3. ETFE
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3
introducción
Eden Project Reino Unido, 2001
Centro Nacional de Actividades
Acuáticas de Beijing, 2007
Basel Stadium - Basilea, 2007
Media-Tic Barcelona, 2009
Desde hace un tiempo, llamativas
obras de gran valor arquitectónico
hanpuestodemáximaactualidadun
material muy resistente, conocido
como ETFE, un material que forma
parte de una nueva generación de
materiales plásticos.
National Stadium Beijing, 2007
5. ETFE
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5
origen
El ETFE fue manufacturado inicialmente por la firma
Dupont en la década de 1970, para su uso como
aislante en la industria aeronáutica para cubrir las
necesidades de un material altamente resistente a
la corrosión y de gran fortaleza bajo condiciones de
variaciones térmicas muy amplias.
Fue Stefan Lehnert, un ingeniero mecánico alemán,
quien estudió el material en busca de nuevos usos y
tecnologías de mercado y visualizó su potencialidad
como material para la arquitectura.
En 1982, funda Vector Foiltec, una compañía
especializada en el diseño y manufactura del ETFE,
de donde se comienza a comercializar sobre todo
para su uso constructivo.
Las primeras experiencias reales de construcción
se realizan en el zoológico de Arnheim, en Holanda,
donde se realizaron varias cubiertas con este material,
obteniendo excelentes resultados.
Burger’s Zoo, Arnheim 1982-1995
7. características
ETFE
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7
ETFE es el diminutivo del copolímero de etileno-
tetrafluoretileno, un material plástico, de gran
resistencia al calor, a la corrosión y a los rayos UV.
Los fluoropolímeros se encuentran entre los polímeros
químicamente más inertes y conservan su estabilidad
en casi todos los entornos químicos.
Estas propiedades de alto rendimiento son el
resultado directo de su estructura química única,
que es muy diferente a la estructura de los polímeros
tradicionales como el polietileno.
Tambiénlosfluoropolímerossonaltamenteresistentes
a los productos químicos y no se disuelven con la
mayoría de los solventes.
El ETFE es un material con excelentes propiedades
térmicas, químicas y eléctricas, y una resistencia
elevada al corte y a la abrasión. La lámina de ETFE
es reciclable y puede soportar todas las agresiones
climatológicas más de 25 años. No hay riesgo de
contaminación durante las fases de fabricación, ni
consecuentemente en las fases de reciclado.
Está formado por monómeros
de etileno -(C2H4)- y
tetrafluoroetileno -(C2F4)- cuya
estructura sería la siguiente:
8. características
ETFE
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8
Bajo peso propio: 175g/m²
Muy alta resistencia molecular. No reacciona con otras
partículas o substancias
Elevada resistencia mecánica
Alta transparencia (95% luz visible / 85% luz
ultravioleta ( transmite más luz que el vidrio)
Excelente comportamiento al fuego
Permite la impresión de pintura y otros acabados
Impermeable
Autolimpiable con agua de lluvia
Permeable a los rayos UVA, impiden el paso de los
rayos UVC
Mínimo mantenimiento
Muy resistente a las inclemencias del tiempo
Absolutamente reciclable
Buena rersistencia al impacto (granizo, etc.)
No se decolora ni se oscurece con los años
Principales Ventajas:
9. características
ETFE
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9
RESISTENCIA
Es capaz de soportar 400 veces su propio peso.
El ataque de cargas momentáneas provoca que una
lámina obtenga una carga, mientras que la lámina de
enfrente no –de manera análoga a una venda cruzada
de cuerdas pretensionadas.
En ocasiones los efectos de las cargas que se
presentan de manera lenta, como por ejemplo la
nieve, se ha de asumir que los cojines, perderán aire
lentamente, al superar la carga externa a la presión
interna. Ambas láminas descansarán una sobre otra,
y ayudarán a repartir las cargas. Debe tenerse en
cuenta para la geometría e inclinación de los cojines
la posibilidadde acumulación de agua por nieve y
lluvia.
La previsión de fuertes cargas de agua y nieve, unidas
a las de viento puede dar como resultado la necesidad
de reforzar los cojines con finos cables de acero, sobre
todo en cojines de gran envergadura.
características relevantes
10. características
ETFE
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10
ALTA TRANSMISIÓN LUMÍNICA
Una de las características más sobresalientes de las
cubiertas de ETFE es su cualidad de alta transmisión
lumínica. Se presenta como alternativa al vidrio,
utilizándolas en cubiertas transparentes o de alta
translucencia.
Su transparencia alcanza entre el 94-97 % dentro del
rango de luz visible (380-780 nanómetro).
TRANSMISIÓN UV
A la excelente transparencia del espectro visible de
las Membranas de ETFE, se agrega el alto nivel de
transmisión de rayos UV (320 - 380nm) donde alcanza
valores entre el 83-88% por lámina.
Esta es una de las cualidades que las convierten en
especialmente adecuadas en aquellas situaciones en
que se requiere transparencia al espectro completo de
luz natural, como ser zoológicos, jardines cubiertos, y
todo aquellos lugares donde se requiera recomponer
las cualidades de los ambientes naturales.
características relevantes
11. características
ETFE
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11
CONTROL SOLAR
Mientras que la materia prima del ETFE es muy
transparente, el film de ETFE se puede tratar en un
número de maneras diferentes para modificar sus
características de transmisión de la transparencia y
de la radiación.
Impresión: Impresión de gráficos en el film con tintas
variando diseño, color, tonalidad y densidad, para
afectar los parámetros de transmisión.
características relevantes
Disposición: En función de las necesidades del
espacio, la selección del tipo de foil (tipo de impresión
y/o color) y su disposición permite tener un control
más preciso de los valores de transmisión en cada
sector, modificando el “caudal” de luz que atraviesa
el cerramiento .
Por lo tanto el “colchón” integra en sí mismo la
posibilidad de modificar las cualidades y calidades
del ambiente que recubre, evitando tener que recurrir
a sistemas de oscurecimiento accesorios.
12. características
ETFE
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12
ASPECTOS AMBIENTALES
Ahorro energético en la producción:
-La materia prima no es un derivado petroquímico y es
100% reciclable.
-El proceso de producción está basado en
procedimientos con agua y no requiere el uso de
solventes.
-La manufactura de los colchones es rápida y también
de bajo consumo de energía.
La cantidad de material utilizado en el sistema es muy
baja. Una cubierta de ETFE pesa alrededor de 3kg/
m2, en comparación con los 30kg/m2 que pesa una
cubierta de vidrio. Sin tener en cuenta las diferencias
de peso en la estructura primaria que ambos sistemas
conllevan.
Ahorro tanto en transporte como en instalación,
debido a su bajo peso y su pequeño volumen de
estibaje.
Si sumamos los ahorros de energía considerando el
bajo peso, los ahorros en los procesos de producción,
transporte e instalación, las cubiertas de ETFE
reducen de 50 a 200 veces el consumo de energía
comparados con otras tecnologías similares.
características relevantes
13. características
ETFE
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13
REACCIÓN AL FUEGO
La lámina ETFE es muy poco inflamable, las láminas
se autoextinguen cayendo sin quemarse.
En el supuesto de que exista mucho calor, la lámina
se derrite en el punto de contacto con la llama,
soportando el humo y el calor desprendido.
características relevantes
14. características
ETFE
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14
Su precio: un rollo de película de ETFE de 0,125 mm.
de espesor, (un metro de longitud y 61 cm. de ancho)
puede salir por 275 €.
Su aislamiento acústico es casi despreciable, con
el agravante de que los almohadones, al utilizarse
inflados en las cubiertas, pueden amplificar los
ruidos de la lluvia provocando un efecto tambor en el
interior.
Puede ser dañado por elementos punzantes, si bien
es cierto que pueden reponerse mediante el soldado
con piezas del mismo material.
Principales desventajas:
22. ETFE
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22
fabricación
PROCESO DE FABRICACIÓN
El proceso de elaboración del ETFE y su procesado
como membrana se puede dividir en tres pasos
básicos de producción: polimerización, granulación, y
extrusión.
- Polimerización: consiste en la aglomeración de
pequeñas moléculas (monómeros) para formar una
gran molécula. Un polímero está constituido por
monómeros del mismo tipo, y diferentes monómeros
producenunco-polímero.EnelcasodelETFEtenemos:
25% de etileno y 75% de tetrafluoretileno.
- Granulación: tras la polimerización, el co-polímero
se calienta (temperatura de fusión: 265-285ºC) para
producir gránulos.
- Extrusión: a continuación el material es extruido o
calandradoparaconformarelmaterialsemielaborado,
es decir, láminas en bobinas.
Actualmente puede conseguirse una laminación
hasta un grosor de 250 micras para bobinas de 1,55
m de anchura.
23. ETFE
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23
Para garantizar un correcto comportamiento
estructural, el ETFE debe pretensarse, ya que debido
a su reducido espesor, como es lógico carece de
rigidez a flexión. El pretensado puede ser neumático
(colchones inflados) o mecánico.
El pretensado mecánico permite obtener superficies
completamente planas. Esta configuración es, sin
embargo, poco eficiente desde el punto de vista
estructural (la rigidez es proporcional a la magnitud
del pretensado), por lo que no pueden cubrirse luces
mayores del entorno de los 1.00-1.50 m. Para cubrir
vanos mayores debe recurrirse a la disposición de
cables intermedios.
Mediante el pretensado neumático pueden salvarse
lucesmayores.Enestecaso,pasaacobrarimportancia
lageometríadeloscolchones.Deunmodosimplificado,
podría establecerse un límite aproximado de 3.00 m
para geometrías rectangulares y hasta cinco o 6 m en
geometrías próximas a la circular.
fabricación
24. ETFE
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24
PROCESO DE CONFECCIÓN
El primer paso es el corte de material para su posterior
confección. Esta tarea puede realizarse de modo
automático mediante maquinaria que realiza el corte
de los patrones de EFTE mediante tecnología CAD/
CAM.
Al comenzar el proceso de manufactura toda la
información relevante pasa a la máquina de corte que
no solo corta la membrana sino que abre los orificios
para la inyección de aire y la salida de emergencia
del agua, además del estampado y la impresión de
la información para el montaje directamente en la
lámina.
Posteriormente los patrones se confeccionan
mediante soldadura a temperaturas de 280º con
barras calentadas eléctricamente.
Tras realizar todo el proceso de soldadura de los
patrones, se preparan los detalles finales como el
montaje del “keder” en los bordes de los colchones o
los elementos destinados a la introducción de aire en
el interior de los colchones.
fabricación
patrones
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27
SISTEMAS MONOCAPA
Las aplicaciones monocapa dependen del pretensado
mecánico y llevan las cargas a la estructura primaria.
Normalmente tienen una geometría de doble
curvartura.
Las aplicaciones de membrana monocapa son
ideales para obras que no presentan esfuerzos
excesivos como las cubiertas de estadios deportivos,
lucernarios, invernaderos, parques zoológicos, etc.,
donde normalmente sólo se usan para protegerse del
sol y de la lluvia.
Solución más ligera y la más económica pero con los
mismos valores de impermeabilidad y claridad que el
vidrio.
edificio calle Sagasta, Madrid
elementos de construcción
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SISTEMAS MULTICAPA.
COJINES INFLADOS
SeconstruyencondosomásláminasdeETFEcerradas
en su perímetro y fijadas al sistema de anclaje
perimetral. Así pues, el cojín consiste en lámina y
aire, lo que supone una reducción de peso respecto a
lucernarios convencionales. El peso de una cubierta
de ETFE equivale a un 2 % del peso de una de cristal y
la estructura portante a un 10 %-50 %.
Los cojines precisan de un sistema de inflado de aire
a baja presión, La presión se genera con una unidad
compuesta por ventiladores y una red de conductos
de distribución que suministran aire a cada uno de los
cojines que forman la cubierta: el aire exterior deberá
ser filtrado y secado.
La presión dentro de los cojines se controla con un
sistema inteligente de medición de viento y nieve, que
acciona los ventiladores con más o menos presión en
función de las inclemencias del tiempo.
elementos de construcción
sistema inflado
29. ETFE
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29
elementos de construcción
máquina inflado
tipos de paneles
30. ETFE
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30
En general, en los cojines de geometría circular
o cuadrada las medidas máximas son de 7,5 m y
en cojines rectangulares no deben pasar de 4,5
m. La longitud del cojín puede alcanzar los 40 m.
Las dimensiones del cojín se pueden aumentar
introduciendo refuerzos mediante mallas de
cables u otros materiales que disminuyen las
luces entre apoyos del material y, de esta forma,
reducen el radio de curvatura de la láminas.
C.C. Isla Azul, Madrid
Cúpula del Milenio, Valladolid
elementos de construcción
32. ETFE
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32
SISTEMA DE ANCLAJE COJINES
Los cojines se fijan en su contorno perimetral
mediante un sistema de perfiles de aluminio extruido
y con una bandeja de recogida de condensados entre
los perfiles de aluminio y la estructura principal.
En todas las uniones se debe tener en cuenta la
estanqueidad del sistema y evitar el par galvánico
entre aluminio y acero. En el contorno y entre tapas
de fijación se elimina cada canto vivo con perfiles de
EPDM o caucho nitrilo.
técnicas de construcción
33. ETFE
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33
La cobertura de grandes superficies se realiza a partir
de colchones individuales fijados a perfiles de anclaje,
tomados a una estructura principal.
El montaje se realiza anclando un arpón perimetral a
una perfilería de borde.
La liviandad de los elementos permite realizar
montajes de grandes superficies en muy poco tiempo.
34. características
ETFE
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34
montaje de los cojines
Preparación estructura
auxiliar
Montaje estructura
metálica
Presentación de las
láminas de ETFE
Colocación de los
conductos de aire
Colocación del cojín
de ETFE en los raíles
de aluminio
Sellado del cojín Inflado de la pieza
individual
36. ETFE
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36
arquitecturas significativas
De las arquitecturas realizadas con ETFE, el 60 %
de ellas se encuentran en Alemania, un 20 % en el
Reino Unido, y un 7 % en los Países Bajos. El resto
se distribuye de modo muy residual entre el resto de
los países del mundo. Además, cabe señalar que el
95% de todos los proyectos construidos con ETFE se
encuentran en Europa.
En cuanto a la distribución por tipo de edificio, cabe
destacarquealrededordel70%delasobrasrealizadas
correspondenacubiertasdepatiosenedificacionesde
oficinas y viviendas (35%), y en cubiertas de espacios
deportivos (35 %). El empleo del ETFE en fachadas y
marquesinas cubre, aproximadamente, otro 20 %.
arquitecturas significativas
37. ETFE
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Arquitectos: Herzog & de Meuron
Localización: Munich, Alemania
Capacidad: 66 000 plazas
Área: 170 000 m²
Dimensiones: 258x227 x 50 m (840 m de circunferencia )
Tiempo de ejecución: 30 meses (2002-2005)
Presupuesto: 300 millones de euros
Manufactura de ETFE: Covertex
arquitecturas significativas
Allianz Arena
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38
Su construcción comenzó el 21 de octubre de 2002,
con la colocación de la primera piedra por parte de
Franz Beckenbauer, y fue terminada en abril de 2005.
El Allianz Arena es la envoltura más grande del mundo
realizada con material ETFE, está compuesta de
2.874 paneles romboidales metálicos de ETFE a una
presión de 0,035 hPa.
Posee una fisonomía bipolar debido a los equipos
locales que juegan en el estadio: el Bayern (rojo) y
el TSV (azul): la zona Norte corresponde al Bayern y
la Sur al TSV, ambas con sus respectivas áreas de
calentamiento, vestuario, restaurantes y tiendas.
La intención es iluminar los paneles en cada partido
con los colores del respectivo equipo local, o de color
blanco cuando juega de local la selección alemana,
para ello el ETFE y tubos florescentes se mezclan para
cambiar el color de toda una fachada, dependiendo
del color del tubo o lámpara fluorescente que se
enciende en ese momento.
arquitecturas significativas
Allianz Arena
39. ETFE
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39
- Las almohadillas romboidales que componen la cáscara
plástica del estadio están soportadas por una subestructura
de acero, anclada a los cantos forjados de hormigón de la
zona baja.
- Una estructura espacial triangulada forma el voladizo de
la cubierta.
- Las piezas son iguales sólo de 2 en 2, lo que supone 1500
geometrías distintas a procesar individualmente.
- 2874 paneles romboides que envuelve el óvalo desde la
base hasta el techo, de no más de 25 mm de grosor, inflados
bajo una presión constante de 3 milibares por medio de 12
ventiladores mecánicos.
- 1000 de estos paneles están iluminados con 100
kilómetros de cable, coloreando la fachada en 3 posibles
tonos: rojo, blanco y azul, cada almohadilla tiene un
sistema de iluminación particularizado que se controla
electrónicamente.
- Bajo la estructura de acero de la cubierta se sitúan los
toldos retráctiles en forma radial, que se deslizan bajo la
acción de 51 motores, para aportar la sombra suficiente a
los espectadores.
arquitecturas significativas
Allianz Arena
40. ETFE
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40
- De día, la luz natural atraviesa las láminas plásticas
traslúcidas, iluminando suavemente el interior.
-Lamembranasuspendidadelladosur,sehadejadototalmente
transparente, con el objetivo de asegurar que el rectángulo
de hierba reciba la radiación solar necesaria.
- Los cojines de la cubierta no funcionan como aislamiento
térmico. Desde el punto de vista térmico el edificio y la
cubierta están completamente separados. Sin embargo la
nieve, lluvia y viento no llegan al interior ni a los stands. Una
estructura convencional de vidrio y cerramiento del edificio
llevan un sistema de acondicionamiento para los interiores.
-El sistema de fijación permite su instalación parcial durante
el proceso de manufactura de los cojines. Los perfiles EPDM
prefabricados atan el cojín al borde anclándose después
a una estructura de acero. Entre cojines hay un sistema de
canalización de agua sellado con perfiles sintéticos flexibles
de TPO.
arquitecturas significativas
Allianz Arena
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arquitecturas significativas
MediaTic
Arquitectos: Enric Ruiz-Geli, Cloud 9
Ubicación: Barcelona, España
Promotor: El Consorci de la Zona Franca
Estructura: Boma S.L., Agustí Obiol
Instalaciones: PGIGrup, David Tusset
Dirección Técnica: Técnics-G3, J.M. Forteza
Superficie terreno: 3.572 m2
Superficie construida: 23.104 m2
Término de ejecución: 2009
Presupuesto: 20.791.486 Euros
43. ETFE
nuevos sistemas y materiales MRA 2012_13
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Las cuatro fachadas innovadoras y que son todas distintas, han sido diseñadas mediante exhaustivos
estudios consiguiendo que cada una se adapte al medio ambiente que la rodea. Con este diseño se
consiguió un ahorro energético real del 20% gracias al empleo del Etfe. Son nada menos que 2.500 m²
de Etfe los que cubren gran parte de dos de las fachadas del Edificio Media-TIC.
arquitecturas significativas
MediaTic
44. ETFE
nuevos sistemas y materiales MRA 2012_13
44
De esta forma, se consigue gestionar sólo con el
movimiento del aire, toda una fachada y no con
mecanismos industriales, sino con la gestión del aire
con unos resultados muy favorables y económicos
energéticamente.
Fachada Roc Boronat (nord-este)
Según el estudio solar esta fachada recibe unas 3
horas de sol al día durante la mañana y no es necesario
un sistema de protección solar externo. Además,
dispondrá de un sistema de protección interna a base
de cortinas tipo screens.
Fachada Sancho de Ávila (sud-este)
Esta fachada recibe 6 horas diarias de sol y, por esto,
es necesario un sistema solar externo, basado en una
doble piel, regulable, domótica, estructuralmente
ligera, de bajo consumo energético y con una gran
eficacia lumínica.
La solución es una piel exterior de un material
con filtrosolar variable de ETFE en configuración
Diafragma, construida con 3 láminas de ETFE, con
presión constante y circulación de aire variable entre
las cámaras.
arquitecturas significativas
MediaTic
45. ETFE
nuevos sistemas y materiales MRA 2012_13
45
Fachada CAC (sud-oeste)
Esta fachada recibe también 6 horas de sol diarias de
promedio. Por tanto, debido a una fuerte entrada de
energídacalorífica,lasoluciónplanteadasedenomina
LENTICULAR a base de 2 láminas de ETFE, que en su
interior estará lleno de una nube de nitrógeno.
En este caso, utilizamos la densidad del aire para
crear un filtro solar. Este es un mecanismo creado
después de una exhaustiva investigación que ha
tenido un coste muy reducido respecto al proyecto,
sólo un 5 % del total.
arquitecturas significativas
MediaTic
48. ETFE
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48
Iglesia de estilo neoclásico terminada en el año
1827 que pudiera haber sido construida sobre una
antigua iglesia románica. Se trata de la construcción
más importante de las ruinas del antiguo pueblo de
Corbera de Ebro.
Sufrió grandes daños durante la Guerra Civil algunos
de los cuales se aprecian hoy en día en el campanario y
fachadas en forma de impactos de bombas y metralla.
La intervención constituye la tercera fase del proceso
de rehabilitación del antiguo templo; se centra en la
cripta, el campanario, la nave y las cúpulas situadas
sobre el testero Norte.
Se contemplan actuaciones de consolidación de la
construcción, acondicionamiento del espacio interior
yejecucióndeunanuevacubiertaligeraytransparente
que frene la degradación de los restos existentes.
arquitecturas significativas
Iglesia Corbera d’Ebre
