitos. Mediante el confinamiento con tejido de fibra de carbono, se mejora la resistencia global y la capacidad de carga axial de dichos elementos.
Veamos ahora qué limitaciones presenta el CFRP y otras consideraciones:
Aunque la fibra de carbono posee una elevada resistencia a la tracción, tiene una capacidad nula para absorber esfuerzos de compresión debido a su esbeltez. Por esta razón, no se utiliza en las caras comprimidas de vigas a flexión ni en pilares. Alternativamente, pueden emplearse tejidos de fibra de carbono, colocados perpendicularmente al esfuerzo de compresión, en el zunchado transversal. Con ello se consigue mejorar la estabilidad del elemento y su capacidad de deformación.
En definitiva, las fibras de carbono combinan ligereza, resistencia y versatilidad cuando se trata de realizar refuerzos estructurales en construcción. Se trata de una solución técnica clave para la rehabilitación y adaptación de estructuras a las demandas del entorno actual.
Imágenes: Sika.
Por Jean Carlos Soto, ingeniero estructural sénior en el Dpto. de Arquitectura de Amusement Logic
