ES2276780T3 - Mejoras de edificios modulares y materiales usados en su construccion. - Google Patents
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Abstract
Un edificio modular que consta de: una base de cimientos (10) que tiene asegurados en la misma una pluralidad de elementos de sujeción (12); una pluralidad de elementos de alineación (20) de muro de contención adaptados para enganchar paneles murales (30) del edificio, los elementos de alineación (20) fijándose a la base de cimientos (10) de manera que pueda definir la posición de al menos un muro de carga del edificio; paneles murales (30) que pueden ubicarse con relación a los elementos de alineación (20), cada panel mural (30) incluyendo al menos un canal o conducto (91A) formado en el mismo en paralelo a un eje longitudinal del mismo, caracterizándose porque cada panel mural incluye al menos un canal o conducto (92A) formado allí y colocado perpendicular y lateralmente al eje longitudinal, y en que el edificio modular también consta de una pluralidad de piezas de fijación (93A) adaptadas para pasar por dichos canales o conductos, en los que pueden ubicarse, estas piezas de fijación (93A) sujetándose a cada extremo del mismo de manera que puedan mantenerse los paneles (30) en relación fija los unos con los otros.
Description
Mejoras de edificios modulares y materiales
usados en su construcción.
La presente invención hace referencia a mejores
edificios modulares y a métodos de construcción de edificios
modulares, específicamente a los adecuados para soportar terremotos
y vientos fuertes.
Además, la invención hace referencia a elementos
estructurales a usar en la construcción de edificios modulares y
específicamente a paneles y secciones de pared para dichos
edificios. La invención también hace referencia a materiales a usar
en la construcción de los edificios.
El impacto humanitario y económico de los
desastres naturales como terremotos y condiciones climatológicas
adversas extremas tales como vientos fuertes preocupa cada vez más a
muchas naciones, siendo un ejemplo particular la reciente
devastación de Centroamérica. Aparte de los daños causados a las
estructuras, tales como puentes y edificios sumamente caros de
reparar, el peligro para la vida humana ocasionado por el derrumbe
de dichas estructuras significa el uso cada vez mayor de materiales
más fuertes y mejores métodos de construcción.
Sin embargo, desgraciadamente, muchas de las
zonas afectadas frecuentemente por los desastres naturales a menudo
son pobres y los costes de materiales y mejor construcción es,
normalmente, prohibitivo. Además, la cantidad de materias primas
necesarias para producir el volumen de viviendas necesarias, podría
provocar un impacto negativo en el medio ambiente, en primer lugar
debido a la reducción de materias primas y en segundo lugar debido
al método de producción de la materia final cuyo método podría ser
de gran consumo de energía. Además, una consideración principal
después de un desastre a gran escala es que todo edificio nuevo
levantado, debería levantarse tan rápido como sea posible. De
nuevo, con los materiales de construcción convencionales, esto no se
realiza tan rápido como se desea, lo que aumenta el sufrimiento y
dolor de las víctimas. También es digno de considerar que, después
de un desastre grande, es muy posible que no haya suficiente mano de
obra especializada disponible para realizar la construcción
requerida. Por lo tanto, es necesario el uso rápido de los medios
necesarios para facilitar la construcción de los edificios que
puedan construirse usando mano de obra no especializada
predominantemente.
La especificación WO 99/57387 da a conocer un
edificio modular en el que los paneles se fijan a unos cimientos
usando únicamente barras alineadas verticalmente, dichas barras
pasando por entre paneles colindantes.
Otro problema aún más general cuando se
construye una gran cantidad de edificios es la provisión, en el
solar de la construcción, de los elementos necesarios para realizar
las tareas de construcción. Por lo general, esto no solo incluye
ladrillos, acero, arena o madera por ejemplo, sino también los
medios necesarios para producir hormigón, mortero y para formar
correctamente paredes, marcos de ventana con el tamaño correcto.
Dicha preparación de materiales requiere mucho tiempo, lo que no
siempre se desea desde un punto de vista económico o humanitario.
Además, los materiales usados comúnmente, en particular acero y
madera, suelen degradarse debido a la oxidación o podredumbre. La
madera también puede verse afectada por el ataque de insectos y
moho, lo que reduce su resistencia mecánica.
Por lo tanto, es conveniente desarrollar
materiales nuevos con los cuales puedan realizarse los elementos de
construcción de una casa, tales como paredes y techo. Estos
materiales nuevos deben ser duraderos y también capaces de soportar
vientos y temperaturas extremos.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar viviendas modulares de construcción fácil y de bajo
coste capaces de soportar condiciones atmosféricas extremas o
incluso terremotos.
Otro objetivo de la invención es utilizar
materiales disponibles para proporcionar materiales compuestos a
usar en la construcción de viviendas modulares que pueden producirse
con un impacto mínimo para el medio ambiente.
Otro objetivo más de la invención es
proporcionar elementos de construcción que puedan formarse y
utilizarse rápidamente cuando se construya un edificio.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se facilita un edificio modular que consta de: una base
de cimientos que tiene asegurados en la misma una pluralidad de
elementos de sujeción; una pluralidad de elementos de alineación de
muro de contención adaptados para enganchar paneles murales del
edificio, los elementos de alineación fijándose a la base de
cimientos de manera que pueda definir la posición de al menos un
muro de carga del edificio; paneles murales que pueden ubicarse con
relación a los elementos de alineación, cada panel mural incluyendo
al menos un canal o conducto formado en el mismo en paralelo a un
eje longitudinal del mismo, caracterizándose porque cada panel
mural incluye al menos un canal o conducto formado allí y colocado
perpendicular y lateralmente al eje longitudinal y en que el
edificio modular y en que el edificio modular también consta de una
pluralidad de piezas de fijación adaptadas para pasar por dichos
canales o conductos, en los que pueden ubicarse, estas piezas de
fijación sujetándose a cada extremo del mismo de manera que puedan
mantenerse los paneles en relación fija los unos con los otros.
El edificio también consta de una estructura de
techo formada con una pluralidad de paneles de techo, cada panel
incluyendo al menos un canal o conducto formado en el mismo en
paralelo al eje longitudinal del mismo y al menos un canal o
conducto formado en el mismo y colocado perpendicular y lateralmente
al eje longitudinal.
Los paneles de techo se fijan a la viga de un
techo utilizando una pluralidad de piezas de fijación que están
adaptadas para pasar por dichos canales y conductos, en los que
pueden ubicarse, las piezas de fijación sujetándose a cada extremo
del mismo de manera que puedan fijar los paneles en relación fija
los unos con los otros y la viga del techo.
Beneficialmente, las piezas de seguridad constan
de barras o cables con características de alta resistencia a la
tensión al tiempo que mantienen una flexibilidad.
En una disposición, las piezas de fijación
incluyen un elemento de manguito roscado a uno o ambos extremos del
mismo para recibir un perno de fijación. Las piezas de fijación
constan de filamentos de fibra de vidrio unidas juntas con los
filamentos en alineación paralela. Además, las piezas de fijación
están revestidas con un material plástico tal como polipropileno
para aumentar la resistencia a la abrasión.
Las piezas de fijación se colocan y tensan de
manera que formen una estructura parecida a una red para resistir el
movimiento del panel.
Las piezas de retención del muro se unen
convenientemente a la base de cimientos por medio de un sellador de
masilla. La pieza de alineación de muro, o cada una de ellas, puede
además asegurarse por medio de un o más pernos de conexión.
Los paneles murales constan, beneficialmente, de
acanaladuras para recibir las piezas de fijación. Además, los
paneles murales pueden constar de uno o más conductos o canales para
recibir cables eléctricos o un sistema de fontanería. Además, los
paneles murales pueden constar de aberturas para recibir unidades de
cartuchos de suelo y ventana. Puede facilitarse un sellador entre
paneles murales colindantes para dar mayor solidez y resistencia al
agua.
Un edificio formado de esta forma es muy
resistente al viento y los materiales con los que se forma son
resistentes al calor, a la lluvia, al moho y a los insectos, por
ejemplo.
Según otro aspecto de la invención se facilita
un elemento de construcción como puede ser un panel mural o de techo
para un edificio modular, el elemento de construcción constando de
un material compuesto que utiliza cenoesferas de sílice y una
resina. Los paneles murales o de techo se han unido a, y a través al
menos de una parte de su superficie, un segundo material compuesto,
el segundo material compuesto estando formado por una serie de
capas; incluyendo una primera capa interior de nailon y una segunda
capa exterior de nailon, una malla de fibra de vidrio entre la
primera y la segunda capa de nailon; y una resina de polímero
distribuida entre las capas de nailon para unir las capas de nailon
juntas.
Preferentemente el grosor de las capas de nailon
es de 17 \mum - 21 \mum, de manera que las capas de nailon no se
rompen con facilidad durante el procesamiento, ni se deforman
durante el procesamiento. Se ha comprobado que un valor de 19 \mum
es especialmente preferente.
La resina se presenta preferentemente a un nivel
del 30%-50% w/w del segundo material compuesto y particularmente
preferente a un nivel del 20% w/w. La resina puede seleccionarse de
entre una o más de las siguientes clases de compuestos poliméricos,
poliéster, poliuretano, poliacrílico, polifenólico,
polibromofenólico, polivinilester o resina epoxi, o mezclas de los
mismos.
Preferentemente se incluye un material ignífugo
entre las capas de nailon. Preferentemente, el material ignífugo es
trióxido de aluminio que puede absorber bien el calor y dispersar la
trayectoria de una llama o calor a través del segundo material
compuesto. Beneficiosamente, el trióxido de aluminio se presenta a
un nivel del 15%-50% w/w con relación a la resina. Preferentemente
el nivel es del 30%-40% w/w, y particularmente es preferente que sea
aproximadamente el 35% w/w. Como opción, el material ignífugo puede
constar de escamas de vidrio. En otra alternativa puede usarse un
producto ignífugo como pueden ser los fenoles polihalogenados, por
ejemplo bromofenoles.
El segundo material compuesto incluye,
beneficiosamente, una capa de tejido de vidrio con una densidad de
14 g/m^{2} - 30 g/m^{2} para reducir la introducción de
características irregulares en la superficie del segundo material
compuesto.
El segundo material compuesto incluye un agente
colorante como el dióxido de titanio para mejorar su apariencia. La
superficie del segundo material compuesto puede alterarse por medio
de una corriente eléctrica que pasa a través de la superficie, la
estructura de la superficie no pudiendo recibir entonces pintura o
barniz, por ejemplo.
También se facilita un método para construir un
edificio el cual consta de los pasos siguientes:
- preparar la zona en la que se colocará el edificio para recibir una base de cimien- tos;
- formar una base de cimientos que tenga asegurada en la misma una pluralidad de elementos de sujeción;
- fijar las piezas de retención del muro a la base de cimientos por dichos elementos de sujeción para definir la ubicación de los muros de carga;
- enganchar piezas de fijación alargadas a los elementos de sujeción;
- ubicar los paneles murales, teniendo uno o más canales de recepción de la pieza de sujeción, en paralelo a su eje longitudinal con relación a las piezas de sujeción;
- fijar los paneles murales roscando las piezas de sujeción flexible a través de los paneles murales;
- tensar dichas piezas de retención; y
- fijar las piezas de retención para atenuar el movimiento
y caracterizándose por el hecho de
que se roscan más piezas de sujeción en los canales que se colocan
tanto perpendicular como lateralmente al eje longitudinal del
panel.
Beneficiosamente, el método también consta del
paso de colocar un sellador de masilla entre las piezas de retención
del muro y la base de cimientos.
Ahora se describirá la invención más
detalladamente con referencia a los dibujos adjuntos que muestran, a
modo de ejemplo únicamente, una representación del edificio modular
de acuerdo con la invención. En los dibujos,
La Figura 1 es una elevación lateral transversal
detallada a través de una base de cimientos;
La Figura 2 es una elevación lateral transversal
a través de una base de cimientos a la que se fija una pieza de
retención del muro;
La Figura 3 es una vista en planta superior
esquemática de tres paneles unidos para formar una pared;
La Figura 4 es una vista en planta superior
detallada de la sección de la confluencia de paneles en la Figura
3;
La Figura 5 es una sección vertical tomada a
través de un panel mural que reposa en una pieza de retención del
muro y se fija a la base de cimiento mediante un cable;
La Figura 6 es una sección vertical tomada a
través de un tope mural superior y una panel mural;
La Figura 7 muestra una sección vertical tomada
a través de un panel mural central y conectada a una viga de
cumbrera;
La Figura 8 muestra una sección vertical tomada
a través de una pared exterior y conectada a un panel de techo;
La Figura 9 muestra una vista en perspectiva de
un panel mural;
La Figura 10 es una vista en perspectiva de un
panel de techo con una superficie exterior con apariencia de teja;
y
La Figura 11 es una elevación lateral seccional
tomada a través de un panel de techo a lo largo de los puntos
B-B de la Figura 10;
La Figura 12 es una sección a través de una
bobina;
La Figura 13 es una elevación frontal de una
bobina;
La Figura 14 es una elevación trasera de una
bobina;
La Figura 15 es una elevación seccional de una
bobina, la sección hallándose a ángulos rectos con el mostrado en la
Figura 12;
La Figura 16 es una sección a través de una
boquilla;
La Figura 18 es una vista de corte ampliada de
parte de una boquilla mostrada en la Figura 16;
La Figura 18a muestra una parte de la boquilla
que aparece en la Figura 16;
La Figura 19 muestra la entrada de una boquilla
en una bobina cuando fija un cable;
La Figura 20 es una sección detallada tomada a
través de un panel mural a lo largo de los puntos
A-A de la Figura 9; y
La Figura 21 es una ilustración de la producción
de un revestimiento para un panel mural.
Refiriéndonos en un principio a la Figura 1, la
losa cimiento de hormigón 10, ha fijado en ese lugar una barra
vertical 11 a fin de ofrecer una sujeción para fijar los cables.
La barra vertical 11 se acopla en un extremo
inferior a una sujeción de suelo 12.
La Figura 2 muestra una pieza de retención del
muro 20, fijada a una losa cimiento 21 por medio de un perno de
conexión 22. Una capa de masilla 23 forma un sellador impermeable
entre la pieza de retención del muro 20 y la losa cimiento 21. La
Figura 3 muestra los paneles murales 30, 31, 32 fijos en posición en
la pieza de retención del muro 33 para formar parte de una pared
exterior 34 y una pared interna 35. Los paneles encastran una viga
en caja 36. En la Figura 4, los cables horizontales 40, 41 pueden
verse en más detalle. Cuando se usan, estos cables sujetan los
paneles murales 42, 43, 44 en posición. Los cables verticales 50 se
mantienen en posición en el punto de sujeción 51. El punto de
sujeción 51 se acopla a la barra vertical 52 que está asentada en
el hormigón de la losa cimiento 53 como se muestra en la Figura
5.
La Figura 6 muestra la parte superior del panel
mural 60 con una alineación de muro superior 61 fija en posición. La
alineación de muro superior 61 se fija en posición por medio de un
perno de conexión 62 fijado y tensado por medio de un cable de fibra
flexible vertical 63. En el punto donde el panel mural formará parte
de la pared central del edificio, también podría asegurarse otra
viga de cumbrera 70 en posición como se muestra en la Figura 7.
La Figura 8 muestra una confluencia entre un
panel mural 80 y un panel de techo 81. Se coloca una alineación de
muro superior 82 en la parte superior del panel mural 80, y se fija
en posición por medio de un perno de conexión 83, acoplado al cable
de fijación 84. El panel de techo 81 se fija por medio de un cable
de fibra horizontal 85, y otros cables horizontales 86.
El panel de techo 81 tiene incorporado un
canalón 87 que se conecta a un sistema de tuberías que conduce a un
depósito de almacenamiento (no se muestra). El agua de lluvia
recogida por este canalón y sistema de tuberías puede utilizarse
para uso no potable tal como el regado de cultivo. Una vez el panel
de techo 81 y el sistema de tuberías se hallen en posición, podrán
colocarse en posición un panel sofito 88 y paneles de imposta.
Un panel mural 90, adecuado para usar en el
ensamblaje de los edificios anteriores tal como se muestra en la
Figura 9. Generalmente, el panel mural 90 tiene una forma cuboidal
rectangular. Consta de acanaladuras 91A, 91B que al usarse reciben
cables verticales de fibra. El panel mural 90 también consta de
aberturas 92A, 92B, 92C que conducen a unos paneles interiores por
el ancho del panel mural para recibir los cables de fijación
horizontal 93A, 93B, 93C.
Las Figuras 10 y 11 muestran un panel de techo
110 que tiene una superficie exterior con apariencia de teja. El
panel de techo 110 consta de un núcleo interior 111 formado con el
mismo material compuesto que el usado para el panel mural 90. El
panel de techo 110 consta de varios canales 112 en el núcleo
interior 111 para recibir cables de fijación horizontales 113.
Las Figuras 12-15 muestran una
bobina 130 que se usa para asegurar los cables flexibles en
posición. La bobina 130 consta de una pared exterior 131 que define
una cavidad receptora de cables 132. Un extremo de la cavidad
receptora de cables 132 es cónico. El ángulo de la conicidad con
relación al eje longitudinal de la bobina 130 es de 15 grados.
La Figura 16 muestra una boquilla 170, que al
usarse se monta en la parte cónica de la cavidad 132. La boquilla
170 tiene un revestimiento exterior 171 que envuelve el núcleo
interior 172. El núcleo interior 172 tiene una sección transversal
en forma básicamente en V. La superficie exterior del núcleo
interior 172 tiene una configuración escalonada que le permite
agarrar el revestimiento exterior 171. El ángulo subtendido por las
paredes interiores del núcleo interior 172 es de 15º. El ángulo
subtendido por las paredes del revestimiento exterior 171 es de
30º.
La superficie interior de la boquilla 170, como
se muestra en las Figuras 18 y 18a también tiene una configuración
escalonada para permitirle agarrar los cables de fijación. La Figura
19 muestra la interacción entre la boquilla 170 y el cable 200,
conforme la boquilla 170 se desplaza en la dirección mostrada por la
flecha A. Conforme se inserta la boquilla 170 en la bobina 130, las
partes de boquilla se aprietan para agarrar el cable 200. Cuando se
usa, una vez la boquilla y la bobina se hallan en posición alrededor
del cable, la bobina 130 se tuerce, lo que provoca que el cable se
agarre más ceñidamente fijando así los cables y manteniendo los
paneles murales o de techo en posición. Cuando se usa de esta
manera, la boquilla y la bobina actúan como perno de conexión.
Cuando se construye un edificio como se ha
descrito anteriormente, primero se prepara el terreno hasta
conseguir un estado adecuado para recibir el edificio. Se forma una
losa cimiento de hormigón vertiendo un material tipo cemento. Las
barras verticales que se han colocado en el hormigón a distancias
aproximadas de 1,3 m entre ellas a lo largo de una posición eventual
de la pared perímetro y central ofrece conexiones en la parte
inferior para la conexión hasta sujeciones en el suelo, y en la
parte superior de la losa cimiento de hormigón acabada para
conexión al sistema de cables de fibra flexible verticales.
Las piezas de retención del muro que tengan una
sección transversal en forma de U para las paredes perímetro y
centrales se colocan en la losa cimiento. Se añade una base de
sellador de masilla entre la pieza de retención del muro y la losa
cimiento a fin de mejorar las propiedades impermeables y un perno de
conexión utilizado para fijar las piezas de retención del muro a la
losa del suelo. En la intersección de las paredes trasera y central,
los paneles murales se colocan en posición en una configuración en
T. Se acopla una viga en caja vertical al centro de la confluencia
en T y los cables horizontales de fibra flexible se roscan por los
paneles murales. Conforme se coloca cada panel mural en posición,
se conecta un cable de fibra flexible vertical en el suelo y se
rosca a través de un tubo de alineación colocado en la acanaladura
vertical en el borde del panel mural. El tubo de alineación tiene
dimensiones aproximadas de 5 cm por 5 cm.
Los cables horizontales de fibra flexible se
tensan y fijan usando una grapa para cables, manteniendo de esta
forma cada panel mural en posición con precisión. Se sigue el
procedimiento hasta que todos los paneles murales, incluyendo los
marcos de puertas y paneles murales de ventanas se hallen en
posición y tensados.
Cuando todos los paneles murales se hallen en
posición, se colocará un tope mural superior en la parte superior de
cada pared. Además, se coloca una viga de cumbrera en la parte
superior de la pared central. Entonces se tensan y fijan los cables
de fibra flexible verticales usando una grapa para cables. La
estructura está lista para recibir los paneles de techo.
Empezando desde un extremo del edificio, se
coloca un primer panel de techo en la pared y viga de cumbrera. Los
cables de fibra flexible horizontales se roscan por el panel de
techo y colocan en posición. Se coloca un tubo espaciador en el
borde acanalado del panel de techo y se aplica un sellador. Se
desliza el siguiente panel de techo en posición y se tensan y fijan
los cables de fibra flexible. Se desecha todo sellador excedente
entre la confluencia entre los dos paneles de techo y puede
eliminarse simplemente. Normalmente, el sellador es el mismo color
que el panel para dar una impresión de no existir confluencias. Los
paneles de techo se sujetan consiguientemente a la losa cimiento y
a las sujeciones de tierra.
Entonces se ponen las unidades de cartucho de
puerta y ventana en posición en las aberturas adecuadas dentro de la
pared y los paneles murales y se fijan.
Como se describió anteriormente, el edificio es
fácil de construir puesto que muchos de los elementos individuales
están preformados y sólo necesitan colocarse juntos. El edificio
también está reforzado estructuralmente con una red exhaustiva de
cables por toda la estructura los cuales se sujetan al suelo a
través de una base de losa de hormigón. De esta forma, los edificios
pueden soportar incluso vientos de fuerza huracanada. Además, la
construcción y los materiales con los que se forman los paneles
murales quieren decir que el edificio en su totalidad tiene
aislamiento térmico y fónico superior. Además, también es resistente
al moho y ataque de insectos, además de ser muy ignífugo. Además,
el edificio no requiere mucho mantenimiento y es duradero y
perdurable.
Las cuencas de vidrio con las que se hace el
material núcleo para los paneles murales pueden formarse con vidrio
reciclado, reduciendo de este modo la carga medioambiental de
materiales usados en la construcción del edificio.
En otra representación, que no se muestra, no se
requieren las sujeciones a tierra ni las barras verticales, y los
paneles murales se fijan al suelo pasando las piezas de sujeción por
los tubos huecos del interior del suelo base. Los cables de fibra
pueden ser flexibles o rígidos según el uso que tengan que
prestar.
Debido a la naturaleza modular de los edificios,
los elementos individuales pueden transportarse desde una ubicación
central a la planta requerida y debido a la naturaleza plana de los
paneles murales, los materiales necesarios para la construcción
pueden ocupar un espacio pequeño dentro del vehículo particular que
se use para transporte. Además, una vez los materiales hayan llegado
a la ubicación propuesta del edificio, éste puede montarse usando
personal que no esté relativamente cualificado y que una vez más
ayude en la construcción rápida del edificio, lo que resulta
particularmente útil después de un desastre natural.
Un material compuesto adecuado para usar en la
construcción de edificios se forma de la siguiente manera. Un
material de ligadura, al que a menudo se refiere como lechada de
ligadura, se prepara mediante la disolución de cristal de agua
(silicato de sodio) en agua, hasta que la solución de cristal de
agua tiene un contenido de óxido de sodio del 40% w/w. Una sustancia
productora de gas, nitrato de sodio (6% w/w de concentración de
cristal de agua) se disuelve en la solución de cristal de agua y la
solución producida así, calentada a una temperatura de 80ºC.
Se mantiene la solución a 80ºC por un período de
tiempo a fin de permitir la evaporación del agua excesiva. Debe
tenerse cuidado de que la temperatura no supere excesivamente los
80ºC, puesto que esto conlleva la eliminación del vapor de agua
demasiado rápido, y la descomposición del nitrato de sodio. Se saca
el agua hasta que la solución que contiene silicato de sodio/nitrato
de sodio tiene una viscosidad de 1,5 poise - 2,0 poise.
Se alimenta el polvo de sílice, con un tamaño de
partícula promedio de 300 \mu - con un 60% de las partículas con
un tamaño de partícula de entre 270 \mu y 330 \mu - a una
bandeja granuladora. El tamaño de partícula del polvo de sílice es
importante. Un porcentaje demasiado alto de finos requiere, en pasos
subsiguientes, más resina de masilla y también puede atascar la
hormigonera. Un porcentaje demasiado alto de material grueso reduce
la producción de cenoesferas.
Se pulveriza el lechada de ligadura, es decir,
la solución descrita anteriormente de cristal de agua y nitrato de
sodio, en el polvo de sílice a través de un brazo oscilante colocado
encima de la bandeja granuladora. Cuando se ha añadido la cantidad
correcta de lechada de ligadura, el polvo de cristal empieza a
formar un aglomerado con el lechada de ligadura y la tensión
superficial dentro del aglomerado le transforma en cuencas pequeñas.
Conforme el lechada de ligadura interactúa con el polvo de sílice,
la viscosidad del líquido aumenta paulatinamente. Las partículas del
polvo de sílice aumentan gradualmente en tamaño, primero debido a la
hidratación, alcanzando unos 400 \mu - 500 \mu. Cuando la
viscosidad del líquido es lo suficientemente alta (aproximadamente
la viscosidad de la masilla o plasticina) el aglomerado se extrude a
través de los orificios de la bandeja granuladora y se corta en
gránulos de soplo primario.
Entonces, los gránulos de soplo primario entran
en un horno giratorio calentado a una temperatura de 750ºC, la
acción giratoria del horno giratorio convirtiendo los gránulos de
soplo primario en cuencas esféricas. Cuando, debido a la acción
calentadora del horno giratorio, las cuencas alcanzan una
temperatura aproximada de 650ºC, el nitrato de sodio empieza a
descomponerse produciendo un gas (NO_{x}). La presión del gas
forma el volumen interno de las cuencas en una estructura parecida a
la espuma, cuya estructura se mantiene secando la cuenca, formando
lo que a menudo se denomina cenoesfera.
Usando el proceso anterior, pueden producirse
las cenoesferas de diferentes tamaños empleando diferentes mallas de
diferentes tamaños durante la extrusión de los gránulos. Los valores
típicos del tamaño de las cenoesferas son 0,5 mm - 8,0 mm. Durante
el proceso de secado se deberá tener cuidado de que la temperatura
del horno no exceda los 800ºC, puesto que el nitrato de sodio se
descompone por consiguiente demasiado rápido.
La temperatura del horno también debería estar
por encima de los 700ºC a fin de que las cenoesferas formadas sean
de calidad satisfactoria. Como alternativa o como sustancia
productora de gas del nitrato de sodio, puede utilizarse peróxido de
soda/urea/hidrógeno o lejía sódica/óxido IV de manganeso o una
mezcla adecuada de los mismos.
Los paneles murales o de techo que tengan una
estructura compuesta y que puedan usarse, por ejemplo, en la
construcción de viviendas se producen de la siguiente forma. Las
cenoesferas formadas con sílice expandido y producido con los
procesos anteriores se mezclan con un material de conexión
monomérico de resina epoxi. La distribución de tamaño de las
cenoesferas de sílice es una proporción de, por peso, 3:2:1 para
cuencas que tengan un tamaño de partícula de 2:1: \sim 0,5 mm. La
distribución de tamaños permite un empaquetamiento compacto
eficiente de las cenoesferas, dentro del panel formado finalmente y
requiere la cantidad mínima de resina. Además, el empaquetamiento
compacto contribuye a la resistencia del panel y reduce un alabeo
posible durante la polimerización del monómero de resina y durante
su uso. Un valor típico para el promedio de peso de las cenoesferas
de sílice y la resina es de 95:5.
Puesto que la densidad de las cuencas es de 0,7
g/cm^{3} a 0,8 g/cm^{3} y la de la resina es mucho más densa, a
menudo en la región de 1,1 g/cm^{3}, deberá tenerse cuidado de que
la viscosidad de la resina sea lo suficientemente alta a fin de
reducir la velocidad a la que las cuencas flotan a la parte superior
de la resina. Cuando las cenoesferas y el monómero de resina se han
mezclado totalmente, se añade un catalizador de polimerización,
hexamina, a un nivel de 5%-6% w/w del monómero de resina. Una vez la
mezcla ha alcanzado una viscosidad de 30 poise - 50 poise,
preferentemente 40 poise, la mezcla se vierte a un molde para curar
y endurecer. La temperatura a la que se produce el proceso de curado
es la temperatura ambiente. El molde puede incluir un número de
tubos de PVC que pasan por el cuerpo de un bloque formado
finalmente. Los tubos resultan en la presencia de canales a través
del bloque, cuyos canales facilitan el paso de los cables usados
durante la construcción de un edificio.
A fin de asistir en el mantenimiento de una
distribución equitativa de las cenoesferas por la resina, el molde
tiene medios vibratorios para vibrar la mezcla. Por lo general, los
medios de vibración se encuentran a un 1/3 y 2/3 del trayecto de la
longitud del molde. Puede usarse una bomba de vacío para arrastrar
la mezcla por el molde y reducir toda bolsa de aire residual.
Después del curado, que por lo general requiere cosa de una hora, el
material núcleo endurecido se retira del molde.
Como alternativa, o, cuando procede, en
combinación con el monómero de poliéster anterior, puede usarse un
éster de vinilo o un poliéster no saturado. Los ésteres de vinilo
son preferibles puesto que mejoran las características ignífugas del
material producido. El catalizador para el éster de vinilo o
polimerización de poliéster no saturado es peróxido de
metiletilcetona (MEKP). El MEKP se utiliza normalmente a un nivel
del 2% w/w del monómero de resina. El MEKP puede absorberse en un
soporte tal como bentonita, u otro material arcilloso. Cuando se usa
bentonita, el catalizador se mezcla más lentamente de lo que es el
caso a fin de reducir daños a las partículas de bentonita. Durante
el proceso de polimerización, se usa ultrasonido para romper la
bentonita y soltar el MEKP al interior de la mezcla que comienza la
polimerización. Por lo tanto, absorbiendo el catalizador, puede
retrasarse el inicio de la polimerización.
Como se muestra en la Figura 20, un panel mural
210 consta de un núcleo central 211. El núcleo central 211 es un
material compuesto que consta de cuencas de vidrio expandidas unidas
por una resina de poliéster. El panel mural 210 también consta de un
revestimiento 212 y un canal 213 a lo largo del cual puede pasar un
cable. El revestimiento también es un material compuesto que consta
del 35% v/v trihidrato de óxido de aluminio y aproximadamente el 65%
v/v de resina polimérica.
Alternativamente, el material núcleo se forma
vertiendo la mezcla precursora de monómero de resina en una bandeja
de moldeado. Una vez haya tenido lugar la polimerización, el bloque
de material núcleo formado así se corta con el tamaño adecuado.
Entonces, se une el revestimiento exterior al material núcleo
utilizando una pasta de unión. Como alternativa al uso de las
resinas anteriores, puede seleccionarse la resina de entre una o más
de las siguientes clases de compuestos poliméricos: poliuretano,
poliacrílico, polifenólico, polibromofenólico, poliviniléster o una
resina epoxi.
Los paneles murales a usar, por ejemplo, en la
construcción de un edificio se forman de la siguiente manera. Se da
forma a un material núcleo interior, por ejemplo una forma compuesta
de cuencas de vidrio unidas con resina, a manera de un bloque
rectangular u otra forma deseada. A fin de mejorar las
características estéticas, de construcción y de seguridad del
bloque, se coloca un revestimiento en una o ambas superficies
interior y exterior del bloque. El revestimiento se forma a menudo
por separado del bloque y se une posteriormente al bloque.
El revestimiento se forma de la siguiente
manera, con referencia a la Figura 21. Un lecho móvil 220 de una
máquina de formación de revestimiento, se mueve a aproximadamente a
paso de peatón. Se despliega una lámina de nailon 221 de un rodillo
222 y se extiende por el lecho 220. Conforme el lecho 220 se
desplaza, un dosificador de resina 223 expende resina -con respecto
a la cual la lámina de nailon 221 es impermeable- a la superficie de
la lámina 221. Se despliega una malla de fibra de vidrio 224 del
rodillo 225 y se coloca sobre la lámina de nailon 221. La malla de
fibra de vidrio 224 incluye filamentos de vidrio recortado y es
permeable a la resina aplicada. Se despliega otra lámina de nailon
226 de un rodillo 227 y se coloca encima de la malla de fibra de
vidrio 224 para formar una capa prioritaria estratificada. La capa
prioritaria estratificada pasa por los rodillos de compresión 228
que comprimen las capas y asegura que la resina se extienda lo
suficientemente como para unir las láminas 221, 224 y 226 juntas. En
conjunto, la resina se halla presente en el revestimiento acabado a
un nivel del 15%-30% w/w, aunque se ha comprobado que un nivel del
20% w/w es ideal. Luego, la lámina pasa a una zona de curado en la
que se polimeriza la resina, uniendo las láminas para formar una
estructura uniforme. El revestimiento producido así puede cortarse
en longitudes o enrollarse y ser transportado o almacenado.
Las láminas de nailon 221, 226 utilizadas tienen
un grosor de entre 17 \mu y 21 \mu, aunque se ha comprobado que
un grosor de 19 \mu tiene un rendimiento óptimo. Por encima de 19
\mu, las láminas de nailon pueden deformarse, particularmente
durante el enrollado y curado, lo que da un perfil pobre.
El método de polimerización usado depende de la
resina usada para unir las láminas juntas, pero por lo general se
consigue mediante el uso de calor o mediante irradiación con
radiación ultravioleta. La longitud de la central del curado
(polimerización) es por lo general 12m aproximadamente, para
permitir fijar la temperatura y/o nivel de radiación de manera que
dé una polimerización óptima.
Además de las capas descritas anteriormente,
también pueden incluirse otras características. Puede incorporarse
una capa de gel que incluya un agente colorante. Una capa de gel
puede distribuirse por la lámina de nailon 221, antes de añadir la
resina de unión del dosificador de resina 223. El agente colorante
se añade como parte de la capa de gel y puede ser, por ejemplo
dióxido de titanio, que en la lámina acabada imparte un color blanco
al revestimiento y finalmente al panel acabado.
Durante la producción, también puede colocarse
otra lámina de tejido de vidrio (de una densidad de 14 g/m^{2} -
30 g/m^{2}) encima de la lámina de nailon 121. El tejido de vidrio
reduce el riesgo de que las características superficiales de cada
una de las láminas se transmitan al revestimiento finalmente
producido.
En el revestimiento también puede incluirse un
material de relleno ignífugo mediante la incorporación de un
material ignífugo en el dosificador de resina 223. Un ejemplo de
material ignífugo es óxido de aluminio, con un tamaño medio de
partícula de menos de 0,25 \mu y preferiblemente un tamaño medio
de partícula de menos de 10 \mu. El tamaño más pequeño permite al
material ignífugo empaquetar más eficazmente. El material ignífugo
de óxido de aluminio se halla presente, por lo general, a un nivel
de 15%-50% w/w de la resina. Se ha comprobado que un nivel de
30%-40% es especialmente adecuado, siendo el 35% w/w especialmente
adecuado. El nivel debería ser lo suficiente como para transmitir
propiedades ignífugas adecuadas al revestimiento producido. Sin
embargo, por encima de un nivel del 50% w/w, el óxido de aluminio
provoca que la viscosidad de la resina sea demasiado alta.
Como alternativa, o además del óxido de
aluminio, pueden usarse otros materiales ignífugos. Por ejemplo,
pueden usarse escamas de vidrio. También pueden usarse productos
químicos que sean al menos especialmente solubles en resina tales
como fenoles polihalogenados, por ejemplo, polibromofenoles.
La malla de fibra de vidrio 224 puede obtenerse
incorporando fibras cortadas previamente o con las fibras intactas.
En este último caso, la malla 224 es sometida idealmente en primer
lugar a un proceso de corte que rompe las fibras en trozos pequeños.
Una densidad típica para la malla de fibra de vidrio 224 es de entre
280 g/m^{2} y 320 g/m^{2}. Se ha comprobado que un valor
aproximado de 300 g/m^{2} es especialmente beneficial, impartiendo
cierta rigidez en el revestimiento acabado.
El revestimiento acabado puede añadirse,
mediante el uso de una resina adecuada, tanto a un bloque compuesto
preformado como a otro material núcleo adecuado. Alternativamente,
el revestimiento puede incorporarse a un molde en el que se ha
formado un bloque, en cuyo caso el material núcleo puede unirse
directamente al revestimiento durante la producción de materiales
núcleo.
El revestimiento también puede tratarse en
corona, por medio del cual se pasa una corriente eléctrica por su
superficie exterior. Un tratamiento en corona modifica toda la
estructura de la superficie exterior y permite que la superficie
reciba, por ejemplo, pintura o barniz.
El panel mural formado con el proceso anterior
es muy duradero y resistente al ataque del agua, fuego e insectos
tales como termitas, común en las zonas donde se padecen condiciones
meteorológicas extre-
mas.
mas.
Naturalmente, se entenderá que la invención no
se limita a los detalles específicos descritos en el presente, que
se ofrecen a modo de ejemplo únicamente, y que existe la posibilidad
de varias modificaciones y alteraciones dentro de la envergadura de
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (29)
1. Un edificio modular que consta de:
una base de cimientos (10) que tiene asegurados
en la misma una pluralidad de elementos de sujeción (12);
una pluralidad de elementos de alineación (20)
de muro de contención adaptados para enganchar paneles murales (30)
del edificio, los elementos de alineación (20) fijándose a la base
de cimientos (10) de manera que pueda definir la posición de al
menos un muro de carga del edificio;
paneles murales (30) que pueden ubicarse con
relación a los elementos de alineación (20),
cada panel mural (30) incluyendo al menos un
canal o conducto (91A) formado en el mismo en paralelo a un eje
longitudinal del mismo,
caracterizándose porque cada panel mural
incluye al menos un canal o conducto (92A) formado allí y colocado
perpendicular y lateralmente al eje longitudinal,
y en que el edificio modular también consta de
una pluralidad de piezas de fijación (93A) adaptadas para pasar por
dichos canales o conductos, en los que pueden ubicarse, estas piezas
de fijación (93A) sujetándose a cada extremo del mismo de manera que
puedan mantenerse los paneles (30) en relación fija los unos con los
otros.
2. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 1, en el que el edificio también consta de una
estructura de techo formada con una pluralidad de paneles de techo
(81), cada panel incluyendo al menos un canal (112) o conducto
formado en el mismo en paralelo al eje longitudinal del mismo y al
menos un canal o conducto formado en el mismo y colocado
perpendicular y lateralmente al eje longitudinal.
3. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 2, en el que los paneles de techo se fijan a una
viga de un techo utilizando una pluralidad de piezas de fijación que
están adaptadas para pasar por dichos canales y conductos, en los
que pueden ubicarse, las piezas de fijación (113) sujetándose a cada
extremo del mismo de manera que puedan fijar los paneles en relación
fija los unos con los otros y la viga del techo.
4. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las piezas
de fijación constan de barras o cables (113) con unas
características de resistencia a la tensión altas al tiempo que
mantienen su flexibilidad.
5. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las piezas
de fijación incluyen un elemento de manguito roscado a uno o ambos
extremos del mismo para recibir un perno de fijación.
6. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una o más
de las mencionadas piezas de fijación incluyen filamentos de fibra
de vidrio unidas con los filamentos en alineación paralela.
7. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las piezas
de fijación están revestidas con un material plástico tal como
polipropileno para aumentar la resistencia a la abrasión.
8. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las piezas
de fijación se colocan y tensan de manera que formen una estructura
parecida a una red para resistir el movimiento del panel.
9. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que los paneles
murales o de techo están formados por un material compuesto que
utiliza cenoesferas de sílice y una resina.
10. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 9, en el que los paneles murales o de techo se han
unido a, y a través al menos de una parte de su superficie, un
segundo material compuesto formado por una serie de capas,
incluyendo una primera capa interior de nailon y una segunda capa
exterior de nailon, una malla de fibra de vidrio entre ellas y una
resina de polímero distribuida entre las capas de nailon para unir
las capas de nailon juntas.
11. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 10, en el que el grosor de las capas de nailon es
de 17 \mum - 21 \mum, de manera que las capas de nailon no se
rompen ni deforman durante la construcción.
12. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 10 u 11, en el que la resina se halla presente en
una proporción del 30%-50% w/w del segundo material compuesto.
13. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 12, en el que se selecciona la resina de entre una
o más de las siguientes clases de compuestos poliméricos: poliéster,
poliuretano, poliacrílico, polifenólico, polibromofenólico,
poliviniléster o resinas epoxi, incluyendo mezclas de las
mis-
mas.
mas.
14. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que se facilita un
material ignífugo.
15. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 14, en el que el material ignífugo se coloca entre
las capas de nailon.
16. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 14 o reivindicación 15, en el que el material
ignífugo se selecciona de entre trióxido de aluminio, escamas de
vidrio o un producto químico ignífugo tal como fenoles
polihalogenados, incluyendo bromofenoles.
17. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 16, en el que el trióxido de aluminio se facilita
en una cantidad del 15%-50% w/w con relación a la resina.
18. Un edificio modular como el reivindicado en
la reivindicación 17, en el que el trióxido de aluminio se halla
presente en una cantidad del 30%-40% w/w.
19. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18, en el que el segundo
material compuesto incluye una capa de tejido de vidrio con una
densidad de 14 g/m^{2} - 30 g/m^{2}, para reducir la
introducción de características desiguales a la superficie de la
misma.
20. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 19, en el que el segundo
material compuesto incluye un agente colorante tal como dióxido de
titanio para mejorar su apariencia.
21. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los
elementos de alineación de muro de contención están sujetos a la
base de cimientos y unidos por medio de un sellador de masilla.
22. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los
elementos de alineación definen una sección transversal en forma de
U en cuyo interior se adapta el elemento mural para que se
asiente.
23. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los
elementos de alineación incluyen una parte guía elevada adaptada
para acoplar una acanaladura correspondiente en una zona de borde de
los pane-
les.
les.
24. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se
facilitan elementos de sujeción para conectar a las piezas de
fijación colocadas en los canales o conductos formados en paralelo
al eje longitudinal de los paneles.
25. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paneles
murales también constan de uno o más conductos o canales para
recibir cables eléctricos o un sistema de tuberías.
26. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los paneles
murales también tienen aberturas para recibir unidades de cartuchos
de suelo y ventana.
27. Un edificio modular como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sellador
se coloca entre paneles murales adyacentes para dar mayor solidez y
resistencia
al agua.
al agua.
28. Un método para construir un edificio
que consta de los pasos siguientes:
preparar la zona en la que se colocará el
edificio para recibir una base de cimientos (10);
formar una base de cimientos (10) que tenga
asegurada en la misma una pluralidad de elementos de sujeción
(12);
fijar las piezas de retención del muro (20) a la
base de cimientos (10) por dichos elementos de sujeción (12) para
definir la ubicación de los muros de carga;
enganchar piezas de fijación alargadas (50) a
los elementos de sujeción;
ubicar los paneles murales (30), teniendo uno o
más canales de recepción de la pieza de sujeción (91A), en paralelo
a su eje longitudinal con relación a las piezas de sujeción
(20);
fijar los paneles murales (30) roscando las
piezas de sujeción flexible (50) a través de los paneles
murales;
tensar dichas piezas de retención del mucho;
y
fijar las piezas de retención para atenuar el
movimiento.
y caracterizándose por el hecho de que se
roscan más piezas de sujeción (93A, 93B, 93C) en los canales que se
colocan tanto perpendicular como lateralmente al eje longitudinal
del panel (30).
29. Un método para construir un edificio como el
reivindicado en la reivindicación 28, en el que el método incluye la
distribución de un sellador de masilla entre las piezas de retención
del muro y la base de cimientos.
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