La durabilidad real varía según la incidencia de radiación en el lugar de la obra.
El aumento de las obras de plantas solares, que frecuentemente requieren que parte del material esté expuesto al sol, ha llevado a una mayor preocupación por la durabilidad y protección contra la radiación UV de los tubos corrugados de PEAD (polietileno de alta densidad). Estos se utilizan ampliamente en diversas áreas, incluyendo drenaje civil, agrícola e infraestructura urbana. Sin embargo, son altamente vulnerables a la radiación UV (ultravioleta), lo que puede llevar a la deterioración y falla prematura del producto.
Efectos de la radiación UV en los polímeros
Los polímeros están compuestos por largas cadenas de moléculas que pueden ser afectadas por la radiación UV. La radiación UV puede llevar a la ruptura de los enlaces químicos, principalmente los enlaces carbono-carbono, que forman la estructura del polímero. La exposición prolongada a la radiación UV puede causar una reducción de las propiedades mecánicas del material, como la resistencia a la tracción y al impacto. Además, puede causar cambios de color, pérdida de brillo y grietas, e incluso roturas en el material.
La imagen 1 muestra un tubo «con protección UV» de otro fabricante. Cuando se tomó la foto, llevaba 8 meses instalado, ya que hubo un retraso en la llegada e instalación de la torre. Se pueden ver claramente las partes más blancas y resecas del tubo. Se volvió quebradizo y generó problemas en la obra posteriormente. Compárelo con la imagen 3, que se tomó en el mismo parque eólico con el mismo tiempo de instalación; esta base se realizó con las soluciones Techduto. En ella hay puntos con arena, obra en las dunas de CE, vea que no hubo resecamiento de los productos, allí el mismo mantuvo sus características originales incluso con toda esa exposición.
Cómo identificar la degradación por UV
En campo, algunas señales indican que el tubo está sufriendo por la radiación solar:
- Blanqueamiento y resecamiento de la superficie;
- Pérdida de brillo;
- Fragilización — el tubo se vuelve quebradizo;
- Grietas y microfisuras;
- Pérdida de resistencia a la tracción y al impacto.
Métodos de protección contra la radiación UV
Para aumentar la durabilidad de los polímeros, especialmente en productos expuestos a la radiación UV, es importante utilizar métodos de protección adecuados. Los aditivos absorbentes UV como el negro de humo son un ejemplo de método de protección contra este tipo de radiación. Estos aditivos absorben la radiación UV antes de que alcance los enlaces químicos del polímero, protegiendo el material de daños. Sin embargo, existen diferentes tipos de aditivos UV, como los absorbentes de UV, estabilizadores de luz UV, entre otros.
Además, se pueden aplicar recubrimientos de protección a la superficie de los tubos, como pintura o película protectora, que ayuda a absorber la radiación UV y reducir su penetración en el material. Estas soluciones pueden aumentar significativamente la vida útil de los productos.
Tipos de aditivos para protección UV
Existen diferentes tipos de aditivos que pueden utilizarse para proteger los polímeros contra la radiación UV. Algunos de los principales aditivos utilizados para este fin son:
- Absorbentes UV: son aditivos que absorben la radiación UV y la convierten en calor, disipándola al medio ambiente. Son compuestos orgánicos capaces de absorber la luz ultravioleta. Se incorporan al polímero durante el proceso de producción y tienen como función absorber la radiación UV que alcanza la superficie del material, convirtiéndola en energía térmica, disipándola al medio ambiente. Los más utilizados son el negro de humo y la benzofenona.
- Estabilizadores de luz: son aditivos que protegen los polímeros contra la degradación causada por la radiación UV, estabilizando los enlaces químicos rotos. Impiden que los enlaces químicos del polímero se rompan y, en consecuencia, la degradación del material. Los estabilizadores de luz pueden ser del tipo antioxidante o absorbentes de radiación UV. Los antioxidantes impiden la degradación química, mientras que los absorbentes UV protegen los polímeros de los rayos ultravioleta.
- Bloqueadores de UV: son aditivos que reflejan la radiación UV, impidiendo que alcance el polímero. Logran reflejar o dispersar la radiación UV, protegiendo el polímero contra su acción.
Aumento de la durabilidad de los productos en tubos corrugados de PEAD
En el caso específico de tubos corrugados de PEAD, es importante utilizar aditivos UV para aumentar la durabilidad del producto. Aunque la norma NBR 15715 establece una gran durabilidad después de que los productos son instalados (o aplicados en áreas confinadas con protección contra la incidencia directa de la radiación), establece una cantidad mínima de aditivos anti-UV (antioxidante y negro de humo) y estas características generarán una protección nominal solo suficiente para una exposición directa de hasta 1 año según las pruebas previstas. Los aditivos aplicados deben seleccionarse cuidadosamente para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación, con el objetivo de obtener la protección UV necesaria y aumentar la vida útil del producto.
Además de los aditivos mencionados, la elección del origen del PEAD también es un factor importante para garantizar la durabilidad de los tubos corrugados. A pesar de que la NBR 15715 permite el uso de material reprocesado, este ya contiene algún tipo de oxidación, reduciendo la protección UV, pero el virgen no tiene este problema y ya contiene una cantidad de antioxidante en su composición. Esto sin mencionar las materias primas contaminadas, comunes en productos «más baratos», que tienen todo tipo de mezcla en su composición.
Finalmente, el diseño de los tubos corrugados también puede influir en la durabilidad del material. Los tubos con paredes más gruesas y una geometría más robusta tienden a ser más resistentes a la degradación causada por la radiación UV y durarán más tiempo en ambientes exteriores. Todas estas medidas y cuidados son efectivos, pero también generan costos significativos y, solo hablando de materia prima, la adición va del 20% al 50% más para garantizar protecciones superiores a 10 años. A pesar de algunas afirmaciones de fabricantes sin fundamento, lo más confiable es que los tubos corrugados de pared simple con exposición directa a la radiación UV, con la formulación adecuada, deben durar alrededor de 10 años y otros con doble capa (o con paredes suficientemente gruesas) podrán llegar a 20 años. Esto con la debida variación de la incidencia de radiación en el lugar de aplicación.
Techduto cuenta con las líneas de soluciones AntiUV+ y AntiUV Super, que fueron desarrolladas para obras de UFV’s (Plantas Fotovoltaicas) en el desierto de Atacama, una de las áreas del mundo con mayor incidencia de radiación UV. Cuentan con una formulación especial que permite la mayor durabilidad del mercado en condiciones extremas. La primera hecha para áreas sombreadas, y la segunda hecha para áreas con exposición directa.
Cómo se evalúa la protección UV
La resistencia UV de un tubo no se prueba por afirmación — se mide en laboratorio:
- Ensayo de envejecimiento acelerado: las muestras se exponen a ciclos controlados de radiación UV (cientos a miles de horas, con irradiancia y temperatura estandarizadas) que simulan años de exposición al sol;
- OIT (tiempo de inducción oxidativa): mide cuánto tiempo el material resiste a la oxidación — cuanto mayor el OIT, mejor la estabilización del polímero;
- Análisis complementarios (FTIR, DSC y ensayos de tracción) confirman si las propiedades mecánicas se mantuvieron después de la exposición.
Como referencia técnica, un contenido de aproximadamente 2 a 2.5% de negro de humo bien disperso reduce el daño por UV en alrededor del 90% y puede extender la vida útil de 5 a 6 veces en relación con el material sin estabilización.
Resumen: durabilidad según la protección UV
| Solución / tipo de tubo | Exposición | Durabilidad esperada |
|---|---|---|
| Mínimo de la norma NBR 15715 | directa | ~1 año (protección nominal) |
| Pared simple con formulación adecuada | directa | ~10 años |
| Pared doble / paredes gruesas | directa | hasta 20 años |
| Techduto AntiUV+ | áreas sombreadas | máxima del mercado |
| Techduto AntiUV Super | exposición directa | máxima del mercado (probado en Atacama) |
Conclusión
La protección contra la radiación UV es fundamental para aumentar la durabilidad y la vida útil de los tubos corrugados de PEAD utilizados en obras que exigen exposición al sol, como las plantas solares. La adición de aditivos que protegen contra la radiación UV, el uso de protección externa o la utilización de materiales con protección UV son opciones viables para garantizar la protección de los tubos corrugados de PEAD. Es importante resaltar que la elección de la mejor opción de protección debe considerar las condiciones de uso y las exigencias de la obra, para garantizar su eficacia y durabilidad.
