Introducción:

La espuma rígida de poliuretano expandido con 45 Kg/m. de densidad se destaca por ser un material económico, aislante, fácil de colocar y con más del 90 % de sus celdas cerradas, lo que permite que pueda ser empleado como sistema impermeabilizante de cubiertas, además de otras bondades técnicas descritas en artículo precedente. Sin embargo, es poco resistente a las tensiones internas, la abrasión y las radiaciones ultravioleta (UVA) de la luz solar, por lo que es necesario protegerlo con una membrana elastomérica de base acrílica, que por su función debería tener un buen comportamiento a la intemperie, pero en aplicaciones realizadas sobre cubiertas de La Habana, el sistema no se ha comportado como se esperaba, al observarse varios tipos de lesiones como: disgregación, grietas, desprendimientos, ampollas, superficies irregulares y descuelgue a menos de un año de ser aplicado, cuando se espera que sean más de diez, según la durabilidad prevista por el fabricante. En este trabajo se define la lesión como toda perturbación que reduzca el efecto impermeabilizante, la vida útil y/o estética del sistema, así como dificulte el correcto funcionamiento de la cubierta.

LESIONES DE LA MEMBRANA PROTECTORA

Disgregación

El sistema pierde el color en gran parte por la acción de los rayos ultravioleta de la luz solar sobre la membrana elastomérica, lo que denota una despolimerización que termina perforando la membrana, exponiendo la espuma a los agentes del intemperismo. La exposición de la espuma se acelera si no se ha logrado alcanzar el espesor adecuado, por una deficiente aplicación y/o mala homogeneización del vehículo o pigmento de la membrana. La secuencia de imágenes muestra el inicio de la decoloración de la membrana elastomérica y posteriormente como se agudizan los daños sobre ella y más tarde sobre la espuma (Figuras 1, 1.1, 1.2 y 1.3).

La humedad suele estar propiciada por charcos que permanecen sobre tragantes obstruidos, en oquedades de cubiertas mal diseñadas o ejecutadas y en zonas de salideros o desbordamientos de conductos y depósitos (Figuras 2, 2.1 y 3).

La humedad constante provoca el reblandecimiento del sistema, empezando por despegar la membrana elastomérica protectora. También puede causar la aparición de fisuras por la tensión que provoca la diferencia de dilatación térmica en la frontera entre zonas secas y húmedas, ya que estas últimas conservan una temperatura mucho más baja.

Para evitar los depósitos sobre la cubierta debe velarse por la correcta evacuación del agua hacia las zonas o puntos preestablecidos. Antes de la aplicación, los sumideros de gárgolas y bajantes pluviales deben obstruirse con un tapón bien ajustado, pero engrasado para facilitar su retiro una vez terminado el trabajo. Es evidente que deben eliminarse las fugas en las instalaciones hidráulicas o sanitarias ubicadas sobre o en las proximidades del sistema antes de la aplicación.

Vegetación indeseable

Es prácticamente imposible evitar la deposición de hojas y deyecciones de aves sobre las cubiertas en la ciudad. Así se forma un primer sustrato que se va enriqueciendo con los restos de las primeras poblaciones de musgos que se asientan en él, dando comienzo a un proceso que puede llegar al crecimiento de arbustos cuyas raíces son capaces de ejercer una acción, no solo enzimática, sino también mecánica, sobre la blanda espuma de poliuretano, abriendo conductos por donde se filtra el agua hacia la cubierta que se quiere proteger. Este proceso puede interrumpirse solo si se logra evitar la permanencia del agua y sustratos fértiles sobre la cubierta, mediante un frecuente saneamiento (Figuras 4 y 4.1).

Manchas

Una de las causas es el depósito de sales por la evaporación de agua en zonas deprimidas o de escurrimiento de salideros en las instalaciones y tanques de reserva, formando capas que pueden llegar a tener un espesor y rugosidad considerables que afectan la correcta evacuación (Figura 5).

Otras pueden ser ocasionadas por deposición de óxidos de elementos metálicos no protegidos que se encuentran sobre el sistema impermeabilizante y expuesto a los efectos del deterioro de los factores ambientales, afectando la estética de la cubierta (Figura 6 y 6.1).

LESIONES DE LA ESPUMA

Disgregación

Una vez destruida la capa elastomérica protectora y expuesta la espuma, ésta pierde alrededor de 1mm de espesor por año, hasta llegar a su destrucción total, de acuerdo a lo comprobado en esta investigación. Para evitar la degradación y garantizar la conservación del sistema es necesario limpiar y retirar mediante medios mecánicos la zona afectada, volver a reponer la espuma de poliuretano y aplicar una nueva capa de membrana elastomérica (Figura 7, 7.1 y 7.2).

Grietas por movimientos relativos entre elementos de la estructura

La aplicación del sistema sobre juntas entre elementos prefabricados puede presentar grietas debido a movimientos relativos del sustrato. En estos casos deberá cubrirse la junta con una banda plástica antiadherente de unos 30 cm de ancho, antes de aplicar sobre ella el poliuretano, para permitir que las deformaciones de la capa de espuma, que deben ocurrir como respuesta a las tensiones de corte por el pequeño movimiento relativo entre las piezas del basamento, se distribuyan en el ancho de la capa antiadherente, de manera que en ninguna de las secciones aparezca una deformación unitaria de cizallamiento superior a la que provoca la ruptura de la espuma rígida, tal como se ilustra en los siguientes esquemas (Figura 8).

Desprendimiento del sustrato

Cualquier producto aplicado sobre una superficie no adherente como es el caso de revoques o impermeables degradados, corre el riesgo de desprenderse (Figura 9 y 9.1).

Obviamente, para evitar desprendimientos como los ilustrados en las figuras, los sustratos inestables deben ser consolidados o restituidos antes de recibir la aplicación.

Desprendimientos de la espuma

El sistema se despega del sustrato cuando tiene un espesor mayor al indicado por la normativa técnica vigente. La suciedad entre la base y la espuma puede afectar la adherencia de la interfase y provocar también el desprendimiento del sistema (Figura 10).

Ampollas

Las ampollas, son protuberancias o montículos de diversas dimensiones que se levantan con una distribución aleatoria en el área impermeabilizada de la cubierta. Contienen en su interior una mezcla de gases como el CO₂ y los utilizados como propelentes para la fabricación de la espuma. Al ser pinchadas las ampollas, escapan los gases con un silbido característico, por lo que puede decirse que más bien se trata de burbujas formadas por la emanación de gases que permanecen a cierta presión bajo el espesor de la capa de espuma, y no dentro de la masa de ésta como pudiera pensarse.

Durante esta investigación se ha observado que las ampollas se forman con más frecuencia bajo la espuma de poliuretano proyectado sobre techos de láminas metálicas, e invariablemente se nota con claridad que bajo las ampollas el recubrimiento polimérico de las planchas, cuando existe, se muestra químicamente alterado, así como también el propio metal de la plancha, por una aparente reacción entre el contenido de la ampolla y la superficie que la limita por debajo.

Sin embargo, las ampollas suelen manifestarse sobre cualquier tipo de sustrato que haya estado húmedo o saturado durante la aplicación de la espuma. La reacción del poliisocianato con el agua, ya sea ambiental, contenida en el sustrato o condensada sobre él, propicia incompatibilidad química que da lugar a alteraciones en la estructura celular de la mezcla, interfiriendo en el tiempo de fraguado y afectando finalmente la adherencia, así como también el polvo, la cera, grasas y aceites.

Para garantizar la adherencia en los sustratos metálicos debe lavarse la superficie con ácido fosfórico y, después de seca, aplicar una imprimación de pintura elastomérica disuelta en agua al 30%, esperar 24 horas como mínimo y después proyectar la espuma (Figuras 11, 11.1 y 11.2).

El funcionamiento de la máquina espumadora debe verificarse antes de la proyección, controlando la presión y simultaneidad de salida de los dos componentes de la mezcla, puesto que si se adelanta la salida de alguno de ellos, al reaccionar con agua, superficial o ambiental, se producen alteraciones químicas que dan origen a estructuras celulares granulosas que afectan la adherencia del sistema, además de que este tipo de formación es propenso a acumular polvo y materia orgánica, que propician el crecimiento de vegetación (Figura 12).

Grandes irregularidades superficiales

Las irregularidades de la primera capa, por pequeñas que sean, pueden repercutir negativamente en la estructura del espesor total, ya que, aunque se aplique de modo uniforme, si la mezcla se deposita sobre una superficie irregular, fluirá antes de iniciar la espumación hacia zonas más profundas, donde se acumulará la espuma originando capas extremadamente altas. Véase el esquema 4. El corrimiento y acumulación de mezcla en zonas profundas se evita si tiene ya una consistencia cremosa.

Descuelgue

La influencia de la temperatura sobre la espumación es determinante en la proyección in situ, dado que solo se proyectan capas de 15 mm de grosor, para que garanticen la estabilidad dimensional en función de la estructura de la celdilla formada. La mezcla se contrae cuando pierde rápidamente su calor al contacto con superficies frías, o crece extremadamente cuando el contacto se produce sobre superficies calientes (Figura 13).

Por lo anterior es aconsejable cumplir con las regulaciones medio ambientales y acerca de las condiciones del sustrato: la humedad relativa del aire y el soporte en el momento y lugar de la aplicación no deben ser superiores al 85 y 20% respectivamente; no debe espumarse a temperaturas por debajo de 5°C ni superiores a 40, puesto que se incrementa el consumo y puede afectar la adherencia al sustrato; y la velocidad del viento debe ser inferior a 30 km/h para evitar arrastres del material hacia zonas alejadas de la aplicación, todo lo cual se establece en los documentos normativos UNE 92120 -2 /2M: 2003 y DITEC # 402(2012) declarados en la Bibliografía.

Grietas en forma de media luna

Cuando se proyecta al aire libre se procuran capas de espuma no mayores de 15 mm de espesor para evitar contracciones. Para mayores espesores es preciso superponer capas, cuidando que entre la proyección de dos contiguas no transcurra más de 30 minutos, ni menos de 10, para respetar el tiempo de expansión de la capa anterior y evitar la formación de una “piel” de espumación, que afectaría la adherencia entre ellas, propiciando la aparición de grietas en forma de media luna. La mezcla debe contener la cantidad adecuada de activador para que la reacción y la reticulación de la espuma sean rápida (Figura 14 y 14.1).

Para evitar las deposiciones de sedimentos, se deben realizar inspecciones periódicas a la cubierta como parte de las acciones de mantenimiento en las que se limpie y recoja la basura trasladada por la acción del viento, además de eliminar plantas indeseables que dañan al sistema con sus raíces (Figura 15).

Conclusiones:

Las lesiones se agrupan de acuerdo a la capa donde ocurran (Tablas 1 y 2).

Las observaciones realizadas en obras en las que se aplicó la espuma rígida de poliuretano protegido por una membrana elastoméricas, constataron que la radiación ultravioleta de la luz solar es la principal causa de deterioro del sistema, empezando por decolorar la membrana elastomérica protectora hasta desintegrarla por despolimerización, lo que permite su posterior incidencia sobre la capa de espuma de poliuretano hasta provocar su destrucción.

Este sistema, es afectado por las aguas, blandas o duras, proveniente de la lluvia o instalaciones hidráulicas. Éstas pueden precipitar sales, deposiciones óxidos y propiciar crecimiento de vegetación sobre las cubiertas, que crean irregularidades que dificultan la evacuación, fomentando depósitos que se filtran por las fisuras abiertas por otras causas y destruyen el sustrato, que es la base de todo el sistema.

La pérdida de adherencia del sistema se relaciona con tres incumplimientos fundamentales de la normativa técnica: Excesiva humedad ambiental y del sustrato, excesivo espesor de la espuma y deficiente preparación del sustrato, que requiere ser saneado e imprimado antes de la aplicación sobre superficies metálicas.

El equipo de proyección debe ser ajustado antes del comienzo de la aplicación del sistema, para evitar desfasaje en la salida de alguno de los dos componentes de la mezcla reaccionante, lo que causaría la formación de superficies irregulares.

Debe limitarse el espesor de las capas de espuma a 15 mm para evitar contracciones.

El sistema en su conjunto es afectado fundamentalmente por las condiciones ambientales existentes en Cuba, la preparación de la superficie y por las condiciones de aplicación.

¿Cuáles son los factores que determinan la pérdida de la adherencia del sistema impermeabilizante sobre diferentes sustratos? En el tercer artículo: “Factores que afectan la adherencia del sistema impermeabilizante de cubiertas con espuma rígida de poliuretano expandido con densidad de 45 kg/m.”. Mediante el desarrollo de un diseño experimental se validaran las hipótesis que permitan comprender las causas que propician la aparición de lesiones en un tiempo menor al previsto debido a la perdida de adherencia.

Bibliografía:

1 Asociación Técnica del Poliuretano Aplicado (ATEPA), libro Blanco del Poliuretano Proyectado. Versión 2.0 julio 2009.

2 Kapps M, Buschkamp S, fabricación de espuma rígida de poliuretano (PUR). Bayer Material Science. File N°PU210120409 es 2004.

3 Gutiérrez C E, Lazo L, el poliuretano. Mecánica Industrial 141.Universidad Técnica Federico Santa María sede " José Miquel Carrera" .Viña del Mar Chile. 2006

4 Flores Carlos, el poliuretano espumoso. Ciencia de los materiales. Universidad Técnica Rafael Landívar Colombia. 2009.

5 NC 55:2006. Criterios de diseño para la impermeabilización de cubiertas con mantas asfálticas. Especifica la Pendiente mínima en cubiertas nuevas 3%.

6 NC 465:2010. Conformadores de pendientes.

7 UNE 92120-1:1998/1M: 2003/2M: 2008. Productos de aislamiento térmico para construcción. Espuma rígida de poliuretano producida in situ por proyección. Parte 1.

8 UNE 92120-1/1M: 2003 Productos de aislamiento térmico para la construcción Espuma Rígida de poliuretano producida in situ. Parte 1: Especificaciones del producto antes de la instalación. Tipos y contenidos de propelentes.

9 UNE 92120-2/2M: 2003 Productos de aislamiento térmico para la construcción Espuma Rígida de poliuretano producida in situ. Parte 2: Especificaciones del producto antes de la instalación. Regulación ambiental.

10 Documento de Idoneidad Técnica DITEC # 402:2012 Sistema impermeabilizante de espuma de poliuretano PU Poliuretano Spray S-283-W/H-ELASPLAS (Caracterización del producto realizada en Cuba). 1.4.1 Requisitos para la puesta en obra.