La durabilidad real varía según la incidencia de la radiación en el lugar de la obra.
El aumento de las obras de centrales solares, que a menudo requieren que parte del material quede expuesto al sol, ha suscitado una mayor preocupación por la durabilidad y la protección contra la radiación UV de los tubos corrugados de PEAD (polietileno de alta densidad). Estos se utilizan ampliamente en diversas áreas, incluyendo el drenaje civil, agrícola y de infraestructura urbana. Sin embargo, son muy vulnerables a la radiación UV (ultravioleta), lo que puede provocar el deterioro y el fallo prematuro del producto.
Efectos de la radiación UV en los polímeros
Los polímeros están compuestos por largas cadenas de moléculas que pueden verse afectadas por la radiación UV. La radiación UV puede provocar 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 provocar 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 instalado 8 meses, 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. Compárela con la imagen 3, tomada en el mismo parque eólico y con el mismo tiempo de instalación; esta base se construyó con las soluciones de Techduto. En ella hay puntos con arena, obra en las dunas de CE; observe que no se produjo resecamiento de los productos, allí el material mantuvo sus características originales incluso con toda esa exposición.
Cómo identificar la degradación por los rayos UV
Sobre el terreno, algunos signos indican que el tubo está sufriendo los efectos de 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 de rayos 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 y los estabilizadores de luz UV, entre otros.
Además, se pueden aplicar recubrimientos protectores a la superficie de los tubos, como pintura o una película protectora, que ayudan a absorber la radiación UV y a reducir su penetración en el material. Estas soluciones pueden aumentar significativamente la vida útil de los productos.
Tipos de aditivos para la 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 de 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 su función es absorber la radiación UV que incide sobre la superficie del material, convirtiéndola en energía térmica y disipándola al medio ambiente. Los más utilizados son el negro de humo y la benzofenona.
- Estabilizadores de luz: son aditivos que protegen a los polímeros contra la degradación causada por la radiación UV, estabilizando los enlaces químicos rotos. Impiden que se rompan los enlaces químicos del polímero y, por consiguiente, la degradación del material. Los estabilizadores de luz pueden ser del tipo antioxidante o absorbedores de radiación UV. Los antioxidantes impiden la degradación química, mientras que los absorbedores de UV protegen los polímeros de los rayos ultravioleta.
- Bloqueadores de UV: son aditivos que reflejan la radiación UV, impidiendo que alcance el polímero. Consiguen reflejar o dispersar la radiación UV, protegiendo al polímero contra su acción.
Aumento de la durabilidad de los productos en tubos corrugados de PEAD
En el caso específico de los tubos corrugados de PEAD, es importante utilizar aditivos UV para aumentar la durabilidad del producto. Aunque la norma NBR 15715 establece una gran durabilidad una vez instalados los productos (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 apenas 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 fin 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. Aunque la norma NBR 15715 permite el uso de material reprocesado, este ya presenta algún tipo de oxidación, lo que reduce la protección UV; sin embargo, el material virgen no tiene este problema y ya contiene una cantidad de antioxidante en su composición. Por no hablar de las materias primas contaminadas, habituales en los productos «más baratos», que contienen todo tipo de mezclas en su composición.
Por último, 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 entornos exteriores. Todas estas medidas y cuidados son eficaces, pero también generan costes significativos y, solo en lo que respecta a la materia prima, el sobrecoste oscila entre un 20 % y un 50 % más para garantizar una protección superior a 10 años. A pesar de algunas afirmaciones infundadas de los fabricantes, lo más fiable es que los tubos corrugados de pared simple expuestos directamente a la radiación UV, con la formulación adecuada, deben durar alrededor de 10 años y otros de doble capa (o con paredes suficientemente gruesas) pueden llegar a los 20 años. Esto con la debida variación de la incidencia de la radiación en el lugar de la aplicación.
Techduto cuenta con las líneas de soluciones AntiUV+ y AntiUV Super, que se desarrollaron para obras de plantas fotovoltaicas (PV) en el desierto de Atacama, una de las zonas 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 está pensada para zonas sombreadas y la segunda para zonas con exposición directa.
Cómo se evalúa la protección UV
La resistencia a los rayos UV de un tubo no se demuestra con afirmaciones, sino que se mide en el laboratorio:
- Ensayo de envejecimiento acelerado: las muestras se exponen a ciclos controlados de radiación UV (de 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 resiste el material a la oxidación; cuanto mayor es el OIT, mejor es la estabilización del polímero;
- Los análisis complementarios (FTIR, DSC y ensayos de tracción) confirman si las propiedades mecánicas se han mantenido tras la exposición.
Como referencia técnica, un contenido de entre el 2 % y el 2,5 % de negro de humo bien disperso reduce el daño por UV en torno al 90 % y puede prolongar la vida útil entre 5 y 6 veces en comparación con el material sin estabilización.
Resumen: durabilidad en función de 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+ | zonas 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 requieren 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 destacar que la elección de la mejor opción de protección debe tener en cuenta las condiciones de uso y los requisitos de la obra, para garantizar su eficacia y durabilidad.
