Materias primas de los Paneles Sandwich

Los Paneles Sandwich constan de tres capas: dos capas exteriores de material metálico y un núcleo aislante de espuma. A continuación, analizaremos en detalle los diferentes materiales que pueden componer los paneles y sus respectivas características.

Exterior metálico de los paneles

Para las superficies exteriores de los paneles, se suelen emplear láminas delgadas de alta resistencia, las cuales presentan las siguientes características:

• Capacidad de plegarse y conformarse en perfiles
• Resistencia al viento
• Impermeabilidad al agua y al vapor
• Capacidad de soportar cargas locales y brindar resistencia estructural adecuada
• Resistencia satisfactoria frente a la corrosión y al fuego

El proveedor suministra las láminas de metal en forma de rollos, lo cual facilita su incorporación en un proceso continuo de producción. De esta manera, se pueden perfilar y adaptar fácilmente a las dimensiones de la línea de producción, lo que resulta en un precio muy competitivo para los Paneles Sandwich. Estas láminas pueden estar fabricadas con diferentes materiales, entre los cuales destacamos:

Acero galvanizado

El acero galvanizado es el material principal utilizado en la producción de las láminas sandwich. En particular, se utiliza el acero estructural conocido como S 280 GD (EN 10326), que presenta una tensión de deformación de 280 N/mm². Se recomiendan espesores mínimos de 0,4 mm para la superficie interior y 0,5 mm para la superficie exterior. Sin embargo, los espesores más comúnmente utilizados varían entre 0,4 y 1,5 mm. Este tipo de material se encuentra presente en paneles teja, techos y muros, tanto en ambientes industriales como residenciales.

Aluminio

El aluminio se utiliza principalmente en Paneles Sandwich para instalaciones que requieren una resistencia especial a la corrosión, como granjas o industrias químicas, así como en entornos higiénicos, como el almacenamiento de productos alimentarios. El aluminio utilizado en estos paneles sandwich es una aleación de aluminio codificada como 3003-3103. El espesor típicamente utilizado oscila entre 0,7 y 1,2 mm. Se considera que un espesor mínimo de 0,7 mm es necesario para evitar daños, aunque en ocasiones también se utiliza un grosor de 0,6 mm.

Otros materiales

Los Paneles Sandwich que deben cumplir con exigentes requisitos de higiene emplean acero inoxidable, especialmente en entornos agresivos. El uso de superficies de acero inoxidable permite obtener revestimientos de alta calidad que requieren un mantenimiento reducido, además de ofrecer una resistencia a la corrosión excepcional.

El cobre también es un material comúnmente utilizado, especialmente para revestir edificios que desean lograr una estética especial. Su resistencia se debe a la formación de una delgada capa de óxido en su superficie, lo que lo protege de otros desgastes. Esto permite que se instale en diversos entornos, ya sean rurales, urbanos o incluso marinos. El color del panel sandwich de cobre dependerá del proceso de oxidación, que con el paso de los años irá oscureciendo su color original.

La fabricación de Paneles Sandwich con acero inoxidable y cobre sigue el procedimiento estándar utilizado para otros materiales, ya que la adhesión entre estas superficies y el núcleo de espuma es similar. Con el fin de garantizar una unión correcta y duradera, se aplica una imprimación adecuada en las caras interiores de estas chapas. Esta imprimación consiste en una pintura especial conocida como backcoat, que facilita la adherencia completa del acero inoxidable o el cobre al núcleo de espuma.

Núcleo de espuma interior

Espumas rígidas

Las espumas rígidas más utilizadas en la producción de paneles sandwich son el poliuretano/poliisocianurato (PUR/PIR) y la resina fenólica (PF). Estos materiales presentan una estructura de célula cerrada, lo que implica una baja inercia térmica. Asimismo, son termoestables, lo que significa que no cambian su forma una vez que han sido moldeados.

Poliuretano / Poliisocianurato (PUR/PIR)

Las espumas de Poliuretano y Poliisocianurato están compuestas principalmente de los siguientes elementos:

• Poliol
• Isocianato
• Un agente de expansión
• Un activador para controlar la reacción

La diferencia principal entre las espumas de poliisocianurato (PIR) y las espumas de poliuretano puro (PUR) radica en la proporción de los ingredientes utilizados: poliol e isocianato. Mientras que la relación en la espuma PUR es de 100:100, en la espuma PIR se utiliza una mezcla de 100:150. Esta variación en la composición otorga propiedades distintas al panel resultante, aunque el resto del proceso de producción sea idéntico. Las espumas de PIR presentan una mayor resistencia al fuego, pudiendo soportar temperaturas superiores a 350°C antes de descomponerse, mientras que las espumas PUR comienzan a descomponerse al alcanzar los 250°C. Esta mejora en la resistencia al fuego se logra mediante un proceso de fabricación con temperaturas más altas, lo cual implica mayores costos de producción.

La estructura del núcleo de espuma se compone principalmente de células cerradas que están individualmente separadas por membranas delgadas, a diferencia de las células abiertas presentes en las espumas flexibles. Estas células cerradas contienen un agente de expansión que brinda un excelente aislamiento.

Una vez que se han mezclado los componentes, el líquido resultante comienza a espumar y expandirse de manera rápida. El tiempo transcurrido desde la mezcla hasta que la espuma se endurece varía entre 3 y 6 minutos, dependiendo del espesor deseado para la capa. Esta reacción es exotérmica, lo que significa que puede generar temperaturas incluso superiores a los 150°C. Por lo tanto, es necesario almacenar los Paneles Sandwich durante al menos 24 horas para permitir que se enfríen adecuadamente antes de poder ser enviados.

Clasificación de las espumas de poliuretano (PUR)

Las espumas de poliuretano se pueden clasificar en función de su resistencia al fuego, de acuerdo con el método alemán, definido por la norma DIN 4102-1. De acuerdo con esta normativa, una espuma de poliuretano con agentes retardantes de la llama se clasifica como B2, mientras que el resto de espumas entran en la clase B3.

La necesidad de dicha clasificación nace de la necesidad de obtener la clasificación alemana, Zulassung, solo disponible para espumas de poliuretano calificadas como B2. Por esta razón, esta norma se acepta ampliamente por los fabricantes de espuma de poliuretano, quienes identifican el material con mayor resistencia al fuego como PUR B2 y una espuma estándar como PUR B3.

En Francia, también existe una clasificación similar conocida como Avis Techniques, que califica la espuma de poliuretano con mejores propiedades como M2, equivalente al estándar B2 en Alemania. Sin embargo, es importante tener en cuenta que para obtener esta calificación es necesario cumplir con la legislación francesa, la cual puede diferir de la legislación alemana.

Espuma de resina fenólica (PF)

Como se ha mencionado anteriormente, las espumas de poliuretano (PUR) y poliisocianurato (PIR) no presentan una buena resistencia al fuego. Para aquellos proyectos que requieren una mayor protección contra incendios, se ha desarrollado la espuma rígida fenólica. Esta espuma se caracteriza por:

• Baja conductividad térmica
• Alta resistencia al encendido
• Tiempos prolongados de combustión
• Presenta índices muy bajos de emisiones de humos
• Sus emisiones de humos son invisibles

La espuma fenólica se fabrica a partir de una resina líquida de formaldehído, que se mezcla con un solvente altamente volátil como agente de expansión, así como un agente endurecedor. Esta espuma se produce principalmente en forma de losas, las cuales se cortan en láminas para su montaje junto a las superficies metálicas que conformarán los Paneles Sandwich. Es importante tener en cuenta que la espuma fenólica es un material frágil que puede desmenuzarse fácilmente, por lo que se debe manipular con precaución. El deterioro prematuro puede ocurrir si se somete a pisadas o manipulaciones bruscas.

Propiedades características de las espumas rígidas

Densidad

La densidad de la espuma es un factor crucial en los Paneles Sandwich, ya que tiene un impacto directo en su capacidad de aislamiento. Cuanto mayor sea la densidad de la espuma, mejor será su capacidad para reducir el paso del calor y del sonido. Sin embargo, es importante tener en cuenta que una mayor densidad implica un mayor costo de producción, lo que a su vez se reflejará en un precio más elevado de los Paneles Sandwich

En Panel Sandwich Group, nuestra elección preferida es utilizar una densidad de 40kg/m³ para nuestros Paneles Sandwich. Esta densidad está asociada a la clasificación PUR B2, la cual es considerada de alta calidad en términos de aislamiento y resistencia. Al emplear esta densidad óptima, nos aseguramos de ofrecer los mejores Paneles Sandwich con un precio altamente competitivo, algo que nos distingue de otros fabricantes en el mercado.

Aislamiento térmico

Las pérdidas de calor que ocurren en los Paneles Sandwich se deben al flujo excesivo de energía a través de los gases presentes en las células de su espuma rígida. Es importante destacar que la mayoría de los agentes de expansión utilizados en la producción de estos paneles tienen una capacidad de absorción térmica destacada, lo cual contribuye a proporcionar un aislamiento excelente en las láminas de panel sandwich.

Las espumas de poliuretano PUR presentan una conductividad térmica inicial que oscila entre 0,020 y 0,024 W/m°C al momento de su producción. Sin embargo, al incorporar las chapas protectoras en el panel, se mejora la hermeticidad de los gases contenidos en las células de la estructura, lo que puede incrementar el valor de conductividad térmica a un rango de 0,024 a 0,030 W/m°C.

Efectivamente, las cifras mencionadas anteriormente corresponden a valores promedio de los paneles sandwich estándar, los cuales pueden ser ajustados para adaptarse a construcciones particulares. Es importante tener en cuenta que estos valores pueden disminuir en entornos con alta humedad, ya que la conductividad térmica del aire húmedo es mayor que la del aire seco. Por esta razón, es fundamental utilizar superficies metálicas de alta calidad, especialmente en Paneles Frigoríficos, los cuales ofrecemos a precios competitivos en Panel Sandwich Group.

Combustibilidad y otras propiedades relacionadas con posibles incendios

Es importante destacar que todas las espumas, al tener una composición orgánica, son combustibles. No obstante, su reacción al fuego puede ser mejorada mediante diversas estrategias, como la cuidadosa selección de los materiales iniciales, la utilización de agentes retardantes o la incorporación de rellenos inorgánicos durante el proceso de espumado. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que los aditivos solamente retrasan el proceso de combustión, pero no eliminan por completo la capacidad de la espuma de arder en presencia de fuego.

El comportamiento ante el fuego de los Poliuretanos (PUR) y Poliisocianuratos (PIR) presenta diferencias significativas. Estos materiales no se funden, sino que forman una capa superficial carbonizada cuando son expuestos al calor. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el comportamiento específico puede variar en función de la calidad del panel utilizado. Por ejemplo, los paneles de poliuretano de clase B3 experimentan descomposición a temperaturas entre 150 y 200°C, y se vuelven inflamables a partir de los 300°C, generando un humo denso durante la combustión. Además, a temperaturas superiores a 600°C, se pueden desarrollar gases tóxicos como el cianuro de hidrógeno y el monóxido de carbono.

La Espuma Fenólica (PF), en contraste, exhibe una notable resistencia al fuego, caracterizada por la formación de una capa de protección carbonizada y una emisión reducida de humos. Es por esta razón que se considera la espuma rígida con el mejor comportamiento en caso de incendio. Esta espuma no comienza a descomponerse hasta alcanzar temperaturas de entre 250 y 500°C, y su combustión ocurre entre 530 y 580°C, generando una capa carbonizada estable.

Estabilidad dimensional

Las espumas rígidas experimentan cambios en su estabilidad dimensional debido a las variaciones de temperatura. Estos cambios se producen porque al calentarse, la presión de los gases en la espuma aumenta y las células se expanden. Por otro lado, cuando la espuma o el panel sandwich se enfrían rápidamente, ocurre el proceso contrario. Es importante tener en cuenta este fenómeno, ya que la estructura de la espuma podría colapsar si se genera una presión negativa.

Panel Sandwich Group posee una amplia experiencia en la producción de diversos tipos de Paneles Sandwich, como Paneles Sandwich para Techo, para Muro, Techo de Teja , entre otros, ofreciendo siempre precios competitivos en el mercado. Durante nuestra trayectoria, hemos constatado que la espuma de poliuretano (PUR) experimenta un aumento de tan solo un 2% en sus dimensiones cuando se expone a temperaturas de 80°C, y una disminución del 1% cuando se encuentra por debajo de los -20°C.

Estabilidad térmica

Los Paneles Sandwich, en particular los techos como el panel sandwich imitación teja, deben mantener su estabilidad incluso bajo la exposición directa a la luz solar. Es necesario que estos paneles puedan soportar temperaturas superiores a 80°C, ya que estas son las condiciones que se alcanzan cuando el panel tiene un color oscuro.

El envejecimiento de las espumas de Poliuretano (PUR) preserva sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas superiores a los 100°C, mientras que las espumas de poliisocianurato (PIR) permanecen estables a más de 150°C y las espumas fenólicas a más de 130°C. Estos valores demuestran la capacidad de estas espumas para mantener su rendimiento en condiciones térmicas elevadas.

Materiales inorgánicos

Lana mineral, lana de roca y lana de vidrio

El núcleo de los Paneles Sandwich puede estar conformado por losas fabricadas con fibras inorgánicas, las cuales brindan una mayor resistencia al fuego en comparación con las espumas rígidas. Esta característica permite la producción de placas sandwich de mayor calidad para entornos que requieren una seguridad especial en caso de incendio. En Panel Sandwich Group, nos comprometemos a ofrecer siempre la mejor relación calidad-precio en los paneles sandwich por metro cuadrado.

Los núcleos más comunes de los Paneles Sandwich se conforman a partir de minerales fundidos, tales como roca, vidrio o escoria de horno. Estos materiales dan origen a productos como la lana mineral, lana de roca (también conocida como lana de piedra) y lana de vidrio.

En Panel Sandwich Group, empleamos Paneles Sandwich con núcleo de Lana de Roca, los cuales brindan una protección óptima en caso de incendio debido a su destacada resistencia al fuego. Además, ofrecemos estos Paneles a un precio realmente competitivo. La lana de roca se obtiene mediante la fusión de silicatos, siguiendo el siguiente procedimiento:

• Se determina la cantidad adecuada de materia prima requerida para la producción deseada. Esta materia prima se introduce en un horno, donde se somete a temperaturas que oscilan entre los 1.300°C y 1.500°C.

• Durante el proceso de fusión, el material fundido se vierte sobre cilindros que giran a alta velocidad. Debido a la fuerza centrífuga generada, las gotas de material se convierten en finas fibras. Estas hebras son enfriadas rápidamente y recolectadas en una cinta transportadora.

• Para cohesionar las fibras, se emplea un agente ligante, siendo la resina fenólica el más comúnmente utilizado. Dependiendo de las propiedades finales deseadas, se ajusta la cantidad de agente ligante y se incorpora un aceite para conferir a la lana de roca propiedades hidrorrepelentes.

• La lana de roca se somete a un proceso de tratamiento en un horno con temperaturas de hasta 200°C, lo que provoca que el color del agente ligante adquiera tonalidades grises o marrones.
• La lana mineral se corta en las dimensiones requeridas y se lleva a cabo un proceso de reciclaje de los residuos, lo que contribuye a la reducción de costos energéticos.
• En función de las circunstancias, se puede comprimir la lana mineral para disminuir su volumen y facilitar su transporte. Esto es factible gracias a la notable elasticidad que presenta este material.

El proceso de producción de la fibra de vidrio es similar al descrito anteriormente, con la diferencia de que se utiliza una fusión de arena de cuarzo, carbonato de sodio y cal, o vidrio reciclado como materia prima. También se puede emplear otro método en el cual la fusión se prensa o se aspira a través de pequeñas boquillas con aire comprimido. De esta manera, se obtiene la lana de vidrio, la cual presenta propiedades similares a la lana de roca, con la excepción de un punto de fusión más bajo y una mayor cantidad de agente ligante.

Gracias a este proceso de producción, se logra una disposición estructurada de las fibras, donde las fibras más largas se orientan a lo largo de la cinta transportadora, mientras que las fibras más cortas se encuentran dispuestas de manera menos ordenada. Esto contribuye a proporcionar una mayor rigidez a la losa.

Como se ha mencionado previamente, la lana de roca es un material inorgánico que destaca por su alta resistencia al fuego y su capacidad para brindar protección contra la humedad. Debido a estas cualidades, en Panel Sandwich Group se emplea ampliamente en la fabricación de Paneles Sandwich para techos y muros. Estas características técnicas excepcionales no se reflejan en un precio elevado de los paneles sandwich.

Propiedades características de las lanas minerales

Densidad

La densidad de los Paneles Sandwich Lana de Roca es significativamente mayor que la de las espumas orgánicas. Este tipo de núcleo tiene una densidad que varía entre 90 y 145 kg/m³, lo cual representa el doble y hasta tres veces la densidad de las espumas rígidas.

Propiedades mecánicas

La capacidad elástica de las lanas minerales se pierde cuando la unión entre las fibras se debilita. La resistencia a la compresión en la dirección de las fibras oscila entre 0,005 y 0,08 N/nm², mientras que la tensión correspondiente es más baja, entre 0,001 y 0,01 N/nm².

La resistencia al corte se encuentra en un rango de 0,03 a 0,20 N/nm², y el módulo de corte correspondiente varía entre 2 y 20 N/nm². En cuanto a la resistencia a la tensión, oscila entre 0,03 y 1,0 N/nm², y el módulo de elasticidad correspondiente se sitúa entre 5 y 40 N/nm². Por otro lado, la resistencia a la compresión varía en el intervalo de 0,10 a 0,15 N/nm², y su módulo de elasticidad se encuentra entre 6 y 20 N/nm².

Absorción de agua

En condiciones normales, la lana de roca y la lana de vidrio presentan una baja absorción de agua. En los paneles sandwich, gracias a la protección adicional proporcionada por las superficies metálicas, esta absorción se reduce generalmente a un rango de 0,2-0,5%. Sin embargo, si se busca un mayor aislamiento, es posible utilizar aditivos como silicona o aceite mineral. Cabe destacar que la lana de roca tiende a tener una absorción de agua menor que la lana de vidrio, debido a las diferencias en su estructura interna.

Aislamiento térmico

La conducción térmica en la Lana de Roca, a diferencia de las espumas rígidas con estructura de células cerradas, se ve altamente influenciada por la presencia de aire, lo cual tiene un impacto significativo en el flujo de calor. Aproximadamente el 75% del flujo térmico en la lana de roca está relacionado con la presencia de aire. En las losas de lana mineral, la conductividad térmica se mantiene prácticamente constante en un rango de densidad de 60 a 150 kg/m³, lo que equivale a un valor de 0,033-0,034 W/m°C.

Combustibilidad y otras propiedades relacionadas con la presencia de posibles incendios

Las lanas minerales con un bajo contenido de ligante orgánico son consideradas prácticamente no combustibles. Sin embargo, debido a que la lana de vidrio generalmente contiene más del 5% de ligante, no se clasifica como no combustible. En lugar de quemarse, estas fibras se funden cuando están expuestas al fuego. Las fibras de vidrio se funden a una temperatura de aproximadamente 650°C, mientras que las fibras de roca requieren una temperatura más alta, alrededor de 1.000°C, para fundirse.